Page 126 - 基坑边坡支护设计与施工管理

D 基坑边坡支护设计与施工管理
esign and Construction Management of Foundation Pit Slope Support

（四）基坑降水及开挖下地层沉降数值分析
1. 模型建立
本书采用 GMS 和 MIDAS 联合模拟基坑降水及开挖工况，采用 GMS 分析降

水过程中渗流变化规律，将地下水位数据导入 MIDAS 模型中，进一步研究基坑
开挖过程中地表沉降变形。根据两种数值软件计算结果，逐步分析基坑降水开挖
对周边环境的影响。

车站基坑施工对周边影响范围一般取开挖深度的 2~3 倍，考虑到施工环境的
复杂程度，可适当放大。本书三维数值模型尺寸为 200m×200m×50m，为保证
模型精确程度，将开挖区域进一步加密细化，模型最终划分为 117648 个单元。
GMS 模型初始水位高程设置为 23.0m，分为潜水层和承压水层两部分，潜水层

高程为 15.8~23.0m，承压水高程低于 15.8m。潜水层受降雨与蒸发影响，模型上
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侧边界降雨量与蒸发量分别设置为 2.69×10 m/d 和 2.29×10 m/d。东侧边界采
用河流边界，河底高程为 19.5m，水位 23.2m。西侧、南侧和北侧边界设置为定
水头边界，水位根据观测井勘查数据设置为 23.4m。MIDAS 采用 Mohr-Coulomb
模型，位移边界设置为四周自由边界法向固定，底部自由面 x、y、z 方向固定，
顶部自由面无约束；水位边界由 GMS 模拟确定，计算模型如图 3-1 所示。

图 3-1 GMS 三维数值模型

按车站基坑施工工序模拟本工况，分为五步开挖，每次开挖深度为 1.4m、

2.7m、4.5m、6.3m 和 7.5m，开挖前需将地下水位至少降至基坑底部标高以下 0.5m，
由于初始地下水位高程为 23.0m，第一次开挖时基底高程高于地下水位，不需要
进行降水措施，其余四次降水后地下水位高程依次为20.4m、16.5m、10.0m和1.5m。

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