考虑地连墙渗漏影响的深基坑开挖有限元分析

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近年来,我国的城市化建设程度不断飞升,城市的建筑工程也必需向着更高、更深的方向发展,随着高层建筑的不断涌现,产生了大量的深基坑工程。深基坑工程既包括了经典土力学中的稳定和强度问题,又涵盖了流体力学中的变形渗流问题,以及土与支护结构的共同作用问题。深基坑理论的发展水平还没有完全跟上工程实践的复杂程度,基坑的施工过程仍然时有事故发生,土体的地质参数要通过现场试验获得,具有不确定性,土体的本构模型和参数选取比较困难,需要进一步完善。正确选择和使用土体的参数,运用有限元软件模拟支护结构、支撑方式以及地下水的运动对深基坑的开挖具有指导性的意义。  本研究以武汉某深基坑工程为背景。深基坑工程中含有承压含水层,施工过程中会降低地下水,使基坑内外产生水头差,地下水的运动是十分复杂的,很多工程实例表明,地下水的渗流容易引起基坑开挖事故。本文的支护结构是深度为48m的地下连续墙结构,地连墙在施工的过程中,如果每幅墙的接合处连接过程不到位,较易产生裂缝。本文运用经典土压力理论计算了在基坑内外存在水头差的情况下,基坑的地表沉降、地连墙受力、基底回弹的解析解,得到发生渗流时基坑变形的变化趋势。介绍了深基坑开挖变形和渗流对基坑开挖的影响的研究发展现状,在总结国内外研究成果的基础上,综合考虑土体复杂的应力状态和变形特性,结合相关工程实践,借助ABAQUS有限元软件,选取合适的本构模型,分别对地连墙未出现渗漏与地连墙出现渗漏的基坑开挖的情况进行了有限元分析。在不考虑地连墙渗漏时对该基坑工程开挖的有限元分析中,用ABAQUS模拟了在施加支撑和不加支撑的情况下基坑的变形特点对比,得到了该深基坑施工过程中的变形规律。在考虑连续墙出现渗漏,地下水发生渗流的情况下,用ABAQUS模拟了地下水在不同深度漏缝处的渗流,与未发生渗流的情况进行了对比,得到了地下水对基坑开挖形状的影响规律。通过本文所做工作,可知地连墙在其顶部以下20-30m的水平位移最大,基底最大回弹量出现在基坑的中间,最大沉降量出现在墙后18-26m处,渗流会在一定程度上使基坑开挖的变形增大,这些结论对基坑施工具有指导意义。
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