基坑开挖前预降水条件下地基土水平反力系数沿深度的变化

采用ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的二维流固耦合有限元模型,分析了基坑宽度和预降水深度对地基土水平反力系数随深度的影响。结果表明:预降水引发的地基土水平反力系数沿深度变化范围随着基坑宽度、降水深度的增加而减少;并且存在临界基坑宽度,使得在临界范围内,地基土水平反力系数会随着深度的增加而平稳增加,但超过临界的宽度后,地基土水平反力系数会随着深度的增加而迅速增加;同时存在临界降水深度,使得在临界范围内,地基土水平反力系数随深度的增加而缓慢增加,超过临界降水深度后,降水深度的增大将引起地基土水平反力系数发生较大幅度的增长。

大面积基坑开挖前预降水对支护墙变形的影响研究

首先基于工程实测,研究了大面积宽基坑土方开挖前群井预降水对支护墙变形的影响,实测到基坑开挖前降水引起的最大支护墙侧移达到15 mm,约为该基坑变形报警值的47.6%;并发现对于排桩支护墙,在支护侧布置降水井,可以起到减小坑内降水引起支护墙侧移的作用;然后开展了35个常见工况的三维流固耦合有限元数值计算,研究了基坑宽度对支护墙变形的影响规律及其机理。结果表明,宽度较大基坑在同一预降水时间和深度条件下将发生更大幅度支护墙侧移,而在通常的预降水深度(0~20 m)条件下,对于宽度为20~40 m的地铁基坑,降水引起的支护墙最大变形及其增量均对基坑宽度的变化十分敏感,而对于宽度大于40 m的基坑,在同一降水深度条件下,支护墙最大侧移仅有较小的差别。而引起上述规律的机理可用降水过程中基坑中轴两侧土体侧移的叠加效应强弱来解释,基坑宽度越小,降水过程中坑内土体侧移叠加效应越明显,最大支护墙侧移就越小。

软土地基渗透性条件对基坑预降水过程中支护墙侧移的影响研究

最新工程案例表明,在基坑开挖前,现场预降水可引起支护墙发生显著初始侧移。依托工程实测资料,建立并验证了数值分析模型,通过一系列参数分析研究了软土地基渗透性条件对基坑开挖前预降水过程中支护墙侧移的影响规律及机制。结果表明,基坑预降水深度范围内土层渗透系数越大,渗透性各向异性越明显;在相同的预降水时间内,被降水土层中将会发生更大程度的孔隙水压力减小;在更强的墙-土界面总压力重分布下,预降水引起的支护墙侧移更大。预降水过程中支护墙侧移沿深度的分布范围与预降水深度底部及其以下土层渗透性有关,若为渗透性较差的深厚弱透水层,则当预降水深度位置不超过0.5倍该弱透水层厚度位置时,支护墙侧移将主要发生在预降水深度范围内;若为渗透性较好的透水层,预降水引起的支护墙侧移深度范围可能达到该层以下的另一弱透水层单元位置处。另外,当预降水深度底端紧邻透水性较好土层时,再增大预降水深度会引起支护墙发生较大增量的侧移,此时,应严防"超降";当预降水深度底面以下为深厚弱透水层时,再增大预降水深度引起的支护墙侧移增量并不明显。

软土区基坑预降水引起支护墙侧移的典型参数影响研究

基于天津地区透水层和弱透水层交替出现的场地水文地质条件,通过大量数值计算与工程实测对比,结合非线性回归分析,研究了预降水时间t、预降水深度H_d、基坑长宽L,基坑宽度b等参数对基坑预降水过程中支护墙侧移发展的影响规律。随t延长,最大支护墙侧移δ_(hm)呈增长速率不断减小的非线性增长,在预降水刚开始的几天内,支护墙侧移即可占据其预降水过程中稳定侧移的很大比重。其次,H_d对δ_(hm)及支护墙悬臂侧移深度H_c的发展有重要影响,总的来说,δ_(hm)及H_c均随H_d增大而增大,具体地,当H_d达到场区第2透水层前(后),δ_(hm)随H_d的线性增长比例较小(大),当H_d达到场区深厚弱透水层厚度一半之前(后),H_c的增长接近于(明显快于)H_d的增长。另外,对于同一宽度b基坑,当基坑长度L达到一定程度后,预降水引起的基坑长度方向边角效应总是发生在基坑两侧距离坑角某一确定范围之内,在预降水过程中,若支护墙变形需要严格控制时,可通过布置横隔墙,使得相邻横隔墙间距S_(cw)与b之比在4以内,或S_(cw)/H_d在3.7以内,利用基坑边角效应减小预降水引起的最大支护墙侧移。

不同施工条件下基坑预降水对地连墙侧移影响研究

已有工程实测表明,基坑开挖前的预降水可引起围护结构和周边环境厘米级的变形,但相关的研究报道还是偏少,基坑预降水引起的基坑变形性状仍未被全面揭示。采用ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的二维流固耦合有限元模型,研究了基坑宽度和预降水深度对预降水引发变形的影响。研究表明,预降水引发的最大地连墙侧移及地连墙侧移沿深度发展范围随着基坑宽度、降水深度的增加而增大,并且存在临界基坑宽度使得在临界宽度范围内,最大地连墙侧移及地连墙侧移深度范围随基坑宽度的增加而快速增加,而超过临界宽度后,基坑宽度对地连墙侧移的影响会明显减弱;同时存在临界降水深度,使得在其范围内,最大地连墙侧移随预降水深度的增加而变化缓慢,而超过临界降水深度后,降水深度的增大将引起最大地连墙侧移发生较大幅度的增长。