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同济大学学报（自然科学版） 2012年第6期40卷 837-842页

作者：李镜培张飞梁发云宋同济大学土木工程学院上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点试验室上海200092

软土地区的深基坑工程,在承压水作用下容易发生管涌、流土和隔水层整体顶升等形式的突涌破坏.结合紧邻地铁枢纽深大基坑工程,设计了基坑突涌离心模型试验,模拟不同承压水位作用下黏性土体隔水层突涌状态,并建立有限元数值模型,分析试验... 详细信息

软土地区的深基坑工程,在承压水作用下容易发生管涌、流土和隔水层整体顶升等形式的突涌破坏.结合紧邻地铁枢纽深大基坑工程,设计了基坑突涌离心模型试验,模拟不同承压水位作用下黏性土体隔水层突涌状态,并建立有限元数值模型,分析试验水位压力下坑底土体的应力应变机制.离心模型试验和数值模拟结果表明,在承压水压力作用下,坑底隔水层产生向上的隆起变形,并且基坑中间位置变形量大,随着水位的升高,土体变形曲率增大;基坑围护墙附近的隔水层土体剪切应变大于体积应变,而隔水层与承压含水层的界面处体积应变较大,产生水压楔裂作用并形成有效应力为零的区域;黏性土体隔水层在剪切效应与界面楔裂效应的共同作用下,发生整体顶升破坏.

关键词：基坑承压水突涌机制应力应变状态离心模型试验数值模拟

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黏性隔水层基坑突涌机制的离心模型试验

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岩石力学与工程学报 2013年第3期32卷 598-604页

作者：张飞李镜培杨博唐耀盐城工学院土木工程学院江苏盐城224051 同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

针对承压水作用下基坑底隔水层为黏性土体的情况,设计突涌离心模型试验,分析不同开挖深度和水位作用下围护墙的弯矩、水平位移与稳定性,观测坑底土体隆起和突涌破坏状态。试验结果表明:随着承压水头的升高或开挖深度的增加,土体隆起变... 详细信息

针对承压水作用下基坑底隔水层为黏性土体的情况,设计突涌离心模型试验,分析不同开挖深度和水位作用下围护墙的弯矩、水平位移与稳定性,观测坑底土体隆起和突涌破坏状态。试验结果表明:随着承压水头的升高或开挖深度的增加,土体隆起变形的曲率变大并在坑底中央逐渐产生裂隙破坏;墙体被动侧土体抗力逐渐减小,围护墙弯矩和水平位移逐渐变大;围护墙后土体内形成竖向裂纹,基坑发生踢脚破坏。考虑土体强度的基坑抗突涌稳定性分析,宜将土体黏聚力折减来反映土体与围护结构接触缺陷、隔水层裂隙发育以及受到地下水软化等不利因素的影响。

关键词：基坑工程深基坑承压水离心模型试验黏性隔水层突涌机制

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富水砂化白云岩地层隧道掌子面突水涌砂机制及处治对策研究

富水砂化白云岩地层隧道掌子面突水涌砂机制及处治对策研究

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作者：姜逸帆西南交通大学

学位级别：硕士

富水“砂化”白云岩地层作为一种由岩溶导致的不良地质体,在隧道的修建过程中极易诱发突水涌砂灾害,并且造成了大量的经济损失。目前对于富水“砂化”白云岩地层的突水涌砂机制还没完全探明,且没有合适的防突厚度计算方法,缺乏有效的突... 详细信息

富水“砂化”白云岩地层作为一种由岩溶导致的不良地质体,在隧道的修建过程中极易诱发突水涌砂灾害,并且造成了大量的经济损失。目前对于富水“砂化”白云岩地层的突水涌砂机制还没完全探明,且没有合适的防突厚度计算方法,缺乏有效的突水涌砂防治对策。为了服务于工程建设,本文依托成昆复线吉新隧道工程,采用现场调研、室内试验、相似模型试验以及数值模拟等手段,总结了富水“砂化”白云岩突水涌砂致灾体系的构成,揭示了白云岩“砂化”原因,探究了“砂化”白云岩与未“砂化”白云岩的物理力学差异,总结了富水“砂化”白云岩地层隧道的几种突涌机制,构建了富水“砂化”白云岩防突厚度计算公式,最终结合工程实践提出富水“砂化”白云岩地层隧道的突水涌砂防治对策。本文主要研究内容如下:(1)通过对现场突涌事故以及相关地质资料的调研,结合物探和地质观测手段,对富水“砂化”白云岩的致灾构造进行总结分析,明确了富水“砂化”白云岩地层蓄水结构与防突结构的特征。(2)通过XRD衍射试验、电镜试验、切片试验以及水质检测,总结出白云岩“砂化”成因为具碎裂岩化不等粒细晶—泥晶结构白云岩水岩作用后的溶蚀现象。借助物理力学试验,得到了“砂化”白云岩与未“砂化”破碎白云岩的物理力学特性差异巨大,未“砂化”破碎白云岩受节理裂隙影响为软岩,“砂化”白云岩丧失骨架结构,具有多孔可透水特点。(3)通过开发富水“砂化”白云岩突水涌砂模拟系统,对不同“砂化”占比下的隧道开挖过程中的应力场、涌水量、掌子面劣化情况进行监测,总结了隧道涌突的不同模式。其中未“砂化”白云岩为防突体裂缝发育破坏后诱发突水涌砂的渐进型突涌,随着“砂化”条带的出现突涌模式逐步转变为“砂化”位置的渗透破坏诱发的突涌。(4)通过对影响防突体厚度的五个主要因素(“砂化”面积占比、未“砂化”围岩破碎程度、隧道埋深、蓄水结构水压、蓄水结构尺寸)展开探究。得到对防突体厚度影响强弱程度排序为:“砂化”白云岩面积占比>未“砂化”围岩破碎程度>隧道埋深>蓄水结构水压>蓄水结构尺寸。并最终通过多元非线性拟合得到五因素影响下的防突厚度计算公式。(5)针对富水“砂化”白云岩地层致灾构造特点以及富水“砂化”白云岩突涌机制,提出预报超前、排水降压、精准注浆、敏捷管控的施工控制四原则。并针对四原则,构建了相应的施工对策。

关键词：铁路隧道砂化白云岩富水突涌机制防突厚度

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考虑基坑开挖卸荷与动态承压水耦合作用的基坑突涌判别方法

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济南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王久旭刘燕周祥刘俊岩济南大学土木建筑学院苏交科集团股份有限公司济南大学山东省城市地下工程支护及风险监控工程技术研究中心中铁十四局集团大盾构工程有限公司

为了解决临海、临江地区涉及承压水的基坑突涌破坏问题，利用室内试验研究基坑开挖卸荷对坑底土体抗剪强度的影响程度、范围，基于越流理论分析确定动态承压水作用下基坑坑底弱透水层水力梯度的计算方法，对基坑突涌渗透破坏理论进行修... 详细信息

为了解决临海、临江地区涉及承压水的基坑突涌破坏问题，利用室内试验研究基坑开挖卸荷对坑底土体抗剪强度的影响程度、范围，基于越流理论分析确定动态承压水作用下基坑坑底弱透水层水力梯度的计算方法，对基坑突涌渗透破坏理论进行修正，提出考虑基坑开挖卸荷与动态承压水耦合作用的基坑突涌判别方法，并结合工程实例对比所提出的方法与渗透破坏理论、压力平衡法的计算结果。结果表明：基坑开挖卸荷对坑底土体的抗剪强度有弱化作用，与加荷时相比，土体的黏聚力减小16.3%，土体的内摩擦角减小34.4%；动态承压水作用下弱透水层的水力梯度呈现明显的动态变化趋势，采用平均水位验算基坑突涌破坏的方法不合理；结合工程实例得到所提出的方法、渗透破坏理论、压力平衡法的突涌安全系数分别为3.03、3.18、0.79，压力平衡法因未考虑土体自身抗剪强度的影响而过于保守，相对于渗透破坏理论，所提出方法得出的临界水力梯度减小约15%，因此基坑开挖卸荷对基坑抗突涌稳定性的影响不能忽略。

关键词：突涌机制基坑突涌判别室内试验越流理论弱透水层动态承压水

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