考虑承压含水层与非对称影响的超深基坑围护结构优化及环境影响控制

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近年来,随着基坑深度迅速增加到20m-30m,在城市中出现了大量的超深超大的非对称基坑,在含水量丰富的软土地区,基坑开挖不可避免地要遇到地下水问题,若采用止水帷幕或地下连续墙对基坑底以下的承压含水层进行截断时,地下连续墙存在着造价高、施工难度大、质量不能可靠保证、工期长等困难。针对以上困难,本文在以下几个方面作了相关的研究:(1)本文针对非对称基坑,通过对施工全过程实测数据的分析,探讨非对程基坑围护结构的水平位移规律以及墙后土体的变形规律。同时针对对称和非对称两种基坑类型,对其在降水分步开挖过程中采用有限单元法进行数值模拟,通过比较分析寻找深基坑由于非对称性引起的不利变形与受力规律,并与施工全过程的实测数据进行对比分析,总结非对称基坑在降水分步开挖过程中引起的围护结构变形性状规律,对非对称性基坑的设计和施工提出合理的建议。。(2)针对降压过程对桩基础的影响建立有限元数值模型,最终的数值模拟结果表明,随着降压的进行,桩周的摩阻力显著的减小,甚至出现负摩阻力,但是在目标含水层及其紧邻的上部隔水层出现“S”型反弯点变化,使得桩周摩阻力在降压目标含水层出现较大的增加,这种变化规律同样体现在桩身的应力上,处于隔水层的桩身应力出现了增大的拐点,这种不均匀变化的桩身应力会对桩自身的强度和变形产生非常不利的影响。(3)针对深厚地下承压含水层分布条件,建立耦合的三维地下水数值模型。通过抽水试验、实测和数值模拟的对比分析,研究不同的承压水的控制策略,以不同地下连续墙深度为主线,研究不同的地下连续墙深度条件下的承压水水头控制、抽水量、引起的环境变形,对比环境变形控制标准,优化地下连续墙深度。探讨降压对桩基负摩阻力和桩身应力的影响及不同深度的地下连续墙对桩基础的保护作用。(4)开展现场回灌试验,利用回灌试验定量得到承压层与相邻含水层间的水位恢复情况。总结单井回灌的影响范围及回灌与地面回弹的相关变形规律。同时,采用数值方法模拟回灌试验,拟合实测含水层水位,得到能反映回灌试验的综合三维地下水数值模型。结合工程实际降水全过程,进行坑内降压、坑外回灌的全过程试验性运行的实测,与数值模拟进行对比分析。研究在存在止水帷幕的情况下抽水、回灌耦合作用时地下水渗流性状、回灌影响范围与回灌井布置、回灌量及其与地面回弹的关系、回灌对既有建筑物的保护作用。
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