黃明輝，陳樂(lè)意

(南昌航空大學(xué)土木建筑學(xué)院，江西 南昌 330063)

南昌地區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)較為鮮明，其區(qū)域范圍內(nèi)地下水貯存豐富，水位較高，且地層中含有相當(dāng)深度的砂礫軟弱層[1-3]。由于砂礫地層孔隙大、滲透性高的特點(diǎn)，基坑降水施工過(guò)程中土骨架受逐漸增大的有效應(yīng)力作用，直接影響土體固結(jié)沉降，對(duì)基坑支護(hù)及周邊建筑物安全造成不可估量的損失[4-6]。針對(duì)流-固耦合作用下基坑工程支護(hù)變形性狀，迄今已有部分學(xué)者展開(kāi)過(guò)研究和論述。楊宏等[7]以蘭州地區(qū)紅砂巖地層的某地鐵深基坑工程為例，采用數(shù)值分析方法建立基坑工程降水開(kāi)挖支護(hù)三維模型，通過(guò)對(duì)支護(hù)構(gòu)件及巖土體穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行分析，進(jìn)而得出滲流影響下深基坑變形程度及變形區(qū)域一般規(guī)律。高旭等[8]以武漢地區(qū)某深基坑工程為研究背景，采用現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)法對(duì)基坑止水帷幕效果進(jìn)行細(xì)致評(píng)估，通過(guò)編制計(jì)算程序以進(jìn)行降水預(yù)測(cè)解析計(jì)算。由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果對(duì)比后表明，降水解析計(jì)算結(jié)果可靠程度較高，可為指導(dǎo)基坑工程降水設(shè)計(jì)提供參考。毛旭等[9]針對(duì)超深基坑管井降水效果不足的情況，介紹了一種坑中坑的接力降水技術(shù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工效果驗(yàn)明，二級(jí)降水效果相較于傳統(tǒng)的一級(jí)降水技術(shù)而言具有明顯優(yōu)勢(shì)，可以較大程度地增強(qiáng)基坑降水效果，并節(jié)約工程成本。

大量學(xué)者的研究結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明，滲流影響對(duì)巖土體穩(wěn)定性擾動(dòng)較大，不利于工程安全支護(hù)[10-11]。因此，本文以南昌富水地層為背景展開(kāi)分析，考慮地下水作用及工程降水影響，將滲流影響下的基坑開(kāi)挖模型展開(kāi)計(jì)算分析，并將數(shù)值結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，以驗(yàn)明有限元程序適用性，有助于揭示工程降水下深基坑支護(hù)變形的一般特性。

1 工程應(yīng)用實(shí)例

1.1 工程概況

本項(xiàng)目基坑為南昌某軌道交通地鐵車站工程，車站基坑工程采用明挖法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻與內(nèi)支撐相結(jié)合的形式，車站主體設(shè)全外包防水層。經(jīng)建筑場(chǎng)地實(shí)地勘察，依據(jù)土體成因與工程性質(zhì)，基坑區(qū)域鉆探深度內(nèi)土體自地表向下主要由雜填土、粉質(zhì)黏土、圓礫、礫砂、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖等幾個(gè)地層單元構(gòu)成，且各層砂土均處位于地下水位以下且富水性較好。

本項(xiàng)目分析模型中，設(shè)定地表土體及各土層為均質(zhì)分布，均為各項(xiàng)同性材料，設(shè)定各地層為成層的水平狀分布。有限元分析模型中，土體選取非線性材料3D實(shí)體單元模擬，并采納Hardening-Soil[12-13]彈塑性土體本構(gòu)模型參與計(jì)算，各土層對(duì)應(yīng)力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)

1.2 支護(hù)構(gòu)件材料參數(shù)

為系統(tǒng)研究基坑施工狀態(tài)下土體及圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況，有限元分析中需合理選取材料模型進(jìn)行運(yùn)算。由于連續(xù)墻、內(nèi)支撐等支護(hù)構(gòu)件剛度相對(duì)較大，受力后主要表現(xiàn)為彈性變形，故對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采取彈性材料模型參與計(jì)算。其中連續(xù)墻采用2D板單元模擬，混凝土支撐、鋼支撐、混凝土冠梁、鋼圍檁、支撐立柱及立柱樁采用1D梁?jiǎn)卧M。各支護(hù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 基坑支護(hù)模型材料參數(shù)

2 基坑工程有限元模型建立

2.1 模型邊界及有限元網(wǎng)格劃分

本文采用有限元分析軟件MIDAS GTS建立基坑工程數(shù)值模型，因模型限制而難以充分考慮基坑場(chǎng)地土層的半無(wú)限空間特性。由理論分析來(lái)看，模型邊界范圍取值越廣，則模型精確度越高，有限元計(jì)算結(jié)果越趨近于真實(shí)解。而在有限元程序中，若模型邊界取值過(guò)大，將致使模型計(jì)算成本呈幾何倍數(shù)增加，進(jìn)而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)運(yùn)算時(shí)間、占用內(nèi)存的迅速增長(zhǎng)及模型收斂難度增大[14]。故而有限元建模分析時(shí)，將基坑場(chǎng)地原來(lái)半空間區(qū)域土體簡(jiǎn)化至基坑及周邊一定范圍內(nèi)，并在考慮基坑開(kāi)挖影響范圍的基礎(chǔ)上，需在位移或應(yīng)力變化受施工影響較小的位置處設(shè)定邊界條件。

本項(xiàng)目基坑模型中，設(shè)置重力方向?yàn)閆軸向下。邊界條件設(shè)置底部節(jié)點(diǎn)為全約束，限制水平向及豎向自由度，且在模型四側(cè)限制水平向位移。因模型頂部為地表面，其與大氣相連，故設(shè)定為自由面，不對(duì)模型頂部節(jié)點(diǎn)的任何自由度進(jìn)行約束。為研究工程降水對(duì)基坑支護(hù)安全影響，依據(jù)地下水位高程在模型四周邊界處設(shè)置節(jié)點(diǎn)水頭，并在基坑降水井位置處沿降水井全長(zhǎng)設(shè)置壓力水頭零值，以模擬降水井抽水作用。模型考慮坑外機(jī)械、車輛等因素對(duì)基坑開(kāi)挖支護(hù)影響，取坑外地面超載20 kPa參與有限元分析，超載作用寬度為10 m。設(shè)定沿基坑邊緣2 m范圍內(nèi)禁止堆載。為消除模型邊界效應(yīng)，取模型尺寸為497(長(zhǎng)度)×169(寬度)×54(高度)。基坑整體模型及支護(hù)結(jié)構(gòu)示意分別見(jiàn)圖1、2。

圖1 基坑開(kāi)挖支護(hù)模型示意

圖2 基坑支護(hù)體系局部示意

2.2 有限元分析步驟

開(kāi)挖降水前后，有限元分析步驟見(jiàn)表3。

表3 考慮工程降水有限元分析步驟

3 有限元結(jié)果分析

3.1 降水前后孔隙水壓力分布影響

經(jīng)計(jì)算可得模型初始滲流場(chǎng)下的孔隙水壓力分布等值線見(jiàn)圖3。在基坑進(jìn)行降水前，地下水運(yùn)動(dòng)僅受重力作用，而無(wú)水頭差影響，地下水與土層狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定。因此孔隙水壓力在水平方向呈層狀分布，并沿豎直方向呈現(xiàn)出明顯線性關(guān)系，其隨著土體深度增加而持續(xù)增大。地下水滲流影響下，模型沿孔壓為零的等值分布線處形成地下水浸潤(rùn)線，沿浸潤(rùn)線以上土層中，由于基質(zhì)吸力存在，土體表現(xiàn)為非飽和狀態(tài)，因而孔隙水壓力在該處表現(xiàn)為負(fù)值。地下水浸潤(rùn)線以下土層中，土體呈現(xiàn)為飽和狀態(tài)，基質(zhì)吸力逐漸喪失，土體從非飽和朝向飽和狀態(tài)過(guò)度下，孔隙水壓力也由負(fù)值逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎怠?/p>

圖3 初始孔隙水壓力分布示意

對(duì)基坑內(nèi)側(cè)抽水穩(wěn)定之后，各地層孔隙水壓力分布見(jiàn)圖4。抽水狀態(tài)下，地下水運(yùn)動(dòng)受重力及水頭差共同影響，降水井周邊地下水位降低較快，孔隙水壓力呈現(xiàn)出非均勻分布。由圖中孔隙水壓力等值線分布狀況可知，基坑連續(xù)墻對(duì)控制坑內(nèi)、坑外兩側(cè)地下水補(bǔ)給具有明顯作用。坑內(nèi)降水形式下，降水井周邊土體孔隙水壓力降幅較大，兩降水井之間的下部土層孔壓也明顯減小，由于地下連續(xù)墻的強(qiáng)隔水效果，水位面以下土層中，基坑內(nèi)外側(cè)的孔隙水壓力等值線非連續(xù)分布，且在基坑內(nèi)部邊緣處出現(xiàn)折斷、彎曲現(xiàn)象，基坑內(nèi)外兩側(cè)孔隙水壓力在連續(xù)墻附近發(fā)生明顯突變。表明同一深度位置處，基坑內(nèi)外兩側(cè)孔隙水壓力變化幅度較為明顯。隨著與連續(xù)墻水平距離增加，工程降水對(duì)坑外稍遠(yuǎn)處土體中的地下水狀態(tài)影響較小，孔壓等值線亦逐漸歸于平滑?？拷Ｐ蛢蓚?cè)水頭邊界處，孔隙水壓力等值線近似呈現(xiàn)水平狀態(tài)，表明坑內(nèi)降水對(duì)該區(qū)域土層影響較為微弱。

圖4 降水后模型孔隙水壓力分布

3.2 坑外地表沉降差異

地下水運(yùn)動(dòng)受水頭差作用，在土顆?？紫吨邪l(fā)生流動(dòng)而產(chǎn)生動(dòng)水壓力。由于土層中地下水不斷被疏干，土體有效應(yīng)力增長(zhǎng)以及滲透力影響，導(dǎo)致降水范圍內(nèi)土體被進(jìn)一步壓實(shí)固結(jié)。為研究工程降水與無(wú)工程降水2種工況下地表沉降規(guī)律，由有限元分析結(jié)果，可得出圖5。由圖5所示的地表土層沉降狀況可知，坑外土層主要沉降影響區(qū)域約為0.77倍的基坑開(kāi)挖深度，當(dāng)坑外土體距離基坑側(cè)壁約20 m后，地表土體沉降影響逐漸減小?；邮┕ね戤吅螅油獾乇碜畲蟪两抵禐?4.224 mm，而未考慮工程降水條件下，坑外沉降峰值僅為19.337 mm，二者變化幅度可達(dá)20.174 %。當(dāng)基坑臨近構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)考慮工程降水對(duì)構(gòu)筑物的不利影響。

a)未考慮降水

b)考慮降水圖5 降水前后坑外地表沉降差異

降水井抽水狀態(tài)下，降水井臨近土體中孔隙水壓力迅速消散，因而土層中形成一定水頭差。在重力及水頭差作用下，降水井周邊土層中地下水朝向降水井方向流動(dòng)，降水井周邊地下水位隨抽水時(shí)間而持續(xù)降低，進(jìn)而導(dǎo)致坑外地表土體在抽水期間產(chǎn)生沉降。為系統(tǒng)分析工程降水對(duì)地表土體沉降影響，分別選取基坑長(zhǎng)邊外的2條監(jiān)測(cè)線以及短邊外2條監(jiān)測(cè)線位置處土體沉降進(jìn)行研究，揭示圖6所示地表差異性沉降曲線。由圖中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)深度時(shí)，模型在考慮工程降水前后，地表沉降趨勢(shì)及沉降槽位置大體相同，但沉降槽峰值卻呈現(xiàn)明顯差異。在所選取6條監(jiān)測(cè)線中，考慮降水前后坑外地表最大沉降均位于遠(yuǎn)離基坑側(cè)壁7.4 m左右處。各監(jiān)測(cè)線處地表土層在考慮降水前后最大沉降值變化幅度分別可達(dá)16.992%、19.207%、17.967%、15.663%，由工程降水造成的地層附加沉降幅度平均可達(dá)18.562%。

a)DBC6測(cè)點(diǎn)處

b)DBC16測(cè)點(diǎn)處

c)DBC1測(cè)點(diǎn)處

d)DBC38測(cè)點(diǎn)處圖6 降水前后坑外地表沉降差異

3.3 坑底土體隆起差異

工程降水作用下，降水井影響范圍內(nèi)，地下水隨著抽水時(shí)間而不斷被疏排，作用于土顆粒骨架的有效應(yīng)力增長(zhǎng)促進(jìn)土體進(jìn)一步固結(jié)沉降。根據(jù)圖7基坑內(nèi)采取工程降水對(duì)基坑開(kāi)挖面土體表現(xiàn)出明顯的壓密作用，基坑考慮工程降水后，坑底土層隆起程度整體減小?？紤]降水前，基坑中部土體表層最大隆起值為11.139 mm，而考慮工程降水后，基坑中部開(kāi)挖面土體的隆起峰值降低至8.055 mm，降幅達(dá)到27.687 %。而坑底臨近連續(xù)墻處的部分土體在考慮降水前后，其豎向位移變化與基坑中部土體變化趨勢(shì)相似。考慮工程降水前，坑底連續(xù)墻周邊土體最大沉降值為1.588 mm，工程降水后，連續(xù)墻臨近土體沉降峰值增大至3.195 mm，土體沉降的變化幅度達(dá)到50.297 %。有限元模型得出坑底土體變化趨勢(shì)與工程理論相符合，工程降水對(duì)限制坑底土體隆起表現(xiàn)出積極影響。

b)考慮降水圖7 降水前后坑底土體隆起差異

為具體分析考慮降水前后坑底土體在不同截面處壓密影響，在基坑底部開(kāi)挖面上選取4個(gè)典型位置進(jìn)行分析。由圖8所示4條監(jiān)測(cè)位置反饋的計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)看，工程降水對(duì)基坑底部土體位移影響明顯，降水作用下坑底中部位置沉降變化數(shù)值較大，臨近連續(xù)墻兩側(cè)處土體沉降數(shù)值變化較小。由于坑底立柱樁與坑底土體間摩阻力影響，立柱樁施工對(duì)被動(dòng)區(qū)土體而言起到拉錨作用，并對(duì)周邊土體起到明顯約束作用。因此，坑底開(kāi)挖面上，立柱樁周圍土體隆起變形得到有效控制。4條測(cè)線位置處地表土層在考慮降水前后最大沉降值變化幅度分別可達(dá)33.370 %、31.006 %、34.571 %、31.337 %，由工程降水造成的地層附加沉降幅度平均可達(dá)32.571 %。

a)1號(hào)監(jiān)測(cè)線處

b)2號(hào)監(jiān)測(cè)線處

c)3號(hào)監(jiān)測(cè)線處

d)4號(hào)監(jiān)測(cè)線處圖8 降水前后坑底土體隆起曲線

3.4 內(nèi)支撐體系豎向變形差異

當(dāng)基坑底部土體向上隆起時(shí)，立柱樁及支撐鋼立柱亦隨坑底開(kāi)挖面土層產(chǎn)生整體向上部分協(xié)同變形。由坑底土體隆起產(chǎn)生上托作用力大于內(nèi)支撐構(gòu)件材料自重時(shí)，則與坑底立柱樁、內(nèi)支撐立柱相連接內(nèi)支撐桿件表現(xiàn)為方向向上的變形，進(jìn)而引起支護(hù)結(jié)構(gòu)變形沿豎向呈現(xiàn)差異性分布。而工程降水作用下，坑底開(kāi)挖面土體隆起得到大幅限制，地下水的疏排對(duì)坑底土體亦起到明顯的壓密影響。因此，在圖9中可明顯看出，考慮工程降水后，與鋼立柱相連接的內(nèi)支撐桿件，其豎向隆起程度明顯減小，而與鋼立柱無(wú)直接聯(lián)系的內(nèi)支撐桿件則表現(xiàn)為沉降加劇的狀態(tài)。

a)未考慮降水

b)考慮降水圖9 降水前后內(nèi)支撐體系豎向變形差異

根據(jù)圖中數(shù)值大小與云圖分布可知，考慮基坑降水前后，鋼立柱、混凝土立柱樁以及與立柱相連接的內(nèi)支撐桿件，其隆起峰值最大分別可達(dá)9.966、6.608 mm，降水影響下的內(nèi)支撐體系隆起峰值減少了3.358 mm，變化幅度為33.695 %。而與鋼立柱無(wú)直接聯(lián)系的內(nèi)支撐桿件，在考慮工程降水前后，其最大沉降值分別為3.982、5.878 mm，工程降水促使該部分支撐桿件增大了1.896 mm的附加沉降，其變化幅度達(dá)到32.256 %。

3.5 支護(hù)構(gòu)件側(cè)向變形差異

連續(xù)墻與內(nèi)支撐構(gòu)件作為基坑支護(hù)的主體組成部分，其工程質(zhì)量對(duì)基坑工程穩(wěn)定支護(hù)起到關(guān)鍵作用。在開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程中，連續(xù)墻承擔(dān)了全部水土壓力及地面超載引起的側(cè)向壓力，并沿水平向傳遞給內(nèi)支撐系統(tǒng)。在基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)深度后，當(dāng)未考慮降水井抽水作用時(shí)，基坑側(cè)壁僅受基坑外側(cè)土體及地面超載引起的側(cè)向壓力影響。而在考慮基坑內(nèi)部的工程降水后，連續(xù)墻附加變形亦受地下水滲流產(chǎn)生的動(dòng)水壓力作用，導(dǎo)致連續(xù)墻墻體變形程度的大幅增長(zhǎng)(圖10、11)。

a)未考慮降水

b)考慮降水圖10 降水前后連續(xù)墻側(cè)向變形差異

a)未考慮降水

b)考慮降水圖11 降水前后內(nèi)支撐體系側(cè)向變形差異

在圖10、11中可見(jiàn)，考慮工程降水前后，連續(xù)墻變形程度明顯發(fā)生改變。未考慮工程降水時(shí)，連續(xù)墻最大側(cè)移量為21.661 mm，而考慮地下水影響時(shí)，墻體變形量增加至27.538 mm，即地下水滲流作用對(duì)墻體貢獻(xiàn)有5.877 mm的附加變形，變形幅度達(dá)到21.342 %。同理，基坑內(nèi)支撐體系作為基坑水平向約束重要構(gòu)件，其位移變化趨勢(shì)與連續(xù)墻相同。當(dāng)未考慮基坑降水時(shí)，內(nèi)支撐最大側(cè)移值為21.490 mm，而在考慮地下水滲流影響后，內(nèi)支撐構(gòu)件側(cè)向變形增大至27.529 mm，工程降水使內(nèi)支撐側(cè)向變形增大了6.039 mm，變形增長(zhǎng)幅度為21.937 %。

為系統(tǒng)闡述工程降水對(duì)基坑支護(hù)穩(wěn)定性影響，以連續(xù)墻側(cè)向變形為研究對(duì)象，分別選取沿墻身長(zhǎng)、短邊不同位置處的4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)展開(kāi)分析，并揭示圖12所示墻身側(cè)移的差異性數(shù)值曲線。由圖中各測(cè)點(diǎn)處的墻體側(cè)移曲線分布來(lái)看，當(dāng)考慮滲流影響時(shí)，連續(xù)墻另外受到坑外動(dòng)水壓力影響，墻身側(cè)向變形程度明顯加劇，且墻體水平位移的最大發(fā)生位置亦沿樁體腹部向下小幅轉(zhuǎn)移。受基坑坑角效應(yīng)[15-17]影響，距離基坑坑角較近處的支護(hù)段墻體，由于其側(cè)向剛度較大，則支護(hù)段墻體側(cè)移程度較小，而基坑長(zhǎng)邊中部處的支護(hù)段墻體，因相對(duì)缺乏有效的橫向約束，故其側(cè)向位移程度亦較大。

a)ZQT14測(cè)點(diǎn)處

b)ZQT2測(cè)點(diǎn)處圖12 降水前后連續(xù)墻側(cè)移差異

c)ZQT17測(cè)點(diǎn)處

d)ZQT38測(cè)點(diǎn)處續(xù)圖12 降水前后連續(xù)墻側(cè)移差異

以基坑長(zhǎng)邊位置的2個(gè)監(jiān)測(cè)位置、大小端頭井側(cè)的2個(gè)監(jiān)測(cè)位置數(shù)據(jù)來(lái)看，考慮地下水及工程降水影響下，連續(xù)墻體側(cè)移變化明顯。在考慮地下水影響及工程降水作用下，連續(xù)墻支護(hù)側(cè)移的平均變化幅度為21.818 %。可見(jiàn)，在南昌富水地層中進(jìn)行基坑工程施工，地下水對(duì)基坑支護(hù)穩(wěn)定影響較大。支護(hù)工程在設(shè)計(jì)與施工時(shí)，應(yīng)合理考慮地下水作用影響，以增強(qiáng)基坑支護(hù)整體穩(wěn)定性。

4 計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)

因工程施工環(huán)境復(fù)雜性與巖土體非線性特征，基坑支護(hù)變形受溫度與降雨變化、土體流變、施工擾動(dòng)等外在因素影響，導(dǎo)致基坑實(shí)際受力變形狀態(tài)與理論計(jì)算值之間具有一定誤差。經(jīng)運(yùn)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)反饋數(shù)據(jù)比對(duì)分析，匯總見(jiàn)表4。由表中數(shù)據(jù)分析可知，可能因模型設(shè)置坑邊超載按最不利條件考慮，且分析模型未充分考慮到工程施工工藝水平、被動(dòng)區(qū)與坑外土體加固等原因，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果下連續(xù)墻側(cè)移、坑外地層沉降結(jié)果略大于實(shí)測(cè)變形值。

表4 支護(hù)構(gòu)件與地表土層的變形狀況統(tǒng)計(jì)

對(duì)照連續(xù)墻墻體的水平位移計(jì)算結(jié)果來(lái)看，有限元計(jì)算方法與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)下的支護(hù)構(gòu)件最大側(cè)移始終保持在墻體腹部，墻身變形表現(xiàn)為弓形分布。ZQT2、ZQT14、ZQT17 3個(gè)測(cè)點(diǎn)處數(shù)值結(jié)果與基坑實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均相對(duì)誤差為11.006 %。對(duì)照坑外地表土體豎向沉降結(jié)果來(lái)看，有限元計(jì)算方法與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)下地表土體最大沉降值均在遠(yuǎn)離地表一定位置處，出現(xiàn)一定程度沉降槽。DBC6、DBC16 2個(gè)測(cè)點(diǎn)處有限元結(jié)果與基坑實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的平均相對(duì)誤差為14.451 %。有限元程序計(jì)算所得基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地表變形值相對(duì)誤差較小，且計(jì)算結(jié)果均小于基坑工程變形預(yù)警值，驗(yàn)明地下連續(xù)墻復(fù)合內(nèi)支撐體系的支護(hù)效果較好，滿足地鐵基坑支護(hù)穩(wěn)定需求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文采用有限元分析方法，將滲流影響下基坑開(kāi)挖模型進(jìn)行對(duì)比研究，分析有地下水時(shí)支護(hù)構(gòu)件變形與土層位移差異。并把監(jiān)測(cè)結(jié)果與數(shù)值模擬數(shù)據(jù)相互對(duì)照，研究深基坑涉水支護(hù)變形的一般規(guī)律，主要研究結(jié)論如下。

a) 滲流影響下，地層沿孔壓為零的等值分布線處形成浸潤(rùn)線，沿浸潤(rùn)線以上土層中，因基質(zhì)吸力存在，表現(xiàn)為非飽和狀態(tài)，孔隙水壓力在該處表現(xiàn)為負(fù)值。地下水浸潤(rùn)線以下土層中，土體呈現(xiàn)為飽和狀態(tài)，土體從非飽和朝向飽和狀態(tài)過(guò)度下，土體基質(zhì)吸力逐漸減弱，孔隙水壓力也由負(fù)值逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎怠?/p>

b) 坑內(nèi)降水形式下，降水井周邊土體孔隙水壓力降幅較大，兩降水井之間下部土層孔壓也明顯減小，由于連續(xù)墻自防水效果，基坑兩側(cè)孔隙水壓力在連續(xù)墻兩側(cè)發(fā)生明顯突變。

c) 地下水滲流影響下，連續(xù)墻附加變形亦受地下水滲流產(chǎn)生的水壓力作用，引起連續(xù)墻變形程度大幅增長(zhǎng)?？紤]地下水滲流及工程降水前后，連續(xù)墻體變形平均增幅達(dá)到21.818 %。

d) 基坑降水狀態(tài)下，坑底土層隆起程度整體減小，基坑中部開(kāi)挖面土體的隆起量降低幅度達(dá)到32.571%，工程降水對(duì)基坑開(kāi)挖面土體表現(xiàn)出明顯的壓密作用。