底部深厚强透水基坑的非稳定渗流数值模拟与控制研究

论文摘要

基坑渗流控制是关系到基坑安全及基坑周围构筑物沉降的关键因素。尤其是对于水头较高且基坑上部为弱透水而底部以下为深厚强透水层的情况，由于采取常用的渗流堵截法经济成本过大，或根本无法进行施工，这时就要考虑采用疏导的办法。即利用悬挂式止水帷幕并结合坑内抽水、坑外回灌的方式，使基坑内外的渗流达到动态的平衡，从而降低基坑内水位到要求的深度，同时保持基坑外围水位基本维持在原位不变。本文正是结合这一思想，基于三维非稳定渗流的基本方程，应用Seep3D程序对三维非稳定渗流进行数值模拟分析。通过调整基坑降水、回灌的各种参量，对基坑降水进行了大量的计算，得到了各参量对降水效果的影响；并通过系统分析，揭示了此种情况下基坑非稳定渗流的运动特征与规律，提供了结合实际工程条件确定各影响变量的依据；所得到的结论可为该类基坑工程的设计和施工提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 地下水渗流研究的发展概况
• 1.3 基坑工程降水设计方法及降水引起的负面影响
• 1.3.1 堵截法
• 1.3.2 降水法
• 1.3.3 常见降水措施引起的负面影响
• 1.3.4 结合悬挂式止水的抽水回灌技术研究现状及存在问题
• 1.4 本课题的主要研究工作
• 1.4.1 本文主要研究内容
• 1.4.2 本课题的创新之处
• 第二章 渗流基本理论
• 2.1 渗流基本概念与定律
• 2.2 地下水渗流问题的控制微分方程
• 2.3 定解条件
• 2.3.1 边界条件
• 2.3.2 初始条件
• 第三章 有限单元法及Seep3D程序验证
• 3.1 有限单元法概述
• 3.2 有限元程序简介及Seep3D程序选用
• 3.3 Seep3D程序在应用于基坑降水分析中应明确的几个问题
• 3.3.1 Seep3D的特点及适用性
• 3.3.2 渗流影响范围的确定
• 3.3.3 Theis公式
• 3.3.4 抽水影响半径经验公式
• 3.3.5 坑内涌水量Q及抽水井数量n的确定
• 3.3.6 成层土的等效渗透系数
• 3.4 Seep3D程序验证
• 3.4.1 理论验证
• 3.4.2 工程实例验证
• 3.4.3 验证结论
• 第四章 底部强透水基坑的非稳定渗流控制研究
• 4.1 概述
• 4.2 计算模型的确立及各影响因素分析
• 4.2.1 计算模型
• 4.2.2 各影响因素分析
• 4.2.2.1 无隔水帷幕的情况下，进行基坑内抽水时的渗流场分析
• 4.2.2.2 设置悬挂式止水帷幕的影响
• 4.2.2.3 基坑外边缘设置回灌井时，不同止水帷幕深度对渗流的影响
• 4.2.2.4 调整抽、补水量对于抽水、回灌系统所带来的影响
• 4.2.2.5 调整坑内抽水井深度对于抽水、回灌系统所带来的影响
• 4.2.2.6 调整坑外回灌井深度对于抽水、回灌系统所带来的影响
• 4.2.2.7 调整坑外回灌井深度并改变抽、补井的水量（仅就回灌井深为12m的情况进行分析）对于抽水、回灌系统所带来的影响
• 4.2.2.8 渗透系数对抽、补回灌系统的影响
• 4.2.2.9 调整回灌井与止水帷幕之间的距离所带来的影响
• 4.2.2.10 调整抽水井与止水帷幕之间的距离所带来的影响
• 4.2.2.11 调整抽水井布置方式所带来的影响
• 4.2.2.12 土的各向异性对抽、补系统渗流影响
• 4.2.2.13 成层土对抽、补系统的渗流影响
• 4.3 结论
• 第五章 基坑渗流控制中存在问题及解决途径探讨
• 5.1 可能引起土的管涌、流土变形等的临界条件及控制措施
• 5.1.1 管涌
• 5.1.2 流砂
• 5.1.3 基坑底的突涌
• 5.1.4 防止渗流破坏的控制性指标及防范措施
• 5.2 针对渗流破坏问题采取的监测措施及应对措施
• 5.3 环境影响评价与解决思路
• 5.4 结合短桩支护的排水—回灌系统在进行地下水控制时的设计技术路线及关键环节
• 结论与展望
• 本文结论
• 有关问题和展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢