非线性破坏准则下承压水地层基坑底板突涌稳定性研究

[目的]在富水岩层地区,防止承压水突涌事故已成为深基坑工程设计、施工的重点和难点,而准确有效地确定基坑底板临界厚度是防止承压水突涌事故发生的关键,因此需针对承压水地层基坑底板突涌破坏问题开展稳定性研究。[方法]基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则,考虑地层土体各强度参数与非均质特性的影响,建立基坑底板突涌破坏力学分析模型。基于极限平衡法,提出考虑地层土体自身强度的底板突涌稳定性安全系数计算式,对现行基坑支护技术规范中的突涌破坏计算方法进行了修正。以济南某软土地层管廊工程基坑为例,验证所提出基坑底板修正突涌稳定性计算式的有效性,同时还分析了不同土体强度参数、隔水层厚度及承压水压力作用下的突涌稳定性安全系数变化情况。[结果及结论]随着土体黏聚力、非均质常数、重度及隔水层厚度的增加,基坑底板突涌稳定性安全系数不断增大;随着土体非线性系数、承压水压力及基坑宽度的增加,基坑底板突涌稳定性安全系数不断减小。考虑土体自身强度参数影响所得的突涌安全系数计算值整体大于现行基坑支护技术规范中计算方法的计算值。采用所提修正突涌稳定性计算式进行验算更为经济。

承压水作用下岩质地层基坑抗突涌安全厚度研究

受下部承压水作用,基坑开挖后坑底发生突涌破坏是普遍存在的工程灾害。为保障基坑安全,设置足够的坑底厚度是阻止此类破坏的关键。基于塑性上限定理,将坑底突涌破坏范围分为上部被动区与下部剪切区两部分,分析了岩质地层中基坑突涌破坏机制。进一步,基于Hoek-Brown强度准则,推导了突涌破坏面曲线方程解析表达式,并给出了基坑临界安全厚度与承压水压力的理论预测公式。在此基础上,分析得到了被动区厚度、承压水压力、岩体强度参数等对基坑安全厚度及破坏范围的影响规律,并与现有研究方法、数值模拟得到的结果进行对比,验证了所提出方法的有效性。结果显示,基坑临界安全厚度与承压水压力、岩体经验参数等正相关,与被动区厚度、经验参数、岩体抗压强度、抗拉强度和重度等负相关。