深基坑地下水控制及渗流规律的应用研究

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在当今经济全球化、高速发展,城镇化进程的大趋势下,城市的基础设施规模发生着翻天覆地的变化,地上的空间使用达到了最大化,地下空间的利用开发逐渐受到了各方的重视,如何在有限的土地资源下达到利用的最大最优化,是各国各地面临的最新挑战。而在地下空间的开发过程中,深基坑工程是技术性强、复杂程度高的领域之一,在基坑工程的勘察、设计、施工中存在着很多技术难题去解决,特别是在基坑开挖过程中遇到的与地下水有关的工程问题,所以采取怎样的基坑防护装置以及降水措施来控制好地下水,是确保基坑工程施工过程中安全需要的至关重要的问题。本文以太原地铁2号线北大街站1号、2号、4号出入口深基坑工程为背景,总结、归纳了地下水控制技术方法,总结了地下水渗流破坏的几种形式。在基坑开挖施工过程中可能出现的地下水渗流破坏的几种形式,分别为流砂、管涌和基坑坑底的突涌等。实际基坑工程中应用的主要地下水控制方法,分为隔水帷幕、降水、隔水帷幕与降水相结合使用的几种措施。本文计算了在降水条件下考虑渗流和不考虑渗流的水压力和主动土压力,并采用有限元软件MIDAS GTS NX模拟了4号出入口基坑降水过程,得出如下结论:(1)计算的三个出入口得出的水土压力在不考虑渗流时均要比考虑渗流时偏大约20%左右,在实际基坑工程中往往不考虑渗流计算,其水土压力计算值偏于保守,虽然工程安全得到了相应的保障,但是工程成本增大,造成了不必要的浪费。因此在计算分析中应采用考虑渗流作用的水土压力,从而使设计更加合理可靠。(2)通过数值模拟可以得知,在基坑施工中,止水帷幕具有显著的止水作用;止水帷幕与坑内降水相结合的形式,能够保证基坑无水作业,从而保证基坑施工的安全,也能有效控制变形;降水情况下水力梯度沿围护结构从上到下呈现递减趋势,但变化幅度不大;随着基坑开挖深度的增加,支护结构侧壁的土侧压力也越来越大,相应的支撑轴力也越来越大;坑内降水和合理设置支撑(上部混凝土支撑+下部钢支撑)能够很好的控制基坑的变形和地表沉降。
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