随着城市轨道交通对于城市发展的积极作用日益凸显,先后有40余座大中城市正在修建或积极申请修建城市轨道交通。地铁深基坑受排水和降雨的影响,地下水和地面水渗流的作用已经引起了广大学者和专家的关注,尤其是对于砂土和砂卵石基坑。砂土和砂卵石的渗透系数大,呈散粒状,通常需采取一定的降水措施,降水引起地下渗流的形成。当土体粘聚性差时,在水力冲击的作用下,基坑变形、地表沉降和稳定性均受到不利影响。为了保证此类深基坑施工的安全性,以高效完成工程建设,鉴于深基坑建设中存在渗流的问题和土体特性,提出如下主要研究内容:(1)考虑排降水条件的深基坑围护结构土压力计算方法。根据降排水方案的不同,将围护结构受到的渗流作用分成了三种基本类型:静水场、竖向渗流和一般渗流。基于极限分析法,考虑土体剪胀性,采用能反映剪胀引起颗粒体积变化的修正非线性摩尔库伦模型,推导了在不同渗流模式下围护结构受到的主动土压力和被动土压力。(2)基于连续位移场的深基坑位移预测方法。基于数值模拟和调研统计,得到深基坑在多支撑开挖条件下的变形机理。采用极限分析,得到考虑竖向渗流影响下的深基坑理论预测方法。考虑到支护条件对深基坑的影响,提出考虑围护桩墙结构刚度的深基坑位移预测方法。(3)基于连续位移场的深基坑稳定性研究。引入渗透力的概念,建立了深基坑考虑渗流作用下的基坑稳定性分析的连续变形模型。通过建立窄基坑的位移场,分析了深基坑在一定宽度影响下的变形规律。提出了窄基坑稳定性的分析方法,分析了基坑稳定性安全系数。(4)基于位移预测方法和稳定性研究成果,提出了考虑上限原理的围护结构设计和工序设计优化方法。建立了深基坑支护结构的刚度系数经验评价方法。将调用剪切强度法引入到体系中,形成了考虑多因素条件的支护结构刚度。