深基坑降水群井优化设计及三维渗流有限元分析

深基坑降水群井优化设计及三维渗流有限元分析

论文摘要

井点降水是基坑工程降水施工的重要措施之一,它能克服流砂现象,稳定基坑边坡,降低承压水水位,防止坑底隆起和加速土的固结,使位于天然地下水位以下的基坑工程能在较干燥的施工环境下进行。井点降水主要涉及到方案的合理选择和工程量的科学配置两个问题。在实际工程中,降水方案的选择比较简单;但是对降水工程量的配置却很少进行优化设计。针对以上问题,本文首先阐述了基坑降水的方法与基本理论,采用稳定井流公式,提出以井数为设计变量,以深基坑总体涌水量最小建立目标函数及相应的约束条件,采用线性规划的方法对深基坑降水群井进行优化设计,从而使其对周围环境的影响降低到最小程度;利用Visual C++编写程序提供一个优化界面,以便只需要提供需要的参数来得到最佳的设计方案,包括最佳井数、井距、各个井的干扰流量以及基坑总涌水量。然后利用优化程序对某实际工程进行优化设计,并分析其参数对最终涌水量、井数的影响,确定最终的优化设计方案。以地下水渗流理论为基础,利用数值法重点进行地下水位动态预测的计算研究,利用优化的设计方案,采用大型三维渗流有限元软件SEEP3D对其进行三维渗流有限元模拟,然后基于实际工程的三维渗流有限元的计算与优化模型的结果进行对比分析。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 基坑工程的发展概况
  • 1.1.1 概述
  • 1.1.2 建筑工程基坑的发展概况
  • 1.1.3 水利工程基坑的发展概况
  • 1.2 基坑降水的研究现状
  • 1.3 基坑降水井群优化的研究现状
  • 1.4 影响基坑降水工程质量的主要因素
  • 1.5 本文研究的主要内容
  • 第二章 基坑降水方法
  • 2.1 概述
  • 2.2 基坑降水方法及其适用条件
  • 2.2.1 明沟排水
  • 2.2.2 轻型井点降水
  • 2.2.3 喷射井点降水
  • 2.2.4 电渗井点降水
  • 2.2.5 管井降水
  • 2.2.6 辐射井点降水
  • 2.2.7 自渗井点降水
  • 2.2.8 综合井点降水
  • 2.3 井点降水系统设计
  • 2.3.1 降水系统设计要求
  • 2.3.2 施工设计必须的各种资料
  • 2.3.3 基坑降水过程中的设计思路
  • 2.4 基坑井群降水的计算方法
  • 第三章 基坑降水理论及优化设计
  • 3.1 概述
  • 3.2 井点降水基本理论
  • 3.3 基坑井群降水的优化设计理论
  • 3.4 深基坑降水优化模型的建立
  • 3.4.1 Visual C++简介
  • 3.4.2 深基坑降水优化界面计算流程
  • 3.5 工程实例
  • 3.5.1 工程概况
  • 3.5.2 场地岩土工程地质条件及周边环境
  • 3.5.3 基坑降水井群的优化布置
  • 第四章 深基坑的三维渗流有限元计算
  • 4.1 概述
  • 4.2 三维渗流有限元分析理论
  • 4.2.1 渗流分析方法简介
  • 4.2.2 渗流的连续性方程
  • 4.2.3 渗流的基本微分方程
  • 4.2.4 基本微分方程的定解条件
  • 4.2.5 渗流基本微分方程的有限元解法
  • 4.3 SEEP 3D软件及其功能简介
  • 4.3.1 SEEP 3D软件简介
  • 4.3.2 SEEP 3D软件功能简介
  • 4.4 工程实例
  • 4.4.1 三维渗流计算有限元模型
  • 4.4.2 三维渗流有限元计算成果分析
  • 4.4.3 两种计算方法的比较
  • 第五章 结论与展望
  • 5.1 全文结论
  • 5.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 相关论文文献

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