地下水滲流作用下基坑邊坡穩(wěn)定性研究.pdf

1、在含水量豐富的軟土地區(qū)進(jìn)行基坑工程開挖，不可避免地要遇到地下水問題。地下水位的變化引發(fā)土體中滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的改變，加之不同形式的防滲帷幕、不同類型的支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置以及土體滲透系數(shù)的變化和空間分布不均勻性等，使得地下水與土體的相互作用顯得極為復(fù)雜，這些不確定因素阻礙了基坑工程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。因而，研究地下水與土體相互作用的機(jī)理以及滲流作用對(duì)基坑工程的影響，提出一套能較全面、較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)地下水滲流作用下基坑工程穩(wěn)定性的分析方法，是具有重

2、要的理論研究?jī)r(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)值的。 首先，本文在土坡穩(wěn)定分析方法基礎(chǔ)上，結(jié)合強(qiáng)度折減彈塑性有限元法理論，基于ABAQUS軟件強(qiáng)大的后處理技術(shù)，動(dòng)態(tài)顯示土體中塑性應(yīng)變的發(fā)展情況，提出基于ABAQUS軟件的以塑性區(qū)貫通及廣義塑性應(yīng)變、位移的突變作為邊坡失穩(wěn)評(píng)判依據(jù)的強(qiáng)度折減有限元邊坡失穩(wěn)判定方法，算例對(duì)比分析表明該法在評(píng)價(jià)土體中地下水滲流作用程度很小，或不考慮流固耦合效應(yīng)的天然邊坡以及人工開挖邊坡的穩(wěn)定性分析上是合理的、可行的。

3、 其次，基于滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合的有限元法理論，對(duì)九華山隧道基坑工程降水滲流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到基坑降水滲流場(chǎng)的孔壓、流速及水位線分布情況，分析了降水對(duì)地表變形的影響，討論了降水井井深及布置對(duì)水位降深及基坑變形的影響，為基坑工程降水井設(shè)計(jì)方案提供了有益的指導(dǎo)。 再次，通過流固耦合分析，提出考慮地下水滲流作用的強(qiáng)度折減有限元基坑邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算方法。該法利用ABAQUS軟件求解滲流場(chǎng)，把強(qiáng)度折減法應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定性分析，以

4、ABAQUS軟件后處理技術(shù)動(dòng)態(tài)顯示計(jì)算結(jié)果；當(dāng)塑性區(qū)達(dá)到貫通且廣義塑性應(yīng)變、位移出現(xiàn)突變，呈無限發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，表明邊坡處于失穩(wěn)的臨界狀態(tài)，定義此時(shí)的折減系數(shù)為基坑邊坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)。算例分析表明，該法比常用的靜水壓力法、代替重度法及考慮滲透力最不利影響法所計(jì)算的安全系數(shù)值更合理，且結(jié)果描述更形象具體，對(duì)判定邊坡穩(wěn)定性有更好的指導(dǎo)作用。同時(shí)，采用所提出的方法對(duì)九華山隧道基坑工程K6+400～K6+720放坡開挖段的整體穩(wěn)定性進(jìn)行了模擬分析

5、，所得最小安全系數(shù)與理正軟件的計(jì)算結(jié)果很接近，為工程設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的參考。 此外，通過正交試驗(yàn)分析法對(duì)影響基坑邊坡穩(wěn)定的幾個(gè)主要因素進(jìn)行了影響力比較，得到影響力從大到小的排序?yàn)閮?nèi)摩擦角、粘聚力、坡高比、水位高度、滲透系數(shù)。 最后，從地下水與土體的相互作用機(jī)理出發(fā)，結(jié)合有效應(yīng)力原理，分別建立了基于ABAQUS軟件的考慮滲流作用的有效應(yīng)力法模型和不考慮滲流作用的總應(yīng)力法模型，對(duì)滲透力對(duì)基坑開挖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬分析