近年,我国工业化进程逐渐加速,新建了大量的工业厂区。厂区建设中,通常采用开挖、回填等方式进行场地平整处理,形成了大量的不均匀填方地基。由于工业厂区选址对于交通、土地平整度、占地面积、水源等方面的需求,有很多地基处在低地势易汇水地区,容易出现地基水位高、地面不均匀沉降等水害现象。地基水害问题与工程和水文地质条件、设计建设过程中对于水害的预防、厂区排水系统的建设运行等多种因素密切相关。由此,分析地基水害的致灾因素,研究设计合理的排水系统,对于该类厂区的水害预防与治理无疑具有重要的理论意义与实用价值。为此,本文依托典型的临近水域低地势高挖低填的地基工程发生的水害,综合运用了现场调查与勘察、理论分析、数值模拟等多种分析手段,开展了系统的高挖低填地基水害现场调查与成因分析,实施了降雨作用下非饱和高填方地基渗流―变形数值分析,提出了新型的地基截―排―疏复合式排水方法,并进行了相应的排水系统的参数优化研究。本文主要研究内容与重要成果如下:首先,针对某高挖低填的地基工程,位于缓坡坡底附近,且毗邻河沟,地基水害频发的基本事实,进行现场调查,查阅工程地质、水文地质资料,综合考虑厂区原始和当前水文与工程地质条件、地形地貌、水害类型与分布现状等多重因素,系统分析了地基水害主要成因,总结了厂区高挖低填的地基水害主要涵盖浅层滞水、地面不均匀沉降、冻胀?融沉变形和地埋管线断裂四类;发现厂区填土渗透性差,地下水排泄路径不畅,地下水埋深较浅,造成了填方地基水害频发;明确了改善厂区地下水流场,降低地基地下水水位,是水害治理关键的基本认识。然后,基于土体流固耦合理论,建立了考虑降雨过程的非饱和地基土渗流―变形分析有限元模型,分析了边坡开挖过程、降雨强度、挡土墙布设方式、土体渗透系数对填土地基地下水分布与地表位移的影响规律;发现边坡开挖前,地下水流动良好,厂区所在位置地基水位埋深较深,揭示了边坡开挖后地基中地下水水位显著抬升,厂区向河沟排水一侧布置的挡土墙加剧这种不利作用效应,降雨则显著的抬升了地下水水位,导致厂区地表不均匀变形,进而引发了地基各类水害。最后,充分考虑地基水害的主要诱因,设计了以均衡汇水方式布设的排水沟、地下水汇入方向设置的截/排水沟组合的截?疏?排排水系统,并通过反复的地基渗流―变形有限元计算,优化了排水沟布设数量、填料渗透性、汇水方式等排水系统设计参数。研究表明,该复合排水系统能够有效降低厂区填方地基地下水水位,减小厂区地表的竖向沉降;采用均衡式汇水方式布设的排水沟,能够有效降低地基地下水水位,控制地基竖向沉降;增加排水沟数量可以有效提升地基地下水水位的均匀性;提高排水系统的填料渗透性,地下水降低,地表竖向位移减小;设置截水―排水系统,则能进一步提升排水系统的效果。研究成果对于同类高挖低填地基中进行排水系统的设计与施工,提供必要的理论支撑与技术指导,也为类似填方工程的水害处置与预防提供必要的技术参考。