三维基坑开挖阶段地下水渗流分析
地下水渗流对工民建基坑施工中的影响及对策分析
地下水渗流对工民建基坑施工中的影响及对策分析摘要：工民建中基坑施工中比较容易出现基坑坍塌的现象，该种现象的存在主要由于地下水渗流的影响，施工过程中如果不注意地下水的处理会给施工带来严重的损害。
本文分析了地下水渗流对工民建基坑施工中的影响，探讨了工民建基坑施工中地下水渗流的处理对策，以供参考借鉴。
关键词：地下水渗流；工民建；基坑施工；影响；处理对策1.引言众所周知，基坑施对工民建筑工程影响重大，它的施工首先要具备以下条件：要确保基坑在开挖过程中的干燥状态，为施工的顺利进行创造优良环境；要保证基坑边坡随时处于相对稳定状态，把安全施工放在重要位置。
在工民建基坑施工中，要兼顾这两方面，否则造成严重的施工事故。
然而，在实际操作过程中会出现各种基坑问题，其中包括基坑积水或者土质疏松，从而给施工造成困难，发生“流沙现象”引起边颇坍塌，地质结构受到破坏，更有甚者是内部基坑土本发生大范围位移，以周围建筑物造成不良影响，严重时可能出现大灾害。
以上异常不良情况的发生很大程度上是因为在施工过程中对地下水的失误处理。
地下水处理的好坏直接关系到日后施工，所以重视对地下水渗流处理和防治。
2.地下水渗流对工民建基坑施工中的影响2.1地下水渗流发生的前提条件地下水渗流发生的三个条件：充足的水量补给、水头差和基坑土层的渗透性。
充足的水量补给是最根本的条件。
如果地下水位在基坑底以下，对基坑而言，不需要考虑地下水的渗流；如果水量补给来自降水，那么地下水的渗流就取决于降雨强度大小和时间；如果基坑附近有大江大湖等水源的存在，还要考虑它们之间的距离，基坑开挖过程中，导致基坑内外存在水头差，对基坑的侧压力有一定的影响，这个是普遍存在的现象。
土的颗粒大小、级配、充填和胶结物，土的密实度、颗粒的矿物成分，层理结构都影响着土的渗透性的大小。
例如硬塑的黏土颗粒外围具有较厚的结合水膜，渗透系数就低。
而密实的粗砂渗透系数就高。
此外，层理发育的土体，它的水平和竖直方向也有不同。
浅谈深基坑渗流分析问题
浅谈深基坑渗流分析问题本文首先介绍了深基坑渗流的相关特点，然后就其计算的相关内容作了探讨，最后总结了深基坑抗渗需要注意的几点问题。
标签深基坑；渗流；问题；分析；1.深基坑渗流的相关特点对于土体来说，其由三大块构成，一是固体体系，二是液体体系，三是气体体系。
而什么是基坑渗流呢？就是说在土壤当中，在压力的压迫下，其中的自由水在土壤之间的空隙之间进行的流动。
而对于土体自身来说，也具有重力，自然对这些自由水也有一定的力量存在。
故而，可以认为渗流是土壤与自由水共同运动的结果。
当对基坑进行持续的下挖工作时，其内部和外部土体的物理性质就会有着很大的改变，这样一来，渗透水流对其的作用力也会有相应的变化。
这个时候，对于其外部的渗透水流来说，它们给予基坑的作用力是压缩性质的。
而正是因为渗流的存在，在支护结构上的水压力也远远低于静水给予的压迫力。
而如果渗流经过墙底到达基坑内部的时候，此时渗透水流就将转向，与此同时，渗透水形成的压力也就相应的变成了浮力，这样一来就会给支护结构一个更加大的水压迫力。
2.计算的相关内容2.1计算目标2.1.1通过计算，从而使得不管坑内地基的那个地方，在运行的的时候都不会伴随流土和管涌的现象。
2.1.2通过计算，从而使得坑底底层不会因承压水而伴随一些不正常的地质现象。
2.1.3对于基坑周围和底层来说，要尽量控制好其出水量，切忌抽水量过大或者抽水历时太长而影响下一步的浇筑工作。
同时，要通过计算防止深基坑对周围环境产生不利作用。
2.1.4通过计算，控制基坑中的软土，让其能在最短的时间性完成脱水固结，从而推进施工进程。
2.2计算的内容2.2.1整体方面的计算内容。
通过计算，充分的把握住每个计算点能够承受的渗透水压力，并计算出这些计算点的坡降，另外，基坑内大约能够出水的量数和渗透流的量数都要加以确定。
2.2.2对于基坑底面来说，其渗流出逸坡降的情况也要及时的进行核算，看其是否与相关标准相符合，同时要计算它能不能伴随管涌的现象。
[基坑,三维,渗流,其他论文文档]基坑三维渗流对紧邻区间隧道影响的数值分析
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基坑三维渗流对紧邻区间隧道影响的数值分析胡国新刘庭金陈俊生邓飞皇莫海鸿摘要:基坑工程施工改变地下水渗流场,导致紧邻区间隧道受力和变形发生改变。
为此, 应用数值分析手段,采用流—固耦合计算模式,对某基坑施工过程的渗流场和变形场进行三维模拟,分析了场地的水位下降规律和区间隧道的变形规律。
并通过建立能反映止水条和螺栓作用的三维管片环实体计算模型,计算了管片变形和接头纵缝张开量。
研究结果表明:该基坑施工诱发的最大水位下降约为2m;水位下降2m时管片的纵缝张开增量为0. 13mm,为纵缝张开控制总量的4.3%。
因此,认为该基坑施工诱发的三维渗流对紧邻地铁区间隧道的影响较小。
关键词:基坑工程三维渗流数值模拟地铁隧道水位下降管片环接头张开量0 前言某深基坑工程紧邻广州地铁一号线某地铁车站和区间隧道,由于该基坑工程采用地下连续墙逆作法施工,基坑的侧向位移对紧邻区间隧道的影响相对较小。
因此,需重点分析该基坑工程施工诱发的三维渗流对该区间隧道的影响。
为此,首先采用流—固耦合计算模式,对该基坑施工引起的地下水渗流场和区间隧道变形场进行三维数值模拟;然后基于三维渗流计算结果,通过建立能反映止水条和螺栓作用的三维管片环实体计算模型,分析管片环变形和接头纵缝张开量,为评估基坑施工对紧邻区间隧道的结构安全提供依据。
1 三维渗流计算1.1 有限元模型及其参数根据该基坑工程及紧邻区间隧道的相关资料,对实际场地的几何形状和地层分布进行适当简化,建立三维渗流计算模型。
地层分布如图1所示,基坑与地铁车站、区间隧道的三维模型如图2所示。
整个计算模型沿水平方向均为250m,沿垂直方向为40m。
计算模型中地层、地下连续墙及盾构隧道均采用实体单元,共66155个单元,72125个节点。
一般情况下,中风化砂岩可视为不透水层和不可压缩层,因此,在计算时将下部约10m深的中风化砂岩视为强风化砂岩,这对渗流和变形计算结果都是偏安全的。
在进行三维渗流场和应力场耦合计算时,假定:1)地下连续墙墙体本身不发生位移;2)地下连续墙墙体和接头部位不发生渗漏;3)不考虑基坑开挖诱发荷载释放对地层和地铁区间隧道的影响,而仅考虑地下水渗流的影响。
典型二元结构地层三维渗流模型
典型二元结构地层三维渗流模型摘要：以南京某深基坑工程为例，探求典型二元结构特征区域的地下水渗流模型，利用数值模拟方法预测基坑开挖施工阶段承压含水层的水位变化特征，为深大基坑地下水处理提供依据。
关键词：地下水三维渗流模型深基坑前言长江流域，特别在中下游的三角洲区域，下伏着较厚的松散沉积层，一般上部为粘性土，下部为砂性土，砂性土上细下粗，呈典型的二元结构特征，其中发育较厚的孔隙承压水层，承压水水头压力较高，含水层埋深较浅，各层含水层之间存在水力联系，形成一个较为复杂的地下水系统。
在这类区域的深大基坑开挖过程中，会面临承压水突涌问题，减压降水保证基坑开挖安全是一项极为重要的工作。
本文以南京某基坑工程为例，论述基坑降水三维渗流模型建立的理论，建立本工程的三维渗流模型，模拟预测本工程开挖降水期间的渗流场变化特征。
1、工程概况本工程紧邻地铁线，地铁区间隧道与本基坑地下室最近距离不足10m，基坑开挖面积约36400 ㎡，最深开挖约26.4m。
基坑下伏地层主要为：①1杂填土、②粘土、③淤泥质粉质粘土、④1粉细砂、④2中细砂、④2a粉质粘土（呈透镜体分布）、④3含砾中细砂及⑤层强风化~微风化砂质泥岩层。
潜水主要赋存于①填土中，初始水位埋深约1.0m，弱承压含水层由④1粉细砂、④2中细砂及④3含砾中细砂复合而成。
复合弱承压含水层厚度近50m，富水性好，透水性强，水量丰富，补给源为长江，承压水顶埋深约15~19m，承压水初始水头约3.0m。
2、三维渗流数学模型地下水流和土体是由固体、液体、气体三相体组成的空间三维系统，土体可以模型化为多孔介质。
因此求解地下水问题就可以简化为求解地下水在多孔介质中流动的问题，可以用下述地下水渗流连续性方程及其定解条件来描述地下水的三维非稳定渗流规律。
根据与本场地相适应的水文地质条件，可建立下列与之相适应的地下水三维非稳定渗流数学模型：（1）式中：S为储水系数；Sy 为给水度；M为承压含水层单元体厚度(m)；B为潜水含水层单元体地下水饱和厚度(m)。
渗流分析报告
渗流分析报告1、模型建立通过抽水试验以及渗透系数的有限元分析得到的渗透系数如表1所示：表1各土层渗透系数数值模拟结果土层②含砾粉质粘土③粗砂④砾砂⑤1粉质粘土⑤2砾砂⑤3碎石⑤4含砾粉质粘土⑥2溶洞充填物渗流系数（m/d）0.1 34.6 51.8 0.05 51.8 19.2 0.09 25.9应用表1的渗透系数分别分析计算无止水帷幕、止水帷幕、止水帷幕+坑内旋喷封底+坑内减压井三种方案坑底出水量。
标高94.0m的位置总水头设置为0，有限元整体模型如图1所示。
图1有限元整体模型2、无止水帷幕方案2.1数值模型基坑周边不设置帷幕，将标高80.0m位置的压力水头设置为0，如图2所示：图2 无止水帷幕基坑模型图2.2模拟结果无帷幕方案总水头模拟结果如图3所示：图3 无止水帷幕总水头坑底出水量的数值模拟结果如图4所示，流量为0.882466992m3/s，即76245m3/d。
图4 无止水帷幕方案出水量计算3、止水帷幕方案3.1数值模型基坑周边设置帷幕，如图5所示，将标高80.0m位置的压力水头设置为0，同图2。
图5 止水帷幕基坑模型图3.2模拟结果止水帷幕方案总水头模拟结果如图6所示：图6止水帷幕方案总水头坑底出水量的数值模拟结果如图7所示，流量为0.106663283m3/s，即9216m3/d。
图7止水帷幕方案出水量计算4、止水帷幕+旋喷封底+坑内减压井方案4.1数值模型基坑周边设置帷幕，同图5，将标高85.0m位置的压力水头设置为0，如图8所示：图8 止水帷幕基坑模型图4.2模拟结果止水帷幕+旋喷封底+坑内减压井方案总水头模拟结果如图9所示：图9止水帷幕+旋喷封底+坑内减压井方案总水头坑底出水量的数值模拟结果如图10所示，流量为0.030358587m3/s，即2623m3/d。
图10 止水帷幕+旋喷封底+坑内减压井方案出水量计算5、结论三种方案坑底出水量的数值模拟结果如表2所示：表2出水量结果对比方案无止水帷幕止水帷幕止水帷幕+旋喷封底+坑内减压井出水量（m3/d）76245 9216 2623通过对三种方案的对比分析，可知止水帷幕+旋喷封底+坑内减压井方案的坑底出水量最小，可以有效的解决因以下原因造成基坑涌水量非常大的问题：①30m以内找不到连续隔水层；②基底以碎石、砾质粉粘、砾砂等透水性较好土层为主；③基坑紧邻古河道，内外水力相连、水源补给非常充分。
降水井作用下超深基坑三维渗流特性分析
１计算模型与边界条件 结合招工程 地质勘察报告 和工程 实际地质条 件及初步拟 定 的 降水井布置方案 ， 剖分两套计算网格 。 １ ． １ 超深基坑降排水方案一 ：降水 井布置在渠道两侧一级马道 内侧 １ ｍ外 ， 沿渠道顺水流方 向取 降水 井的 间距 ３ ０ ｍ， 井深 ２ ５ ｍ， 深 井 内径 ０ ． ４ ｍ。构建三维模 型时假定各降水井降水效果相同 ， 根据对 图 １ 典 型 断 面 称性 ， 考虑双排单个降水井的作用 。 图２ 为剖分后的整体网格总图 ， 其 中节点 １ ６ １ ３ ２ 个， 单元 １ ３ ８ ６ ０ 个。 １ ． ２超深基坑降排水方案二 ：在一级马道和渠底 同时布置降水 井 。方 案二 在平面上采用梅花 形布置 ， 一级 马道井间距 ３ ０ ｍ， 井深 ３ ２ ｍ， 渠底井 间距 ４ ０ ｍ， 井深 ２ ０ ｍ， 降水 井直径 ０ ． ４ ｍ， 其 中一级 马道 和渠底 降水 井的底高程相 同。假定一级马道各 降水井降水效 果相 同， 渠道 降水井降水效果 也相 同 ， 根据对称性 ， 结合图 １ 进行网格剖 分， 剖分后 网格如图 ３所示 ， 节点 ３ ３ ４ ９ ４ 个， 单元 ２ ９ ５ ８ ４个。 在对方案一 和方案二进行 网格 剖分 时 ， 充 分考虑地质条件 ， 渠 道断 面形式（ 包括一级马道 ） 以及 降水井布置（ 六边形等效 ） 。 ２不 同地质条件下三维仿真验算 超深基坑仿真分析时假定地质条件 Ａ为 ， 渠道地表到 以下 ５ ０ ｍ 图 ２计 算网格模型 （ 方案一 ） 范 围内 ， 土体分布依次为黄土状粉质壤土 、 砂质粘土岩和粉砂 。 渗透 系数 分别 为 Ｋ ＝ Ｉ ． ６×１ ０ ～３ ． ７ ×１ ０ － ％ｍ ／ ｓ 、 Ｋ ＝ ５ ． ６×１ ０ － ５ １ ． １× １ ０ ｅ ｎ ｄ ｓ ； 砂质粘土岩的渗透 系数 为 ９ ． ６ １ ×１ ０ － ３ ｃ ｍ ／ ｓ ｏ 粉砂的渗透系数 １ ０ ％ｍ ／ ｓ 、 Ｋ ＝ ２ ． ６×１ ０ ～ ４ ． ０×ｌ Ｏ ％ｍ ／ ｓ ， 属弱 ～中等透水性 ， 除砂 层富 为 ｌ ２ ． ５ ５ ×１ ０ 。ｃ ｍ ／ ｓ 。 水性较好外 ， 其他各层富水性较差 。 ２ ． １ 工况说 明与设定 假定地质 条件 Ｂ为 ： 黄土状粉质壤土含水层的渗透系数 ２ ． ０ ５× 该大型渠道设计水位 为 １ ２ ３ ． １ ５ ４ ｍ～１ ２ １ ． １ ４ ５ ｍ，渠底 （ 转下页 ） Βιβλιοθήκη ３ ． ３琉 璃 瓦 面
深基坑渗漏水分析及紧急处理措施
深基坑渗漏水分析及紧急处理措施摘要：在我国社会发展新形势下，城镇化和城市化高度发展，城市人口不断增加，土地面积和居民生活需求之间的矛盾日益突出，地铁、人防、地下车库持续向纵深发展，市政项目的规模不断扩大，对止水围护结构质量提出更为严格的要求。
止水帷幕桩作为一种重要的施工工艺，其在防水效果以及稳定性方面具有较大的优势，但是在具体施工中，受到诸多因素的影响，其容易出现渗水问题，对市政工程的稳定性和可靠性带来负面影响，因此，针对止水帷幕桩渗水原因进行分析，并且提出相关处理措施，对促进我国市政建筑行业的稳定以及可持续发展具有现实意义。
关键词:深基坑；止水帷幕；渗漏水；措施1止水帷幕桩施工技术概述止水帷幕是工程地下主体防水施工的重要技术形式，从组成结构角度分析，止水帷幕主要由三管旋喷桩和单管组成，进而形成墙体结构，用于预防地下水渗漏。
新时期下，随着我国市政工程行业的蓬勃发展，止水帷幕桩逐渐在工程建设中获得广泛应用，其可以提升建筑地下主体的防水效果，进而提升工程项目的安全性和稳定性，发挥工程的社会效益和经济效益。
2深基坑止水帷幕的选型及优化设计对于不同水文地质条件止水帷幕设置类型，国内已有不同的学者进行了分类总结。
根据场地地层条件的变化，止水按照端部是否进入相对隔水层，可分为悬挂式止水帷幕和封闭式止水帷幕。
对于深厚含水层的情况下，由于受经济条件的限制，除了特别复杂敏感的环境条件限制以外，一般采用悬挂式止水帷幕较多，对于此种类型的止水帷幕设置深度，既要满足坑底抗渗流的影响，同时还需考虑降水对周边环境的影响，尽量做到按需降水。
止水帷幕的常见类型根据材料和施工工艺的不同，常用的形式为水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等。
水泥土搅拌桩止水效果较好，但帷幕施工深度受限制，对于标贯击数大于15击的土层难以施工，且桩体施工垂直度要求较高，若偏差容易造成叉脚漏水，一般在软土地区使用较多。
高压旋喷桩止水帷幕止水效果好，施工速度快，但也存在着垂直度偏差造成叉脚漏水的缺点。
215497407_基坑工程地下水三维渗流与土体沉降数值模拟分析
2023年4月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y第25卷第8期收稿日期:2023-03-06作者简介:李任政(1987-),男,硕士,工程师,主要从事水文地质勘查、场地环境调查评估及修复等。
李任政1,2(1.上海市岩土地质研究院有限公司,上海200072;2.自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心,上海200003)摘要:深基坑下伏承压含水层制约着基坑工程的安全施工,常需通过基坑降水进行减压处理,制定基坑降水方案的同时,实现按需降水的设计理念亦是较为重要。
选取上海某深基坑工程为研究对象,基于现场抽水试验数据及建立的地下水三维渗流与土体沉降耦合模型,利用地下水数值模型软件进行数值模拟研究,对基坑降水方案可行性进行了预测分析。
结果显示:单井抽水试验获取的水文地质参数较为可靠,与数值模型反演的参数(水平渗透系数为5.12m/d,贮水系数为1.8×10-4,弹性释水系数3.0×10-4,非弹性释水系数7.0×10-4)相近;经群井抽水试验数据校核后,模拟水位与实测水位误差不超过0.5m,数值模型符合场地水文地质条件,可靠性高;利用数值模拟预测分析基坑降水期间地下水流场与土体沉降的变化特征,验证了降水方案可将承压水位降至标高-6.13m的同时,体现了按需降水的设计理念,保护了周边环境。
关键词:基坑降水;三维渗流;土体沉降;数值模拟中图分类号:T U753文献标识码:A文章编号:1674-9944(2023)08-0228-06N u m e r i c a l S i m u l a t i o nA n a l y s i s o fT h r e e-D i m e n s i o n a lG r o u n d w a t e r S e e p a g ea n dS o i l S e t t l e m e n t i nF o u n d a t i o nP i tE n g i n e e r i n gL iR e n z h e n g1,2(1..,,200072,;2.-,,200003,)A b s t r a c t:T h e c o n f i n e d a q u i f e r u n d e r t h e d e e p f o u n d a t i o n p i t r e s t r i c t s t h e s a f e c o n s t r u c t i o no f t h e f o u n d a t i o n p i t p r o j e c t.I t i s o f t e nn e c e s s a r y t o r e d u c e t h e c o n f i n e dw a t e r l e v e l b y f o u n d a t i o n p i t d e w a t e r i n g.H o wt o r e a l-i z e t h e d e s i g n c o n c e p t o f o n-d e m a n d p r e c i p i t a t i o n i s p a r t i c u l a r l y i m p o r t a n t.Ad e e p f o u n d a t i o n p i t p r o j e c t i n S h a n g h a i i s s e l e c t e d a s t h e r e s e a r c h o b j e c t.B a s e d o n t h e f i e l d p u m p i n g t e s t d a t a a n d t h e e s t a b l i s h e d t h r e e-d i-m e n s i o n a l g r o u n d w a t e r s e e p a g ea n ds o i l s e t t l e m e n t c o u p l i n g m o d e l,t h e g r o u n d w a t e rn u m e r i c a lm o d e l s o f t-w a r eGM S i s u s e d f o r n u m e r i c a l s i m u l a t i o n r e s e a r c h,a n d t h e f e a s i b i l i t y o f f o u n d a t i o n p i t d e w a t e r i n g s c h e m e i s p r e d i c t e d a n d a n a l y z e d.T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h eh y d r o g e o l o g i c a l p a r a m e t e r so b t a i n e db y s i n g l ew e l l p u m-p i n g t e s t a r e r e l i a b l e a n d s i m i l a r t o t h e p a r a m e t e r so f n u m e r i c a lm o d e l i n v e r s i o n.T h eh o r i z o n t a l p e r m e a b i l i t y c o e f f i c i e n t i s5.12m/d;t h ew a t e r s t o r a g e c o e f f i c i e n t i s1.8×10-4;t h e e l a s t i cw a t e r r e l e a s e c o e f f i c i e n t i s3.0×10-4,a n d t h e i n e l a s t i cw a t e r r e l e a s ec o e f f i c i e n t i s7.0×10-4.T h en u m e r i c a lm o d e l c h e c k e db y t h e g r o u p w e l l p u m p i n g t e s t d a t a c o n f o r m s t o t h e h y d r o g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s o f t h e s i t ew i t hh i g h r e l i a b i l i t y,a n d t h e e r-r o r b e t w e e n t h e s i m u l a t e dw a t e r l e v e l a n d t h em e a s u r e dw a t e r l e v e l i s l e s s t h a n0.5m.U s i n g n u m e r i c a l s i m u-l a t i o n t o p r e d i c t a n d a n a l y z e t h e v a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f g r o u n d w a t e r f l o wf i e l d a n ds o i l s e t t l e m e n t d u r i n g f o u n d a t i o n p i t d e w a t e r i n g,t h e f e a s i b i l i t y o f d e w a t e r i n g s c h e m e i s v e r i f i e d,a n d t h e d e s i g n c o n c e p t o f o n-d e-m a n dd e w a t e r i n g i s r e a l i z e d,w h i c hc a n p r o t e c t t h e s u r r o u n d i n g e n v i r o n m e n t.K e y w o r d s:f o u n d a t i o n p i t d e w a t e r i n g;t h r e e-d i m e n s i o n a l s e e p a g e;s o i l s e t t l e m e n t;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n 1引言随着城市更新,上海地区地下空间资源开发利用日趋加快,建筑基坑逐渐朝“深”“大”方向发展[1~3],多数基坑工程被地下承压水所控制,一旦出现基坑突涌等风险,势必危及基坑及周边环境安全,将会造成822Copyright©博看网. All Rights Reserved.李任政椇基坑工程地下水三维渗流与土体沉降数值模拟分析绿色创新研究:工程与技术严重后果[4]。
渗流对深基坑开挖及支护过程的影响
渗流对深基坑开挖及支护过程的影响摘要：深基坑工程的施工特点决定了其渗流场水力条件的复杂性，渗流问题是许多基坑工程事故的主要或重要原因，因此必须采取有效措施预防渗流对深基坑的破坏。
文章介绍了深基坑渗流特性，探讨了渗流对深基坑开挖及支护过程的影响及预防措施。
关键词：深基坑；基坑支护；防渗措施引言在地下水位较高地区开挖基坑时，坑内外通常存在着水头差，地下水将在坑内外水头差作用下发生渗流。
地下水渗流改变基坑内外的应力场，不仅影响作用在围护结构上的水压力、土压力及侧压力，还引起基坑周围地表的沉降，对周围环境带来严重影响。
通过分析大量基坑失稳和变形破坏的工程事故实例可发现，因渗流引发的基坑失稳占很大比重。
所以，分析渗流对深基坑开挖及支护过程的影响，进而采取合理的设计方案和施工措施，减少此类事故的发生。
一、深基坑渗流特性土体是由固体、液体和气体组成的三相体系。
所谓基坑渗流，主要是指土中的自由水在压力作用下，在土壤孔隙中的流动；而土体在外荷载或自重作用下，也会发生运动，对孔隙水也要产生作用力。
因此可以说，水的渗流是土与水相互作用的结果。
随着基坑的不断往下开挖，基坑内外土体的物理力学性能都将发生很大变化，其中渗透水流对土体的作用和影响也随之发生很大改变。
此时，作用在基坑外侧的渗透水流的作用力是向下的，它对土体产生了压缩作用；同时由于渗流的作用，作用在地连墙等支护结构上的水压力也小于静水压力；当渗流穿过墙底进入基坑内侧时，渗透水流的方向变成了向上，渗流水压力就变成浮托力，对支护结构的水压力将加大。
二、渗流对深基坑及其周边环境的影响1、地下水的渗流将会使深基坑周围形成较大范围的降水漏斗。
随着开挖的进行，地下水自由面不断下降，从而使坑外土体的有效应力增加，墙后土体将发生不均匀固结沉降。
地表沉降将给附近的构筑物以及交通、通讯、供水、供电等市政设施带来不利影响。
2、渗流给基坑工程带来的渗透破坏常常体现为管涌和流土两种基本形式。
第8章 地下水渗流分析
征列于表 8-3~表 8-5。
地下水主要类型[1][2]
表 8-1
分类
孔隙水
裂隙水
岩溶水
包气 土壤水，沼泽水，上层滞 裂隙岩层浅部季节性存在的水， 垂直渗入带中的水，裸露岩熔岩
带水 水，砂丘中的水
熔岩流及凝灰角砾岩顶板上的水 层季节性存在的水，分布不均匀
各类松散沉积物浅部的 裸露在地表的各类裂隙岩层中的 裸露岩溶岩层中的层状或脉状
裂隙网络中往往形成强大的潜水流，当被地 形切割时，常呈泉群涌而出；可能是潜水或 承压水
因各组裂隙相互切割，形成统一的含水 一般分布均匀，水量不大，水力联系不好
层
埋藏在断层破碎带或接触破碎带中
往往汇集周围透水性较差的层状构造裂隙 水，水量较大，具有局部承压性
岩溶水的分类及特征[1][2][[4]5]
表 8-5
根据渗透系数划分岩土透水性等级列于表 8-6。
岩土透水性等级表[6]
表 8-6
透水性等级
极强透水性 强透水性 中等透水性 弱透水性 微透水性 不透水性
渗透系数 k(m/s)
>10-2
10-4~10-2
10-6~10-4
10-7~10-6
10-8~10-7
<10-8
土类
巨砾 砂砾、卵石 砂、砂砾 粉土、粉砂 黏土、粉土 黏土
地下湖水
岩熔化岩内因溶蚀和冲刷形成大空间，聚集地下水呈湖泊状
覆盖型 脉状岩溶裂隙水 分布于断裂带中，岩溶与非岩溶层的接触面处
动态变幅不大，
岩溶区 地下河系
地下水
主要集中于断裂发育地区，破碎带的溶洞及裂隙中，各带相 分布不均一，矿
互连通而形成地下水系
化度较低
[整理版]三维基坑开挖阶段地下水渗流分析-精品文档
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三维基坑开挖阶段地下水渗 流分析
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深基坑围护桩渗漏原因分析及应对措施
深基坑围护桩渗漏原因分析及应对措施城市高层建筑基坑围护工程渗漏问题，是施工中经常碰到的问题。
本文根据自己长期基坑围护工程渗漏等质量通病的治理经验，结合某项目基坑围护工程渗漏问题，对高层建筑深基坑围护工程中止水失效情况、失效原因和堵漏措施进行了分析和处理。
标签：深基坑；围护结构；引水堵漏；注浆前言：长江中下游地区土地肥沃、河道纵横、人口密集、经济发达，城市地层以粉质粘土、粉土层为主，地下水极为丰富，地下水埋深通常在0.5～1m之间。
随着城市高楼建筑越建越高，深基坑支护与施工也成为基础工程的热点和难点。
本地区基坑围护结构大多采用钻孔灌注桩加混凝土支撑型式，止水工程通常采用高压旋喷桩和水泥深层搅拌桩等。
由于城市地下水位高，深基坑止水帷幕承受的水压特别大，如果基坑围护一旦出现止水帷幕不连续等止水方案设计、施工质量缺陷问题，导致基坑维护结构渗漏水，不仅影响地下土建施工，严重时可引发地下各种管线变形损坏，道路、建筑物坍塌等灾难。
因此，加强深基坑围护结构的渗漏问题与堵漏技术研究，对高层建筑的安全质量有着非常重要的意义。
1 深基坑围护工程1.1工程概况该项目地处繁华地段，场地周边环境复杂，三面为城市主干道，有地下市政管道，一面为医院，有两栋四层门诊楼和两栋5层住院楼，基坑呈长方形，长×宽约157m×79m。
工程分主楼和裙楼两部分，地下室2层，最大开挖深度裙楼11m，主楼12m。
1.2地质水文情况基坑深度范围内0～-1.5m为填土、杂填土；-1.5～-4.2m为粉土；-4.2m～-5.6m 为粉质粘土；-5.6m～-11.1m为淤泥质粉质粘土；-11.1m～-12.0m为粘土；-12.0m～-12.7m粉细砂；-12.7m以下为粘土。
地下水稳定水位在地面下1.05～3.18m，年变化幅度为0.5～1.0m。
1.3支护设计方案结合场地周边环境及地质条件，本基坑采用钻孔灌注桩加支锚的支护结构，支护桩外侧采用深层搅拌桩对基坑进行止水，采用管井加明沟的方式进行地下水处理。
整理三维基坑开挖阶段地下水渗流分析
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绵 潜
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划
恋
乌
栋
水
皮
美
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深基坑渗流场的抗渗分析
深基坑渗流场的抗渗分析摘要：深基坑工程的施工特点决定了其渗流场水力条件的复杂性，渗流问题是许多基坑工程事故的主要或重要原因，本文拟结合长沙地铁1号线省政府站，采用有限元软件分析基坑渗流场，分析基坑渗流场的分布特性，探讨工程中可能出现的不利因素，特别是防渗体被破坏的情况下对基坑安全造成的危害性，对渗流引起的破坏的进行研究和分析。
关键词：渗流场；有限元；防渗体；1引言管涌和流土是发生在土体中的两种基本渗流破坏形式。
在实际工程中，常统称为管涌。
主要原因是渗流破坏出口形式，一般都表现为单个或多个泉涌，最后导致土体内形成渗流通道。
实际上，管涌和流土从发生机理、渗流破坏发展的过程和危险程度是不同的。
在工程防渗设计中，必须确定土的抗渗比降，而管涌和流土的允许比降相差很大，判别管涌和流土的不同渗流破坏形式，对工程的防渗设计和防洪抢险都具有十分重要的意义。
土体的渗透破坏主要表现为管涌、流土和突涌，其中，管涌是在渗透水作用下，土中细粒在所形成的孔隙通道中被移动流失，土的孔隙不断扩大，渗流量也随之增大，最终导致土体内形成贯通的渗流通道，土体发生破坏的现象。
而流土则是指在向上的渗流水作用下，表层局部范围的土体和土颗粒同时发生悬浮、移动的现象。
从上面的讨论中可以看出，流土与管涌是个不同的概念，发生的土质和水力条件不同，破坏的现象也不相同。
有些规范中规定验算的条件实际上是验算流土的是否发生的水力条件，而不是管涌发生的条件。
在地下水水位较高的软土中，虽然水力坡降比较大，但软土很少具有不连续的级配，通常没有产生管涌的土质条件，所以容易发生流土破坏，因此验算相当于验算流土稳定性。
为此，有些规范将这一验算称为抗渗流稳定验算。
2常用规范对抗渗计算的适用范围：2.1《建筑基坑支护技术规程》的计算方法《建筑基坑支护技术规程》中规定的公式，当基坑坑底为砂土、碎石土，基坑内排水且作用有渗透水压力时，侧向截水的排桩、地下连续墙除应满足多支点支护结构嵌固深度外，嵌固深度设计值尚应满足抗渗透稳定条：按照上述公式计算（若使用理正深基坑设计软件），省政府站的地下连续墙嵌固深度达19米。
深基坑渗流分析与控制问题探讨
基坑渗流控制措施
• 2 其它措施： • （1）底部灌浆(岩石地基) • （2）底部高压喷射灌浆(土层) • （3）墙底加长(不放钢筋) • （4）坑内降水(承压水) • （5）坑外降水(承压水 • （6）坑底防渗
坑底承压水计算（2）
• 2）坑底以下为粉土和砂土时，要验算抗管涌或 流土稳定性，i＜ [i] • 通常粉细砂地基[i]=0.2～0.3。 当级配不良时，[i]=0.1～0.2。 • 3）当坑底以下为粘性土与砂土互层时， 应进行上面两项核算（见图11）， 特别是当粘性土很薄时， 应当核算该层土的渗透比降 是否满足要求。
二、基坑事故与渗流破坏
事故工程实例
• 天津地铁1号线--南楼 • 三号线---红南；--小树林 京津城铁---武汉地区基坑事故 广铁3#---燕塘站 杭州地铁----湘湖站
基坑事故原因
• 80%以上与地下水有关： 1.规范和设计问题 • 入土深度不够深（墙底悬空）； 2.与周边环境不协调； 3对地下水认识有误； 4.构筑物施工质量太差； 5.运行管理失误。
1、墙底接长 • 由于结构强度（配筋）所需要的 hd 常常较小，所以为防渗需要而 接长时，不需要配置钢筋。 • 应当通过技术经济比较，确定底 部接长长度。 • 地连墙的合理深度。
2、墙底止水帷幕
• 当墙底入风化岩时，可在其墙底 基岩中灌浆； • 在软土基坑中的墙底， • 可采用高喷灌浆帷幕， • 也可采用水泥灌（注）浆帷幕。 • 有时也可在坑外做止水帷幕， 不需在结构内部预埋灌浆管，施 工干扰少。
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基础例题5三维基坑开挖阶段 地下水渗流分析1GTS基础例题5.- 三维基坑开挖阶段地下水渗流分析运行GTS 概要 生成分析数据 属性 / 6 2D 几何 建模 矩形, 直线, 转换 / 14 交叉分割, 删除 / 16 生成二维网格 网格尺寸控制 / 18 映射网格k-线面 / 20 生成三维网格 建立网格 / 22 分析 节点水头 / 26 定义施工阶段 / 31 分析工况 / 37 分析 / 38 查看分析结果 总水头 / 40 孔隙压力 / 42 向量等值线(向量显示) / 441 2 61418222639GTS基础例题5GTS基础例题5建立有围护墙和围护板的模型,然后进行考虑排水的施工阶段分析。
在这里我们通过 直接在GTS里输入坐标建立二维单元之后，再扩展成三维的方式来建立。
然后在建立 的模型上定义边界条件按施工阶段进行排水分析，最后查看分析结果。
运行GTS运行程序。
1. 2. 3. 4.单位体系若设成了其它 的，点击单位体系右侧的 设为tonf, m, day。
运行GTS 程序。
点击 文件 > 新建打开新文件。
弹出项目设定对话框。
项目名称里输入‘基础例题 5’。
单位体系指定为‘tonf’, ‘m’, ‘day’。
其它的项使用设定的默认值。
点击 。
主菜单里选择视图 > 显示选项...。
一般表单的网格 > 节点显示指定为‘False’。
。
5. 6. 7. 8. 9.10. 点击1三维基坑开挖阶段地下水渗流分析概要此操作例题主要是对有围护墙和围护板的挖掘模型进行排水分析。
实际上并不建立围 护墙和围护板，而是将其按照边界条件来处理，建模主要是生成二维网格之后利用生 成的网格扩展成三维Hexa网格。
2 Soil Soil 310m3@2m6mWall4mSoil8m450m 60m20 m1m 9mZ Y XGTS 基础例题 5 - 1GTS 基础例题 5 - 2212mSoil1GTS基础例题5材料不同的部分及需要按照阶段来施工的网格都捆绑成网格组（Mesh Set），便于管 理。
网格组的名称如下。
土 1 土 2 土 3 土 4第一阶段 – 土 1 Diaphragm Wall 第一阶段 – 土 2 Stage 2 – 土 2 Stage 2 – 土 3 Stage 3GTS 基础例题 5 - 3此模型中并不建立充当结构材料的隔墙（Diaphragm Wall）。
3三维基坑开挖阶段地下水渗流分析各网格组的材料和特性如下。
属性 名称(号) 土 1 (1)网格组 名称 土 1 第一阶段 – 土 1 Stage 2 – 土 1 土 2 Stage 2 – 土 2 土 3 Stage 2 – 土 3 Stage 3 土 4 所有二维单元单元类型材料名称(号)实体土 1 (1)实体土 2 (2)土 2 (2)实体 实体 仅显示 (2D)土 3 (3) 土 4 (4) 仅显示 (5)土 3 (3) 土 4 (4) ㅡGTS 基础例题 5 - Table 1岩土材料的特征值如下。
材料号 k (kx = ky = kz) (m/day) Water Content 非饱和特性 1 土 1 2.4e-3 0.5 非饱和 (1) 2 土 2 4.8e-3 0.5 非饱和 (1) 3 土 3 6.0e-3 0.5 非饱和 (1) 4 土 4 7.2e-3 0.5 非饱和 (1)GTS 基础例题 5 - Table 24GTS基础例题5岩土材料里使用的非饱和特性的特征值如下。
号 函数类型 渗透函数 a n 函数类型 含水量 函数 1 非饱和 加德纳系数 0.1 3 Van Genuchten 0.3 0.6 0.1 2 2θr θsa n mGTS 基础例题 5 - Table 35三维基坑开挖阶段地下水渗流分析生成分析数据属性生成属性。
1. 2. 3. 4. 5.6.主菜单里选择模型 > 特性 > 属性…。
点击属性对话框里 选择‘实体’。
添加/修改实体属性对话框里号指定为‘1’， 名称处输入 ‘土 1’。
单元类型处指定为‘实体’。
为生成材料点击材料右侧的 。
的右侧 按钮。
7.GTS 基础例题 5 - 48. 9.添加/修改岩土材料对话框里确认号指定为‘1’。
名称处输入‘土 1’。
由于是指定进行渗流分析所需的材料，所以只输入渗流参数。
输入的值参考图GTS 基 础例题 5 – Table 2。
6GTS基础例题510. 渗流参数的kx, ky, kz里都输入‘2.4e-3’。
11. 体积含水量(W)里输入‘0.5’。
12. 勾选非饱和特性。
13. 点击非饱和特性右侧的 。
生成定义渗流材料所需的非饱和参数。
输入值参考图GTS 基础例题 5 – Table 3。
14. 非饱和特性 函数对话框里点击。
15. 添加/修改非饱和特性函数对话框里名称处输入‘非饱和’。
16. 渗透函数数据里将函数类型指定为‘加德纳系数’。
17. 渗透函数数据里a处输入‘0.1’。
18. 渗透函数数据里n处输入‘3’。
19. 含水量函数数据里函数类型指定为‘Van Genuchten’ 。
20. 含水量函数数据里Theta r处输入‘0.3’。
21. 含水量函数数据里Theta s处输入‘0.6’。
22. 含水量函数数据里a处输入‘0.1’。
23. 含水量函数数据里n处输入‘2’。
24. 含水量函数数据里m处输入‘2’。
25. 点击 26. 点击 28. 点击 。
。
按钮查看变化的图表。
27. 非饱和特性函数对话框里确认指定了‘非饱和’。
7三维基坑开挖阶段地下水渗流分析GTS 基础例题 5 - 58GTS 基础例题59GTS 基础例题 5 - 629. 添加/修改岩土材料对话框里非饱和特性处指定了‘非饱和’。
30. 添加/修改岩土材料对话框里点击。
31. 添加/修改实体属性对话框里材料处指定‘土 1’。
32. 点击。
三维基坑开挖阶段地下水渗流分析10 生成属性‘土 2’。
33.添加/修改实体属性对话框里号处指定为‘2’。
34.名称处输入‘土 2’。
35.单元类型处指定为‘实体’。
36.为生成材料点击材料右侧的。
37.添加/修改岩土材料对话框里号处指定为‘2’。
38.名称处输入‘土 2’。
39.渗流参数的kx, ky, kz处都输入‘4.8e-3’。
40.体积含水量(W)处输入‘0.5’。
41.勾选非饱和 特性。
42.非饱和特性处指定为‘非饱和’。
GTS 基础例题 5 - 743.添加/修改岩土材料对话框里点击。
44.添加/修改实体属性对话框里材料处指定为‘土 2’。
45.点击。
GTS 基础例题511生成属性‘土 3’。
46. 添加/修改实体属性对话框里号处指定为‘3’。
47. 名称处输入‘土 3’。
48. 单元类型处指定为‘实体’。
49. 为生成材料材料点击材料右侧的。
50. 添加/修改岩土材料对话框里号处指定为‘3’。
51. 名称处输入‘土 3’。
52. 渗流参数的kx, ky, kz 里都输入‘6.0e-3’。
53. 体积含水量(W)里输入‘0.5’。
54. 勾选非饱和特性。
55. 非饱和特性里指定为‘非饱和’。
GTS 基础例题 5 - 856. 添加/修改岩土材料对话框里点击。
57. 添加/修改实体属性对话框里材料指定为‘土 3’。
58. 点击。
三维基坑开挖阶段地下水渗流分析12 生成属性‘土 4’。
59.添加/修改实体属性对话框里号指定为‘4’。
60.名称里输入‘土 4’。
61.单元类型处输入‘实体’。
62.为生成材料点击材料右侧的。
63.添加/修改岩土材料对话框里号处输入‘4’。
64.名称处输入‘土 4’。
65.渗流参数的kx, ky, kz里都输入‘7.2e-3’。
66.体积含水量(W)里输入‘0.5’。
67.勾选非饱和特性。
68.非饱和特性指定为‘非饱和’。
GTS 基础例题 5 - 969.添加/修改岩土材料对话框里点击。
70.添加/修改 实体 属性对话框里材料处指定为‘土 4’。
71.点击。
GTS 基础例题513为生成实体单元，生成在临时生成的2D网格上使用的属性 ‘Plot Only’。
72. 属性对话框里点击右侧的。
73. 选择‘平面’。
74. 添加/修改平面属性对话框里号处指定为‘5’。
75. 名称处输入‘仅显示’。
76. 单元类型指定为‘仅显示(二维)’。
77. 添加/修改平面属性对话框里点击。
78. 属性对话框点击。
GTS 基础例题 5 - 10三维基坑开挖阶段地下水渗流分析14 二维几何建模矩形, 直线, 转换利用矩形和线来建立形状。
首先利用矩形功能生成整个岩土部分。
1. 视图工具条里点击法向。
2. 主菜单里选择几何 > 曲线 > 在工作平面上建立 > 二维矩形(线组)…。
3. 矩形的生成方法指定为。
4. 方法指定为‘坐标 x, y’。
5. 矩形对话框里确认显示为输入一个角点。
6. 确认未勾选生成面。
7. 位置处输入‘–30, 24’按回车。
8. 方法指定为‘相对距离 dx, dy’。
9. 矩形对话框里确认显示为输入对角点。
10. 位置处输入‘60, -24’后按回车。
11. 点击。
12. 视图工具条里点击缩放全部。
下面利用线生成区分施工阶段、围护墙和地层的线。
13. 主菜单里选择几何 > 曲线 > 在工作平面上建立 > 二维直线…。
14. 直线对话框里确认显示为输入开始位置。
15. 方法指定为‘坐标 x, y’。
16. 位置处输入‘-21, 24’后按回车。
17. 直线对话框里确认输入结束位置。
18. 方法指定为‘相对距离 dx, dy’。
19. 位置处输入‘0, -24’后按回车。
20. 重复步骤14到19的过程利用同样的方法生成从‘-20, 24’到‘0, -24’的直线。
21. 重复步骤14到19的过程利用同样的方法生成从‘-30, 18’到‘60, 0’的直线。
22. 点击。
由于生成的矩形非常大，所以需要将画面ZoomOut 才能准确的查看生成的矩形形状。
关于生成矩形的各种方法的详细说明参照联机帮助GTS基础例题523.模型窗口里选择在过程21里生成的直线。
24.主菜单里选择几何 > 转换 > 移动复制… 。
25.确认指定为方向和距离表单。
26.选择工具条里选择过滤指定为‘基准轴(A)’。
27.状态下工作目录树里选择基准 > ‘Z-轴’。
28.指定‘不等间距复制’。
29.距离处输入‘3@-2,-4,-2’。
30.点击。
GTS 基础例题 5 – 1115三维基坑开挖阶段地下水渗流分析16 交叉分割, 删除所有的线只有在交叉位置彼此分割的情况下才能正常的生成网格。