SMW工法围护深基坑降水与回灌作用效应流-固耦合研究

发布时间：2020-10-13 14:36

　　 锚索+SMW工法是软土深基坑的一种新型支护形式,具有广泛应用前景。基坑内降水是高水位基坑常用的工程措施,基坑内降水会引起基坑外地下水位下降而引起周边地表的不均匀沉降,不利于周边建筑物的稳定和安全;地下水回灌常在工程实践中被用来消除基坑降水的上述不利影响。为了深入研究降水和回灌对基坑变形的影响机理及该支护形式的工作特性,以济南某深基坑工程为例,基于多物理场流-固耦合理论,利用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics建立二维流固-耦合模型。研究了基坑降水和回灌时,在无止水帷幕案、悬臂式止水帷幕两种方案下基坑的渗流场和基坑外地表的变形,并探讨了锚索、降水、回灌等因素对基坑内坑底隆起量、基坑外地表沉降量及SMW工法桩的水平位移量的影响。研究表明:(1)无降水且无回灌时,随着基坑开挖深度的加深,基坑变形越大,距基坑越远因开挖引起的沉降越小;存在预应力锚索时,受锚索影响范围内,基坑变形约减小0.5倍;(2)存在降水但无回灌时,无止水帷幕工况下基坑坑角处的渗流速度和水力梯度最大;悬挂式止水帷幕工况下,在止水帷幕底端的渗流速度和水力梯度最大;不同嵌固深度下,基坑外同深度下土体中的孔隙水压力在嵌固深度为4/5H(基坑深度)时最大,在无帷幕时最小;(3)降水且回灌时,基坑回灌对基坑外地表沉降的影响随着嵌固深度的增加而减小;基坑的渗流稳定性随着嵌固深度的增加而增加,在嵌固深度为4/5H左右时最为经济合理;在基坑外设置回灌井,可明显减小基坑外地表的沉降,但对坑内隆起量和SMW工法桩的水平位移量的影响较小;回灌井布置在基坑外距基坑20米到30米处最佳,超过30米后其回灌效果随距离增大而减弱;考虑流-固耦合的模拟结果较不考虑耦合时,更与实际监测结果吻合,充分说明流-固耦分析的科学性;研究成果对于深入认识SMW工法的作用机理、促进其在软土深基坑中的工程应用具有重要意义。
【学位单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU753.6
【部分图文】：

模型网格划分图

基坑未开挖时孔隙水压力云图

基坑开挖至5.5米时孔隙水压力云图及达西速度分布图
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本文编号：2839300