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随着岩土工程技术的发展和城市化进程的加速,地下工程逐渐遇到了大埋深、高水头的地质条件,承压水引起基坑水力劈裂破坏的案例在国内外屡见不鲜。水力劈裂现象的发生使得基坑内产生涌水通道、基坑表层出现涌水涌浆现象、基坑围护结构倒塌,带来了巨大的安全隐患,因此探索基坑水力劈裂破坏的成因和扩展规律,获得完整的涌水通道和突涌点位置,找到影响基坑水力劈裂破坏的关键因素很有必要。前人利用连续介质力学方法研究基坑承压水破坏时,一般不考虑涌水路径的扩展,不能模拟出坑内土层开裂、扩展、形成贯通的涌水通道等各种不连续现象。针对这一缺陷,本文介绍了各种基于断裂力学的流固耦合破坏模型并对比了各种断裂力学模型理论解和数值模拟方法的优缺点,最终选择使用扩展有限元方法研究基坑的水力劈裂破坏现象。本文首先建立了基坑水力劈裂破坏的扩展有限元模型。通过量纲分析发现基坑开挖宽度(B)与开挖下卧层厚度(D)的比值(B/D)是影响基坑破坏模式的关键:窄开挖基坑(B/D<4)易发生受剪破坏,破坏时的临界水压比规范值大,宽开挖基坑(B/D>4)易发生受拉破坏,临界水压约等于上覆土层自重。窄开挖基坑易在支撑墙后侧形成竖直向上的涌水通道,且涌水通道周围土体因水力劈裂引起的水平位移随着埋深变浅而逐渐减小;宽开挖基坑易在开挖内部形成涌水通道,且涌水通道周围土体因水力劈裂引起的水平位移沿埋深分布均匀。本文对位于加拿大安大略省的一处现场基坑的水力劈裂破坏案例进行了扩展有限元模拟,计算获得的涌水位置和现场报道的涌水位置吻合良好,并获得了涌水通道的完整扩展过程,验证了利用扩展有限元方法研究基坑水力劈裂破坏的可行性。对传统研究中所忽略的土体孔隙性进行了分析,发现土体的渗透系数和孔隙比越大,涌水通道发展越是不完备,突涌点越难形成,基坑抵抗承压水破坏的能力越强。本文建立了标准的土体水力劈裂扩展有限元模型,分析发现涌水通道宽度分布是一个标准的驼峰分布,即涌水通道宽度沿长度发展而逐渐增大直到极大值,然后在距涌水通道尖端约7m内涌水通道宽度逐渐减小为0;涌水通道内流体的滤失使得涌水通道周围4～5m范围内的土体的孔压增大,并导致相应区域的孔隙比增大;土体的流体滤失系数和侧压力系数越大,土体抵抗水力劈裂破坏的能力越强。本文针对Abaqus在流固耦合扩展有限元模拟方面的不足,提出了一种全新的裂纹路径长度算法并利用Python和Numpy科学计算库实现,开发了基坑水力劈裂模型的自动建模程序和数据提取程序。