工程降水引起基坑及土體變形機(jī)理、規(guī)律及控制策略研究.pdf

1、已有大量文獻(xiàn)報道了基坑施工過程中引起的支護(hù)結(jié)構(gòu)及土體變形問題，基坑承壓水降水引起的地面沉降問題也得到了大量關(guān)注。但少有文獻(xiàn)對潛水降水單獨(dú)作用時基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的問題開展研究，承壓水降水引起的土體空間分布形式也少有學(xué)者探討。
　　本研究報道了6個現(xiàn)場降水試驗(yàn)，揭示了潛水降水引起支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及承壓水降水引起土體變形的空間分布形式；基于降水試驗(yàn)分別建立了潛水、承壓水降水的三維精細(xì)化數(shù)值模型，通過降水試驗(yàn)實(shí)測資料從地下水滲流和基坑及土體

2、變形兩個方面對模型進(jìn)行了驗(yàn)證；利用上述模型分別研究了潛水、承壓水降水引起基坑及土體變形的機(jī)理，探討了在常見工程降水條件下基坑及土體變形的規(guī)律；進(jìn)一步的，通過現(xiàn)場試驗(yàn)和數(shù)值模型分別研究了控制潛水、承壓水降水引起基坑及土體變形的策略。本文的工程實(shí)測和數(shù)值計(jì)算研究得到了以下成果：
　?。?）基坑開挖前的潛水降水可引起支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著的指向坑內(nèi)的懸臂側(cè)移，最大能達(dá)到所報道工程允許最大側(cè)移的37.6％-47.6%。而土體滲透系數(shù)越大，滲透性

3、各項(xiàng)異性越明顯，基坑寬度越大，一次性降水深度越大，潛水降水引起的墻體側(cè)移也越大。研究表明，降水井旁滲流力及墻土相互作用使得坑內(nèi)土體發(fā)生指向坑內(nèi)的水平位移、開挖側(cè)約1/2倍最大降水深度范圍內(nèi)墻土總壓力減小、墻體兩側(cè)負(fù)摩擦的不對稱為潛水降水引起支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的根本原因。而先撐后降、分段降水、分層降水策略則能很好的控制這部分支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。
　　（2）承壓層短期降水將引起土體變形呈“三段式”的空間分布，承壓層上側(cè)土體變形“上小下大”，地表

4、沉降最??；承壓層土體變形“上大下小”；承壓層下側(cè)土體發(fā)生隆起。而不論承壓層降水時間長短、豎向補(bǔ)給條件如何，其上、下弱透水層滲透性如何，承壓水降水引起的最大土體變形位置均在承壓層上有水位降深的土層頂板處。研究表明，承壓水降水使得其上土體出現(xiàn)主應(yīng)力拱、附加拉應(yīng)力，最終導(dǎo)致“上小下大”變形的出現(xiàn)；承壓層土體則在土體附加壓力作用下出現(xiàn)從下至上疊加的壓縮變形并形成“上大下小”的規(guī)律；承壓層下側(cè)弱透水層中有較大向上的滲流力，使得土體隆起。而地下水回