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软土地区承压水基坑突涌稳定计算法研究综述_丁春林

图4基坑隔水士层受力分析图

Fg 4Foice analysis of the aqurlude bebw the pit 式中：α为挤压作用抗剪系数.建议值为007k

式中：α为挤压作用抗剪系数GB/T 30893-2014 雨生红球藻粉，建议值为

截面，此处有最大剪力，当基坑为无支护开挖时，此 处的最大剪力可导致剪切破坏，当基坑为有支护开 挖时，此时土体与支护结构间为摩擦接触，最大剪 力可导致接触破坏。 根据弯曲强度破坏，推导出基坑底板临界厚 度：

co t( 45° + ho. = ↑o+ 16c

当基坑为无支护开挖时，基坑底板临界

当基坑为有支护开挖时，基坑底板临界厚度

均质连续体法假设基坑突涌破坏体为均质方 柱体或圆柱体【26，根据受力体平衡条件，推导出考 虑土体强度的基坑突涌稳定性系数计算公式 若突涌破坏体为方柱体，如图6所示，则基坑 突涌稳定性系数为：

限据剪切破坏，推导出基坑底板临界厚度头

h. = 2Y tan（45°+号）tang

YHB + 4HB c+2$H B tan? B'pu

若突涌破坏体为圆柱体，如图6所示，则基坑 突涌稳定性系数为：

"YHD’+ DHc+"$H'D tan D'p

上式中EJ/T 813-1994 核工业气体离心分离术语，A、B值参见文献【2；为弯矩折减系数； 为基坑跨度；β为土体与结构的摩擦角；β为底板 土内摩擦角：其它符号含义同前

上式中，B为方柱体底面边长；D为方柱体底面边 长；H为坑底不透水层厚度；c为底板土粘聚力； 为侧压系数；为底板土内摩擦角；p为承压含水 层水压力：其它符号含义同前

统计预测法主要以神经网络模型预测为代表， 它是根据承压水基坑影响突涌参数的统计资料，建 立一个考虑突涌参数的神经网络模型，再根据现有 基坑参数，判断基坑是否突涌。 如：张云、梁永然【在对基坑突涌机理进行深 入分析的基础上，建立了基坑突涌的神经网络模 型，并结合实例利用神经网络模型对基坑突涌进行 了预测分析

图6计算模型受力分析图 F ig 6 Foice anaky sis of he calculation model

回顾承压水基坑抗突涌稳定分析方法的研究 现状，我们可以发现：①传统的压力平衡法，在评判 承压水基坑突涌稳定性时，只考虑了承压含水层顶 隔水层士体自重力引起的抗力，没有考虑隔水层士 体内聚力、摩擦力，其计算结果不合理。实际上，承 压含水层中的承压水压力要突破坑底隔水层而涌 入基坑内，一方面要克服隔水层土体的自重力，另

一方面还要克服不透水层土颗粒之间的粘聚力与 颗粒之间的摩擦阻力（内摩擦力），对于弱透水层 土体，还要克服承压水在土体中产生的渗透力。② 均质连续构件分析法，将坑底隔水层土体假定为均 质线弹性梁、板单元来分析。实际工程中，软土地 区坑底承压含水层以上的隔水层为非均质、成层分 布的非弹性土体，而且当隔水层厚度与基坑跨度之 比较大时，简化成梁、板单元分析显然不合理。③ 均质连续体法，假设突涌破坏体为均质方柱体或圆 柱体，这一假定与软土地区承压水基坑突涌破坏形 式相差较大。实际工程中，基坑突涌破坏形式，要 么为坑底被承压水水头压力顶破，出现网状或树枝 状裂缝；要么为坑底发生流砂、流土或类似于“沸 腾“的喷水冒砂现象。 可见，既有承压水基坑突涌稳定分析方法还存 在一些不足、缺陷。要正确地分析承压水基坑突涌 稳定，应从承压水基坑坑底土透水性和土体发生突 涌破坏的力学机理着手，特别是对软土地区。对于 坑底为不透水层的承压水基坑，突涌常常表现为： 坑底被承压水水头压力顶破，出现网状或树枝状裂 缝，地下水从裂缝中涌出，并带出下部土颗粒。在 这种基坑中，当承压水的水头压力较大、基坑开挖 到一定深度，隔水层土单元在水头压力作用下丧失 了经受住所施加的应力状态的能力，发生大的变形 或土所能承受的应力水平急剧降低，坑底土呈现屈 服或塑性流动破坏，最终坑底被顶破，水土从裂缝 中涌出。因此，对于存在不透水层的承压水基坑， 应建立坑底隔水层土体塑性破坏的分析模型 对于坑底为弱透水层的承压水基坑，基坑突涌 形式常常表现为坑底发生流砂、流土或类似于“沸 腾”的喷水冒砂现象，如：南京地铁一号线某明挖 区间隧道深基坑封底前坑底出现的涌水、涌砂【10 某市24层大厦深基坑开挖过程中坑底的涌水涌浆 现象【12]等。这些突涌形式与不透水隔水层的基坑 突涌破坏形式相比存在明显不同，原因在于：后者 发生突涌是由于隔水层土单元经受不住承压水水 头压力所施加的应力状态的能力，土单元发生屈服 或塑性流动破坏；而前者发生突涌是由于弱透水层 土单元不仅要承受承压水的水头压力作用，而且还 要承受动水压力一即渗透力的作用，在动水压力作 用下，松散细颗粒土产生悬浮或受到冲刷，土结构 受到破坏，最后导致坑底发生流砂、流土或喷水冒 砂现象。因此，对存在弱透水层的承压水基坑，应 建立基坑突涌渗透破坏的分析模型

QGDW 13096.2-2018 72.5kV气体绝缘金属封闭开关设备采购标准 第2部分：72.5kV 2000A～31.5kA气体绝缘金属封闭开关设备专用技术规范工春林.软土地区承压水基坑突涌稳定计算法研究综述

本文对承压水基坑抗突涌稳定分析新方法只 提供一个思路，有关基坑发生突涌塑性破坏和渗透 破坏力学机理以及计算模型将在有关论文中阐述，