天津地区地下水对深基坑开挖的影响研究

论文摘要

在含水量丰富的软土地区进行基坑工程开挖,不可避免地要遇到地下水问题。地下水位的变化引发土体中渗流场和应力场的改变,研究地下水与土体相互作用的机理以及渗流作用对基坑工程的影响,获得地下水位变化后土体结构变化的详细数据,是具有重要的理论研究价值和工程应用价值的。本文以天津地区具体工程为实例研究了地下水对深基坑开挖的影响。本文首先对天津地区的水文地质条件进行了综合评价。对天津地区地层成因及岩性进行了分析,研究了地下水的成因及赋存状况。并对地下水与外界水体的水力联系以及地下水体各含水层之间的水力联系做了分析,得到了地下水的运移规律。通过水文地质实验,对各含水层的渗透性做了分析。为后续研究打下了基础。其次,综合分析了地下水影响下容易产生的各类地质灾害。对深基坑底板的抗浮特性做了研究,分析了基坑底板浮托作用机制并提出了坑底抗浮的相关工程措施。分析了管涌、突涌、流土（砂）等地质灾害的产生机制,提出了量化的预测公式,并针对各类地质灾害提出了工程对策。在水文地质条件综合评价的基础上,以达西定律、裘布依假设和有效应力原理为基础,对渗流场-应力场之间的耦合作用机制做了理论分析,建立了渗流-应力耦合模型。最后,以天津地铁二号线具体工程为实例,由COMSOL Multiphysics软件计算了渗流场和应力场之间的相互作用关系,得到了水头下降后土体孔隙率、沉降量之间的具体数值关系,并获得由土体结构改变对渗透系数影响的具体关系。为基坑降水设计提供了理论依据。本文工作对于深基坑降水设计、施工具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究课题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 地下水动力学研究现状
• 1.2.2 土应力学研究现状
• 1.2.3 地下水渗流-土应力耦合研究现状
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 天津地区浅层地下水水文地质条件评价
• 2.1 天津地区浅层地下水基本概况
• 2.2 浅层地下水的形成与分布
• 2.2.1 天津市区地层成因
• 2.2.2 天津市区地层岩性
• 2.2.3 天津市区浅层地下水的形成
• 2.2.4 天津地区浅层地下水的分布
• 2.3 浅层地下水的水文地质条件分析与评价
• 2.3.1 浅层地下水与外界水体的水力联系
• 2.3.2 浅层地下水内部各含水层的水力联系
• 2.3.3 浅层地下水各含水层渗透性能分析
• 2.3.4 浅层地下水的水量评价
• 第三章 地下水影响下的工程地质灾害分析
• 3.1 地下水对地下结构的浮托影响
• 3.1.1 浮托作用的产生机制及可能性分析
• 3.1.2 相应工程措施分析
• 3.2 管涌、流土、突涌灾害
• 3.2.1 管涌、流土、突涌的发生机理
• 3.2.2 管涌、流土、突涌发生的可能性判断
• 3.2.3 工程对策分析
• 第四章 渗流-应力耦合研究
• 4.1 渗流-应力耦合理论
• 4.1.1 达西定律
• 4.1.2 裘布依假设
• 4.1.3 有效应力原理
• 4.1.4 渗流-应力耦合理论
• 4.2 渗流-应力耦合模型的建立
• 4.3 渗流-应力耦合模型求解步骤
• 第五章 工程应用
• 5.1 工程概况
• 5.1.1 工程简介
• 5.1.2 工程地质与水文地质条件
• 5.2 软件简介
• 5.3 计算结果分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果