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　　【摘要】： 在基坑開挖施工過程中,由于坑內外水頭差的存在并隨時間變化,引發土體中滲流場和應力場的改變,水土相互作用變得極為復雜。大量的基坑工程實踐表明,滲流作用的影響十分顯著;但是,目前有關對滲流影響基坑變形性狀的研究尚不多見。 本文以某泵站軟土基坑監測項目及某廣場基坑工程為研究背景。以現場監測數據為基礎,基于滲流基本理論,采用二維有限元計算方法對滲流問題進行求解;對考慮滲流影響與分步開挖的基坑變形性狀進行分析研究。主要研究內容及成果如下: 1、對某泵站軟土基坑工程施工進行了監測工作,采集了包括樁頂水平位移、地下水位、支撐軸力和支護結構變形等原位監測數據。由監測效果分析表明:此監測方法為基坑信息化設計與施工提供了可靠的依據,適合于在本地區軟土基坑工程中推廣應用。 2、在有限元數值計算中,土體參數的選取是重要的一個環節。本文分別采用直剪試驗、固結試驗、滲透試驗測定土的重要力學參數:c、φ、E_s及k;并以室內試驗測試值為基礎,結合經驗參考統計值確定有限元計算參數。 3、結合泵站軟土基坑工程和某廣場基坑工程,采用大型有限元軟件MIDAS GTS模擬基坑施工開挖,以水滲流作為討論因素,分別建立考慮滲流和不考慮滲流兩個計算模型,模擬基坑施工開挖過程。分析各開挖階段滲流場的分布及變化規律,并對滲流影響下的基坑變形性狀(主要包括支護結構變形、坑外地表沉降變形和坑內地面隆起變形)進行分析研究,并將計算值和實測值作對比分析,得出在該工程條件下的基坑變形性狀規律: (1)考慮滲流影響的支護結構最大水平位移計算值較不考慮滲流增大約30%,并與實際測值比較接近; (2)基坑地表最大沉降變形位置發生在距支護結構約為一倍的開挖深度處,考慮滲流影響的坑外地表沉降變形隨開挖深度增加明顯增大,且最大位移點向外移動; (3)坑內地面隆起變形曲線呈拋物線狀,最大位移在基坑開挖面的中心點的位置。考慮滲流影響的坑內隆起變形,除第一次開挖最大位移發生在中部外,其它開挖步的最大隆起變形在靠近基坑墻體側壁附近。 4、以工程實例(二)為背景,建立有限元數值分析模型,將滲流影響因素作為不變條件,通過改變對土體的某些主要計算參數(滲透系數k和內摩擦角φ),得出在該工程條件下土體特性變化對基坑變形性狀的影響規律: (1)滲透系數在1～10k_i以內變化,對基坑支護結構變形影響不明顯,隨滲透系數增大,支護結構變形略有增加。地面沉降變形受滲透系數影響較為明顯,滲透系數變化對開挖面中心點處隆起變形影響較小,而開挖面墻體附近隆起變形影響較為明顯; (2)土體內摩擦角φ變化對支護結構變形影響非常明顯,φ取值越小,支護結構最大位移越大。計算值顯示:當內摩擦角取值減少50%時,支護結構最大變形量增加30%左右,內摩擦角的變化對坑內隆起變形和地表沉降變形的影響也是非常明顯,內摩擦角越大,隆起變形和地表沉降變形也越大。 【關鍵詞】：基坑監測 室內試驗 基坑開挖 滲流 有限元法 基坑變形
【學位授予單位】：廣東工業大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TU753
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.083604
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• CONTENTS11-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 概述14-15
• 1.2 基坑滲流引起的問題15-16
• 1.2.1 引起墻后地面沉降15
• 1.2.2 引起滲透破壞15-16
• 1.3 國內外研究現狀16-20
• 1.3.1 國內外滲流理論的研究現狀16
• 1.3.2 滲流～應力耦合理論的研究現狀16-18
• 1.3.3 滲流作用影響基坑變形性狀研究18-20
• 1.4 本文的主要工作20-22
• 第二章 基坑滲流理論及有限元分析22-41
• 2.1 滲流基本理論22-28
• 2.1.1 滲流基本概念22-23
• 2.1.2 滲流連續微分方程23-25
• 2.1.3 滲流基本方程25-26
• 2.1.4 滲流定解條件26-28
• 2.2 基坑滲流有限元分析28-32
• 2.2.1 滲流分析方法28-30
• 2.2.2 有限元法的應用30-31
• 2.2.3 有限元的基本原理31-32
• 2.3 二維非穩定滲流有限元分析32-36
• 2.3.1 有限元基本方程32
• 2.3.2 二維滲流有限元數值計算32-36
• 2.4 滲流場-應力場耦合有限元分析36-40
• 2.4.1 耦合分析的基本方程36-39
• 2.4.2 平面應變耦合分析的有限元法39-40
• 2.5 本章小結40-41
• 第三章 基坑工程監測分析及室內力學試驗41-57
• 3.1 工程概述41
• 3.2 基坑監測的內容以及方法概述41-44
• 3.2.1 監測內容41
• 3.2.2 監測設備以及監測方法41-42
• 3.2.3 監測布置說明42-44
• 3.3 基坑監測結果分析44-47
• 3.3.1 樁頂水平位移44
• 3.3.2 支護結構變形44-46
• 3.3.3 支撐軸力46-47
• 3.3.4 地下水位47
• 3.4 基坑監測效果評價以及建議47-48
• 3.5 土的室內力學試驗48-56
• 3.5.1 直剪試驗確定強度指標49-52
• 3.5.2 固結試驗確定土的壓縮模量52-55
• 3.5.3 滲透試驗確定土的滲透系數55-56
• 3.6 本章小結56-57
• 第四章 Midas GTS有限元理論基礎57-66
• 4.1 Midas GTS有限元軟件57
• 4.2 非線性有限元分析57-60
• 4.3 數值模擬的實現60-65
• 4.3.1 本構模型60-62
• 4.3.2 內支撐的模擬計算62
• 4.3.3 接觸單元的設置62-63
• 4.3.4 施工開挖模擬分析63-65
• 4.4 本章小結65-66
• 第五章 考慮滲流影響與分步開挖的基坑變形性狀實例分析66-87
• 5.1 工程實例(一)66-71
• 5.1.1 工程基本概況66
• 5.1.2 計算模型的建立66-69
• 5.1.3 計算結果分析69-71
• 5.2 工程實例(二)71-82
• 5.2.1 工程概況71
• 5.2.2 地質情況及水文地質條件71-72
• 5.2.3 基坑支護方案以及降水方法72
• 5.2.4 有限元模型的建立72-74
• 5.2.5 計算結果分析74-82
• 5.3 其它影響因數分析82-85
• 5.3.1 滲透系數變化對基坑變形性狀的影響82-83
• 5.3.2 內摩擦角變化對基坑變形性狀的影響83-85
• 5.4 本章小結85-87
• 結論與展望87-89
• 結論87-88
• 展望88-89
• 參考文獻89-92
• 攻讀學位期間發表的論文92-94
• 致謝94