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基坑工程作为一项技术复杂、综合性强的系统工程,它的降水、支护、开挖和回填的整个施工过程,都涉及到地下水渗流、支护体系受力变形和周边土体沉降。在地下水位较高的地区,基坑开挖的渗流问题表现得尤为突出。开挖与降水是土体和支护结构强度和稳定性变化的共同诱因,而这两者的变化又对开挖和降水起指导和控制作用。目前的基坑工程研究中,关于渗流对支护结构和土体影响的研究还比较少。 本文以深圳某基坑工程实例为背景,以勘察报告、土工试验和现场监测资料为依据,在基坑变形理论和渗流理论的基础上,利用Midas/GTS有限元分析软件,在考虑渗流作用的前提下,进行了基坑分步开挖的数值模拟。主要的研究内容与成果如下: 1、对该基坑开挖支护的施工过程建立了立体的监测体系,获得了如下原位监测成果:支护桩顶水平位移、桩体变形、锚索索力变化、支撑轴力变化和地下水位变动等。这些成果反映了该监测体系的有效性,有一定的推广价值。随后进行了场地主要土层的室内试验,得出了土体粘聚力、内摩擦角、压缩模量和渗透系数等关键的参数,并参考了经验统计值,为有限元模型的建立做了准备。 2、研究了边降水边开挖过程中,基坑支护结构的水平位移、弯矩值变化、支撑力等分步开挖效应,得出相应的内力和变形规律,可为今后基坑工程变形控制警戒值提供参考。随后通过改变模型的单一工况条件,针对是否考虑渗流作用对基坑开挖变形的影响进行了进一步的分析。其次针对不同的土层开挖步距、土体粘聚力和内摩擦角对基坑开挖变形的影响进行了研究,揭示了相应的变化规律。同时,改进了沉降估算法,验证得出与实测值较接近。这些规律和计算方法对今后地下水位较高的软土地区深基坑工程实践具有一定的指导意义。 3、考虑渗流作用的基坑开挖过程中,土体参数会发生动态变化。在确定土体物理性质时,不仅要结合土工室内试验,还应借助实时监测的动态数据进行反演分析,对土体参数进行适当调整。从而获得更符合实际的输入参数,提高设计的合理性。本文对工程实例的内支撑系统进行了截面尺寸的优化设计,在保证受力和变形安全的前提下,得出了比原尺寸参数更合理、更节省材料的优化结果。最后进行了施工动态的参数反演,得出的支护桩变形曲线与实测曲线较接近,整体误差值较小。说明本次参数反演建立的模型有一定的实用价值。