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临湖（河）深基坑止水帷幕稳定性及渗流分析

作　者: 黄永胜
导　师: 王广月
学　校: 山东大学
专　业: 结构工程
关键词: 临湖深基坑止水帷幕 ABAQUS 流固耦合有限元
分类号: TU753
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着我国经济的持续发展和社会需求的增加,临近湖泊、江河的深基坑工程逐步增多,这类深基坑工程和临近的江河湖泊水力联系密切,地下水十分丰富,渗流场十分复杂,给工程的顺利进行带来许多困难。为了保证施工的顺利进行,当基坑底部标高在地下水位面以下时,需采用止水帷幕阻断地下水向基坑内的渗流。止水帷幕的存在,将使基坑涌水量大大减少,从而减少了降排水设备的工时；另一方面,使帷幕外侧水头降深减小,从而大大降低了周围建筑物的沉降量,减小了对周围环境的影响。但止水帷幕的存在也引起了帷幕内外侧水头差的出现,引起帷幕内力与变形的增加,威胁到止水帷幕的稳定性。另一方面,随着水头差的不断加大,使得基坑外的地下水绕过围护结构下端向坑内渗流,当水的渗流力大于土的浮重度时,就会产生流砂和管涌现象,危及基坑和周围建筑的安全。本文依托南水北调八里湾泵站枢纽深基坑工程,采用理论分析、数值模拟与现场试验相结合的手段,对临湖(河)深基坑工程降水及止水帷幕关键技术展开研究。首先利用三维渗流理论和有限元方法,确定了降水方案及施工参数,得到基坑渗流场的特性,分析了止水帷幕深度与地下水位的相互关系,揭示出基坑渗流规律,定量评价了止水帷幕对降水效果的影响。提出了优化降水方案,节约了工程造价,实际工程效果良好。针对临近河湖深基坑止水帷幕的特点,分析了不同帷幕弹性模量、厚度、内侧水位降深、开挖深度以及不同帷幕与基坑间距对帷幕的影响。通过对不同结构形式止水帷幕的承载能力、工程造价以及施工等多方面分析,得到了竖向止水帷幕最佳结构形式,给出了止水帷幕重点部位的处理措施。

全文目录

目录  4-6
CONTENTS  6-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第1章绪论  11-16
  1.1 引言  11-12
  1.2 研究现状  12-14
    1.2.1 土体渗流研究现状  12-13
    1.2.2 止水帷幕稳定性研究现状  13-14
    1.2.3 止水帷幕对深基坑渗流场的影响研究现状  14
  1.3 主要研究内容  14-16
第2章八里湾泵站枢纽工程概况  16-30
  2.1 工程概况  16-22
    2.1.1 工程简介  16-17
    2.1.2 水文、气象  17-18
    2.1.3 工程地质和水文地质条件  18-22
  2.2 施工导流  22
    2.2.1 施工导流建筑物设计标准  22
    2.2.2 施工围堰  22
  2.3 施工减排水工程  22-30
    2.3.1 现场勘查情况  22-23
    2.3.2 基坑初期排水  23
    2.3.3 经常性基坑明排水  23
    2.3.4 施工期间降水  23-30
第3章临湖(河)深基坑降水方案渗流分析及优化设计  30-49
  3.1 三维渗流有限元分析理论  30-38
    3.1.1 渗流的连续性方程  30-35
    3.1.2 渗流的基本微分方程  35-37
    3.1.3 基本微分方程的定解条件  37-38
  3.2 ABAQUS有限元软件简介  38
  3.3 降水方案设计概况  38-39
  3.4 计算方案  39-40
  3.5 计算参数及范围  40-43
    3.5.1 计算范围  40
    3.5.2 计算参数  40-41
    3.5.3 网格划分  41-42
    3.5.4 边界条件  42-43
  3.6 计算结果及分析  43-48
    3.6.1 各方案下的降水漏斗曲线  43-44
    3.6.2 不同方案下的孔隙水压力云图  44-48
  3.7 本章小节  48-49
第4章临湖(河)深基坑止水帷幕性质研究及设计优化  49-75
  4.1 标准工况与无帷幕工况对比分析  50-60
    4.1.1 参数的选取  50-51
    4.1.2 基坑开挖有限元模拟的分析步骤  51
    4.1.3 计算结果与分析  51-60
  4.2 帷幕稳定性影响因素分析  60-73
    4.2.1 弹性模量  60-67
    4.2.2 有效厚度  67-72
    4.2.3 帷幕内侧降水深度  72-73
    4.2.4 土层性质  73
  4.3 止水帷幕设计优化  73
  4.4 本章小结  73-75
第5章止水帷幕施工工艺研究  75-99
  5.1 水泥土搅拌桩施工工艺研究  75-82
    5.1.1 概述  75
    5.1.2 勘察要求  75-76
    5.1.3 水泥土的室内配合比试验  76
    5.1.4 水泥土加固体物理、力学性质  76-79
    5.1.5 施工方法  79-80
    5.1.6 质量检验  80-82
  5.2 高压喷射注浆法施工工艺研究  82-89
    5.2.1 概述  82-83
    5.2.2 高喷加固机理  83
    5.2.3 加固土性状  83-85
    5.2.4 地质勘察  85
    5.2.5 施工方法  85-87
    5.2.6 质量检验  87-89
  5.3 八里湾泵站基坑围封截渗工程  89-99
    5.3.1 止水帷幕布置  89-90
    5.3.2 控制指标  90
    5.3.3 施工方法和技术措施  90-99
第6章结论与建议  99-101
  6.1 结论  99-100
  6.2 建议和展望  100-101
参考文献  101-104
致谢  104-105
学位论文评阅及答辩情况表  105

临湖（河）深基坑止水帷幕稳定性及渗流分析

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