【摘要】：已有大量文獻(xiàn)對于深基坑外降水機(jī)理及引起基坑地連墻和地表變形的研究成果進(jìn)行了報道。但當(dāng)含水層厚度較大,且在基坑內(nèi)降水時,常因經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件限制,地連墻無法將基坑內(nèi)外含水層完全隔離,基坑內(nèi)降水井也主要為不完整井,降水會對井底部一定深度地下水產(chǎn)生影響,地連墻底部會出現(xiàn)繞滲現(xiàn)象,進(jìn)而對周圍地表及地連墻變形產(chǎn)生影響。而目前對繞滲情況下深基坑內(nèi)降水引起坑外水位變化、周圍地表及地連墻變形問題的研究還未深入系統(tǒng)的開展。本文針對繞滲情況下地鐵車站深基坑降水影響的關(guān)鍵問題,通過室內(nèi)模型試驗、理論分析、數(shù)值模擬及現(xiàn)場監(jiān)測等研究手段,開展關(guān)于考慮繞滲影響地鐵車站深基坑降水引起坑外水位變化及變形機(jī)理、規(guī)律及控制措施的深入系統(tǒng)研究,具體包括:首先,基于室內(nèi)試驗?zāi)Ｐ图袄碚摲治?研究了潛水、承壓水地層基坑降水引起坑外水位變化機(jī)理及潛水、潛水—承壓水地層基坑降水引起坑外水位變化規(guī)律,進(jìn)而研究了潛水、承壓水地層基坑降水引起坑外地表沉降機(jī)理及潛水、潛水—承壓水地層基坑降水引起變形規(guī)律;其次,依托實際地鐵車站深基坑工程,建立三維流固耦合數(shù)值模型,利用現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對數(shù)值模型進(jìn)行了驗證,進(jìn)而利用數(shù)值模型計算結(jié)果及現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對理論計算方法進(jìn)行了驗證;最后,基于數(shù)值模型,研究了不同降水條件下潛水、潛水—承壓水地層基坑降水引起坑外水位變化、坑外地表沉降及地連墻變形規(guī)律,分析了潛水、潛水—承壓水地層基坑降水引起坑外地表沉降影響因素,提出了潛水、潛水—承壓水地層基坑降水引起坑外鄰近建筑及地表沉降控制措施。主要工作內(nèi)容歸納如下:(1)通過設(shè)計基坑不完整井降水模型試驗,分析了地下水繞滲情況下潛水、承壓水地層不完整井降水有效影響深度變化規(guī)律和引起坑外土層中孔隙水壓變化規(guī)律,進(jìn)而提出了潛水、承壓水層不完整井降水有效影響深度計算方法、坑外水位變化曲線經(jīng)驗公式和坑外繞滲區(qū)劃分計算公式。同時揭示了潛水、潛水—承壓水典型地層中基坑內(nèi)不完整井大深度和分層降水引起坑外的土層中孔隙水壓變化規(guī)律,提出了基坑內(nèi)不完整井降水基坑外不同深度和不同傾斜角度分別回灌引起的基坑外水位變化規(guī)律。(2)基于模型試驗及理論分析所得基坑外降水曲線公式,提出了潛水、承壓水地層基坑內(nèi)不完整井降水引起基坑外地表沉降精確修正計算公式,驗證結(jié)果表明修正后的計算公式與試驗結(jié)果更加吻合。同時揭示了潛水、潛水—承壓水典型地層中基坑內(nèi)不完整井大深度降水引起坑外的地表沉降及地連墻變化規(guī)律,提出了基坑內(nèi)不完整井降水基坑外不同深度和不同傾斜角度分別回灌引起的基坑外地表沉降及地連墻變化規(guī)律。(3)依托實際地鐵車站深基坑工程,構(gòu)建實尺寸三維數(shù)值模型,并通過所采集的坑外水位變化、坑外地表沉降及地連墻變形現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對三維數(shù)值模型計算進(jìn)行了驗證。進(jìn)而基于本文所得理論方法,對實際地鐵車站基坑降水引起坑外水位變化和地表沉降進(jìn)行了計算,并將理論計算結(jié)果與數(shù)值模擬、現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對比,驗證了理論方法在實際工程應(yīng)用的正確性和合理性。(4)依托實際地鐵車站深基坑工程,采用數(shù)值模擬研究手段,基于潛水、潛水—承壓水典型地層,提出了不同降水條件下基坑降水引起坑外水變化、地連墻變形及坑外地表沉降規(guī)律,并探討了不同降水方案與基坑尺寸的關(guān)系。(5)基于數(shù)值模擬研究,針對潛水、潛水—承壓水典型地層,揭示了不同影響因素條件下基坑降水引起坑外地表沉降規(guī)律,并提出了坑外地表沉降對不同地層滲透系數(shù)、各向異性系數(shù)及礫質(zhì)黏性土層厚度變化敏感區(qū)間范圍。(6)針對潛水、潛水—承壓水典型地層,結(jié)合室內(nèi)試驗研究成果,考慮城市狹窄空間條件,研究了基坑降水引起坑外鄰近建筑物及地表沉降控制措施。研究表明:基坑降水傾斜20°回灌井對鄰近建筑沉降控制效果均最佳,傾斜20°回灌井可以顯著改善坑外地表沉降,有效增大回灌井遠(yuǎn)離地連墻一側(cè)地表沉降控制影響的范圍和程度,同時減小臨近地連墻一側(cè)地表沉降控制影響程度。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U231.3;TU46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2604454