金小荣[1]2004年在《基坑降水对周围环境影响的数值模拟分析》文中进行了进一步梳理在粉砂性土地基中，为增加基坑的稳定性，降低地下水位、减少基坑内外水头差是比较常用、有效且经济的措施。但降低地下水位将引起周围建(构)筑物和地下管线产生附加沉降，对周围环境产生不良影响。基坑降水对周围环境的影响已经引起人们的重视，但总体而言，目前国内外对这方面的研究尚未深入，有必要对此进行系统的研究。 首先介绍了二维非稳定渗流有限元方程，讨论了潜水含水层的自由边界处理问题，建议采用初流量法处理潜水含水层的自由面计算问题，该方法的优点是对自由面处理过程中，可以不必修改计算单元的结点坐标，这对于应力场与渗流场的耦合分析计算非常有利。 其次根据土体的平衡微分方程、质量守恒定律、有效应力原理以及达西定律建立了考虑源汇项的渗流场与应力场耦合数学模型，并且提出了直接耦合有限元计算方法。利用有限元软件ABAQUS对基坑降水环境效应的耦合性状进行分析。 通过二维有限元计算分析表明：降水后基坑周围水位线、降水影响范围和地表沉降的分布规律受基坑周围土体弹性模量、渗透系数和降水深度等因素影响。对基坑周围水位线、降水影响范围性状和周围土体沉降性状依次进行了分析。考虑回灌作用的有限元模型计算分析表明：设置回灌井或者回灌排水沟都可减小回灌处以外的地表总的沉降和不均匀沉降，随着排水沟离开基坑边距离的增加，回灌点以外的总沉降量和不均匀沉降都减少，回灌井埋设深度对周围地表沉降影响较小；通过考虑止水帷幕的有限元模型计算分析表明：设置止水帷幕可大大减小基坑周围土体总沉降和不均匀沉降，随着打设止水帷幕深度的增加，基坑周围地表总沉降和不均匀沉降都减小。 最后将直接耦合有限元模型应用于杭州大剧院基坑降水工程，并将计算结果和现场实测数据进行对比，验证了渗流耦合模型的在工程应用中的合理性和正确性，具有一定的理论意义和实用价值。
王彩会[2]2001年在《深基坑降水工程优化设计及渗流场与应力场耦合分析》文中研究说明本文针对目前深基坑降水设计理论和实践中有关渗流方面存在的问题进行了较系统的研究。基于优化方法和理论，以总的降水量最小建立了目标函数，对深基坑降水井的布置进行最优化设计，取得了较好的效果，为基坑降水设计提供了新的方法。采用有限元理论，以地下水渗流方程为基础，针对基坑降水建立了地下水的二维和叁维渗流数学模型，完善了深基坑降水渗流计算方法。对某一假定的深基坑降水工程分别进行二维和叁维渗流数值模拟。考虑到渗流对基坑开挖的影响，在Biot固结理论的基础上对基坑开挖进行了渗流场与应力场耦合分析，建立了耦合计算模型，由此分析在深基坑开挖过程中，由降水形成的地下水渗流对基坑开挖稳定性的影响。结果显示，渗流对基坑开挖的影响是不可忽视的。数学模型的求解均通过Fortran 77语言编写的程序计算完成。通过工程实例计算对模型的合理性和程序的实用性进行验证。
徐争光[3]2004年在《基坑降水的应力场与渗流场耦合及优化设计》文中研究指明本文以完整井的非稳定渗流基本理论为基础,运用加权剩余理论,编制了有限元计算程序,对潜水完整井的降水过程进行数值模拟。在此基础上，考虑降水过程中由于水位线的变化而导致场地的应力场与渗流场的相互影响，应用土力学基本原理和地下水运动方程建立应力场与渗流场耦合的基坑降水计算模型，并对此过程进行了数值模拟。针对目前深基坑降水设计理论存在的问题进行了系统的研究，基于优化方法和理论，以降水井的完成费用和降水运行费用最小为目标函数，通过运用所建立的有限元计算程序产生能够联系抽水量与水位降的响应矩阵，联合运用基坑降水的地下水流动的数值模型和优化技术来确定优化的降水系统设计，通过迭代方法处理含水层为潜水的基坑降水的非线性规划问题。最后利用所建立的优化模型对实际基坑降水工程进行了计算与比较分析。模型的本质内容是在基坑降水工程中把从成井到降水费用化后，运用优化理论对井的位置及各井的抽水量进行优化设计，同时，在含水层较厚的场地，对降水井的深度也进行了优化设计。本文研究表明，联合运用基坑降水的地下水流动的数值模型和优化技术的降水系统设计，由于所用的建立抽水量与水位降的数值模型能够模拟复杂的边界条件，因此更能反映工程实际情况。同时，优化技术中以总费用为目标函数比以总降水量为目标函数的优化设计更具有实用性。本文工作对于基坑降水工程的设计、施工和管理具有一定的参考价值。
朱天然[4]2008年在《基坑降水对既有车站结构影响研究》文中进行了进一步梳理随着城市经济和建设事业的发展,城市地面交通的压力越来越大,单一的地面交通已经无法从根本上解决城市交通拥挤的状况,迫切需要大力发展地下快速轨道交通来从根本上解决交通拥挤的问题。因而越来越多的城市地铁投入运营。地铁在城市交通中的作用越来越重要。而地铁的建设使得相应的基坑工程向大、深的趋势发展。基坑工程对环境以及既有结构的影响是不容忽视的。本文以北京地铁十号线基坑降水工程为背景,分析了基坑降水对既有车站的影响。首先对渗流理论、地面固结沉降的基本理论进行了归纳总结,重点比较了太沙基固结理论和比奥固结理论,指出比奥固结理论优于太沙基理论。基坑降水引起地面沉降是叁维流固耦合问题。通过ANSYS建立叁维模型,然后借助叁维有限差分数值模拟软件FLAC~(3D),应用fish语言编制程序对北京地铁十号线基坑降水工程为例进行数值模拟。最后对计算结果进行分析,得出以下结论:车站沉降量随降水时间而增加;降水完成后车站存在一定程度的差异沉降;降水引起车站的侧向位移等。论文的研究成果对该工程的相关设计和施工以及以后的类似工程的修建具有重要的指导意义。
曹力桥[5]2008年在《渗流固结耦合作用分析基坑土压力及变形计算》文中指出国内外岩土工作者对基坑工程的研究已取得了许多重要的成果,基坑工程乃至超深超大基坑在设计、施工上也积累了不少宝贵的经验。随着经济的发展,沿海地区的许多高大建筑只能修建在软土上,导致地基的地质条件变得比较恶劣;在软土区另一个显着的问题就是基坑开挖过程中当开挖面在地下水位以下时会伴随着降水问题。已有研究证明,土的卸荷可产生负的孔隙水压力。同时,基坑降水又会使地下水产生渗流,这两个因素会导致作用在地下连续墙上的土压力随时间产生变化。本课题将研究开挖卸荷产生的孔隙水压力的消散,以及渗流固结耦合作用等因素造成的土压力变化,并对固结效应在分析深基坑变形的方法做一定的探讨。提出考虑孔隙水压力固结、渗流等的土压力计算方法和地面沉降分析的方法。在基坑开挖过程中,孔隙流体压力会逐渐降低,将土层内有效应力的变化,导致土体产生固结变形。土体的固结又造成土体的渗透性参数的变化。在系统归纳、总结前人研究成果的基础上,采用机理分析、算例比较,对经典土压力理论以及对考虑水土相互作用的土压力进行简单介绍和总结。在Prandtl理论基础上推导考虑渗流力的基坑的土压力的改进模型,并利用MATLAB编制适用的基坑挡土墙土压力程序,进行土压力非线性计算理论的研究。总结出一种能反映位移、时间效应的非线性土压力模型,同时系统开展基坑水土压力分布模式及大小的机理分析。并在渗流固结耦合理论的基础上,分析软土地区深基坑的变形特性,包括坑底隆起和周围地层沉降的性状及其影响因素。分析了工程降水对深基坑土体的预压加固作用,并开展对固结效应及挡墙变形引起的基坑变形的研究。并进行了基坑工程降水引起的地表沉降公式的推导。同时用商用数值软件ABAQUS建立两个基坑模型,一个模型是基于总应力法不考虑水的作用,另一个是基于有效应力法考虑基坑降水的流固耦合模型。两者分析结果进行对比,得出基坑开挖降水过程中渗流固结对基坑水土压力和周围地面沉降、基坑底部回弹及地下连续墙变形的影响规律,基坑渗流、工程降水引起围护结构土水压力的变化及地下水对基坑工程支护结构上主、被动土压力的影响,并得出在计算土压力时候,渗流力不可忽略的结论。
李志强[6]2006年在《基于黄土渗流场与应力场耦合关系的试验研究》文中研究表明由于应力场、渗流场耦合系统是实际工程中经常遇到的问题，所以研究黄土渗流场与应力场的耦合关系也显得非常重要。本人是在前人的对岩石和土的渗流场与应力场耦合关系研究的基础上，通过室内试验测试，对此课题进行了初次探索研究，这对将来更深入研究黄土这一课题和解决重大工程和地质灾害防治的关键的基础科学课题，具有重要的科学意义及应用研究价值。本文首先是对渗流的基本理论进行了阐述，并具体阐述了不考虑应力条件下，渗流的叁维偏微分方程和考虑应力条件下即渗流场与应力场相互影响的关系。然后是在试验室，利用自行研制的钢化渗流仪器进行试验。在试验前，先是测定土样的基本物理参数，然后是布置试验方案，最后进行试验研究。具体过程是，本模型试验重点分析了在5.0m，7.5m，10.0m，12.5m四种水位下的黄土体渗流场和在80 kPa，160 kPa，240 kPa，320 kPa四种压力下的黄土体的渗流场。再对上两情况下测得的渗流数据进行数据处理，绘制关系曲线图，针对曲线图可进行公式拟合。并分析了黄土的渗流规律，研究结果表明除了应力能对土样造成变形损伤外，渗透水压力也会对土样造成变形损伤，而且渗流与应力状态的相互作用影响很大，渗透水压力对试样的强度和变形的影响也是显着且十分灵敏的。最后，本试验是室内小模型研究，为使本论文的试验成果运用到实际工程中，利用商业软件Geo-slope中的SEEP／W和SIGMA／W两种模块进行耦合，对某深基坑工程进行数值模拟计算。但是，由于本文通过试验室模型对黄土的渗流场与应力场耦合关系的研究对这课题研究仅仅是个开始，所以对此研究还有不少的不足之处和一些技术上的问题没有得到很好地解决。
陶书煜[7]2012年在《基坑降水引起的地表沉降及围护结构位移分析》文中进行了进一步梳理本文首先在前人研究的基础上,对基坑降水技术的发展以及降水引起的地面沉降研究现状作了较为详细的论述,并总结了近期基坑降水对周围环境影响研究热点。其次介绍了基坑工程中地下水的不良作用,并对工程中基坑降水的方法及其适用条件,基坑降水在基坑工程中的作用,以及基坑降水对周围环境的影响进行了归纳总结。然后总结分析了降水作用下土体的变形机理和土体的沉降影响因素,归纳了现有的基坑降水方法,以及由于基坑降水作用引发的常见破坏形式。介绍了基坑涌水量的计算方法。对于基坑降水引起的地面沉降计算,本文首先对基坑降水引起的地面沉降的基本理论进行了总结归纳。分析并确定基坑降水引起的地表沉降是一个流固耦合问题。通过有限元软件Midas/GTS对实际工程分别建立考虑渗流作用和不考虑渗流作用的模型,得出降水过程对基坑周围环境影响的计算结果,并与实测数据对比分析。最后,对进一步工作的方向进行了简要的讨论。
李春忠[8]2006年在《地下水渗流作用下基坑边坡稳定性研究》文中提出在含水量丰富的软土地区进行基坑工程开挖,不可避免地要遇到地下水问题。地下水位的变化引发土体中渗流场和应力场的改变,加之不同形式的防渗帷幕、不同类型的支护结构的设置以及土体渗透系数的变化和空间分布不均匀性等,使得地下水与土体的相互作用显得极为复杂,这些不确定因素阻碍了基坑工程稳定性评价的准确性。因而,研究地下水与土体相互作用的机理以及渗流作用对基坑工程的影响,提出一套能较全面、较准确地评价地下水渗流作用下基坑工程稳定性的分析方法,是具有重要的理论研究价值和工程应用价值的。首先,本文在土坡稳定分析方法基础上,结合强度折减弹塑性有限元法理论,基于ABAQUS软件强大的后处理技术,动态显示土体中塑性应变的发展情况,提出基于ABAQUS软件的以塑性区贯通及广义塑性应变、位移的突变作为边坡失稳评判依据的强度折减有限元边坡失稳判定方法,算例对比分析表明该法在评价土体中地下水渗流作用程度很小,或不考虑流固耦合效应的天然边坡以及人工开挖边坡的稳定性分析上是合理的、可行的。其次,基于渗流场与应力场耦合的有限元法理论,对九华山隧道基坑工程降水渗流场进行了数值模拟,得到基坑降水渗流场的孔压、流速及水位线分布情况,分析了降水对地表变形的影响,讨论了降水井井深及布置对水位降深及基坑变形的影响,为基坑工程降水井设计方案提供了有益的指导。再次,通过流固耦合分析,提出考虑地下水渗流作用的强度折减有限元基坑边坡稳定安全系数的计算方法。该法利用ABAQUS软件求解渗流场,把强度折减法应用于边坡稳定性分析,以ABAQUS软件后处理技术动态显示计算结果;当塑性区达到贯通且广义塑性应变、位移出现突变,呈无限发展趋势时,表明边坡处于失稳的临界状态,定义此时的折减系数为基坑边坡稳定最小安全系数。算例分析表明,该法比常用的静水压力法、代替重度法及考虑渗透力最不利影响法所计算的安全系数值更合理,且结果描述更形象具体,对判定边坡稳定性有更好的指导作用。同时,采用所提出的方法对九华山隧道基坑工程K6+400～K6+720放坡开挖段的整体稳定性进行了模拟分析,所得最小安全系数与理正软件的计算结果很接近,为工程设计提供相应的参考。此外,通过正交试验分析法对影响基坑边坡稳定的几个主要因素进行了影响力比较,得到影响力从大到小的排序为内摩擦角、粘聚力、坡高比、水位高度、渗透系数。最后,从地下水与土体的相互作用机理出发,结合有效应力原理,分别建立了基于ABAQUS软件的考虑渗流作用的有效应力法模型和不考虑渗流作用的总
姚文清[9]2006年在《基坑降水引起地面沉降的有限差分数值模拟》文中认为基坑降水引起地面沉降是叁维流固耦合问题。采用有限差分法求解叁维非稳定渗流微分方程，并建立了基坑降水过程中渗流场与应力场耦合模型。借助叁维有限差分数值模拟软件FLAC3D，应用fish语言编制程序，建立叁维地面沉降模型，以沈阳市地铁基坑降水工程为例进行数值模拟。达到设计降深时降水影响范围半径为50m，地表沉降形成了二次函数曲线形态的沉降凹槽，沉降槽宽度约为50m，槽底竖向位移达到最大沉降量11.705mm。模型修正后最终地面沉降量为12.361mm，与地面沉降观测结果吻合，表明所建流固耦合模型和编制程序的正确性。不考虑流固耦合作用时地表沉降仅为3.768mm，因此流固耦合作用必须加以考虑。最终地面沉降量小于15mm，满足控制要求，不会危害周围环境。
李新军[10]2010年在《武汉长江一级阶地铁深基坑渗流应力耦合研究》文中研究表明武汉地区深基坑事故中,九成以上是因为地下水控制失效造成的。其中,承压水含水层在长江一级阶地中普遍存在,且含水层厚度很大,承压水头很高,成为武汉地区深基坑工程的一大特点。针对武汉长江一级阶地地铁深基坑,研究其降水与开挖施工过程中引起的地面沉降以及基坑稳定等影响与变化规律具有重要的现实意义。(1)基于地下水渗流计算与叁维比奥固结理论,对深基坑降水与开挖的流固耦合效应进行了分析,建立了渗流场与应力场耦合计算模型。并对叁维快速拉格朗日有限差分程序FLAC3D的流固耦合计算模式进行了研究。(2)对武汉长江一级阶地地下水埋藏类型与其对深基坑危害特点作了总结与分析,重点研究了武汉长江一级阶地的承压水特征。利用FLAC3D对某竖井基坑施工过程进行了数值模拟,计算结果与监测结果吻合较好,验证了FLAC3D流固耦合模型和编程思路的合理性与正确性。(3)最后针对处于长江一级阶地的武汉市地铁四号线一期工程工业路车站,使用FLAC3D对其降水与开挖施工过程进行了渗流应力耦合模拟,分别对各种工况条件下的地表沉降、孔隙水压力特征、坑底隆起、动水压力等计算结果进行了研究,并对地下连续墙深度、承压水位变化影响、耦合与不耦合等情况进行了对比与分析。通过对上述计算结果进行研究与分析,获得了一些有意义的规律。其中,地表沉降形成了二次函数曲线分布形态的沉降凹槽,降水引起的沉降要比开挖引起的大；武汉长江一级阶地承压水水头高,在施工过程中坑底向上回弹隆起较大；地下连续墙以下渗流速度最大,容易发生渗透破坏,随着挡墙高度的增加,渗流路径加长,会导致水头损失的增加,渗流速度减小；武汉长江一级阶地承压水与江水有密切的水力联系,承压水头越高,降水引起的地表沉降越大；相较于不考虑流固耦合计算,考虑耦合的计算结果与工程实际规律更为吻合,能起到更好的预测与信息化施工论文成果在一定程度上弥补了对武汉长江一级阶地地貌条件下渗流场与地下水控制研究的不足。为该基坑施工过程中的防水止水与加固设计提供了理论依据,有益于信息化施工；并为今后类似的工程设计与施工提供了参考与借鉴。
参考文献：
[1]. 基坑降水对周围环境影响的数值模拟分析[D]. 金小荣. 浙江大学. 2004
[2]. 深基坑降水工程优化设计及渗流场与应力场耦合分析[D]. 王彩会. 河海大学. 2001
[3]. 基坑降水的应力场与渗流场耦合及优化设计[D]. 徐争光. 福州大学. 2004
[4]. 基坑降水对既有车站结构影响研究[D]. 朱天然. 北京交通大学. 2008
[5]. 渗流固结耦合作用分析基坑土压力及变形计算[D]. 曹力桥. 天津大学. 2008
[6]. 基于黄土渗流场与应力场耦合关系的试验研究[D]. 李志强. 西安理工大学. 2006
[7]. 基坑降水引起的地表沉降及围护结构位移分析[D]. 陶书煜. 北京交通大学. 2012
[8]. 地下水渗流作用下基坑边坡稳定性研究[D]. 李春忠. 南京工业大学. 2006
[9]. 基坑降水引起地面沉降的有限差分数值模拟[D]. 姚文清. 辽宁工程技术大学. 2006
[10]. 武汉长江一级阶地铁深基坑渗流应力耦合研究[D]. 李新军. 西南交通大学. 2010
标签：建筑科学与工程论文; 有限元论文; 深基坑论文; 流固耦合论文; 基坑围护结构论文; 基坑支护论文; 地基沉降论文; 应力状态论文; 固结系数论文; 边坡系数论文; 基坑监测论文; 沉降系数论文; 耦合系数论文;