水利工程深基坑支护及地下水控制技术与实践

1 绪论

1.1 概述

1.2 基坑工程的特点、支护体系要求与基本形式

1.2.1 基坑工程主要特点

1.2.2 基坑支护体系的作用与要求

1.2.3 基坑支护形式及适用条件

1.3 水利工程基坑的特殊性

1.4 水利工程基坑设计原则和一般规定

1.4.1 设计基本原则

1.4.2 基坑安全等级

1.4.3 支护体系的设计荷载

1.5 水利工程基坑设计内容和必备资料

1.5.1 设计内容

1.5.2 设计文件组成

1.5.3 设计前的必备资料

1.5.4 设计管理

1.6 水利工程基坑工程地下水控制

2 土力学的基本理论与水、土压力计算方法

2.1 概述

2.2 土力学基础理论

2.2.1 土中应力计算的基本假定和方法

2.2.2 土力学中应力符号的基本规定

2.2.3 土的自重应力计算

2.2.4 有效应力原理

2.2.5 土的抗剪强度

2.3 土压力计算理论和方法

2.3.1 土压力类型

2.3.2 静止土压力计算

2.3.3 朗肯土压力理论

2.3.4 库仑土压力理论

2.3.5 附加荷载引起的土压力计算

2.4 地下水渗流基本理论

2.4.1 地下水类型

2.4.2 土的渗透性和渗流定律

2.4.3 土的渗透变形形式及控制

2.5 关于水、土压力计算的讨论

2.5.1 关于土压力计算的讨论

2.5.2 水一土压力计算原则

2.5.3 渗流作用下的水一土压力计算方法

2.6 基坑工程中土的抗剪强度指标选取

2.6.1 《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120—2012)中的选取方法

2.6.2 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)中的选取方法

2.6.3 部分地方标准中的选取方法

3 水利工程深基坑常用开挖方式及支护设计方法

3.1 放坡开挖基坑工程设计

3.1.1 放坡开挖基坑稳定性计算方法

3.1.2 放坡开挖基坑的稳定安全系数

3.1.3 坡面防护要求及方法

3.1.4 放坡开挖基坑的环境保护和应急防护措施

3.2 土钉墙支护

3.2.1 土钉墙支护的作用机理

3.2.2 土钉墙支护结构设计计算方法

3.2.3 土钉墙的稳定安全系数要求

3.2.4 土钉墙的构造要求

3.3 悬臂式支挡结构

3.3.1 破坏模式及稳定性计算方法

3.3.2 悬臂式支挡结构设计计算方法

3.3.3 挡土构件结构设计计算方法

3.3.4 稳定安全系数要求

3.3.5 挡土构件的构造要求

3.3.6 减小结构变形的措施

3.4 锚拉式支挡结构

3.4.1 锚拉式支挡结构的基本形式和破坏模式

3.4.2 锚杆力的计算方法

3.4.3 锚杆和锚碇设计方法

3.4.4 高压喷射扩大头锚杆锚固体直径计算方法

3.4.5 锚拉式支挡结构的稳定性计算方法

3.4.6 挡土构件的构造要求

3.5 重力式水泥土墙

3.5.1 重力式水泥土墙的特点和适用范围

3.5.2 重力式水泥土墙的稳定性与承载力计算方法

3.5.3 稳定安全系数和构造要求

3.6 其他支护结构

3.6.1 支撑式支挡结构

3.6.2 双排桩支护结构

3.6.3 组合式支护结构

4 水利工程深基坑常用地下水控制技术及设计方法

4.1 概述

4.2 基坑工程水文地质测试方法

4.2.1 地下水流向和流速测定

4.2.2 土(岩)层的渗透性测定

4.3 基坑工程涌水量简化预测方法

4.3.1 裘布依(Dupuit)公式

4.3.2 均质含水层基坑涌水量简化预测方法

4.3.3 基坑等效半径和降水影响半径计算方法

4.4 水利工程基坑常用地下水控制方式及设计方法

4.4.1 基坑地下水控制方法及适用条件

4.4.2 集水明排设计方法

4.4.3 降水井设计方法

4.4.4 疏干井设计方法

4.4.5 减压井设计方法

4.4.6 截水帷幕设计方法和构造要求

4.4.7 地下水回灌设计方法

4.5 基坑工程的渗透稳定性和降水沉降计算方法

4.5.1 抗突涌稳定性

4.5.2 抗流土稳定性

4.5.3 基坑降水沉降

4.6 基坑工程常见渗漏水问题及对策

5 深基坑工程安全监测与信息化

5.1 基坑监测内容和基本要求

5.1.1 基坑监测的内容

5.1.2 基坑监测基本要求

5.1.3 基坑监测方案

5.2 基坑监测布置、频率和预警

5.2.1 监测布置

5.2.2 监测频率

5.2.3 基坑监测预警

5.3 基坑工程动态设计和信息化施工

5.4 水利工程深基坑智能监测与评价系统开发

5.4.1 系统的作用和意义

5.4.2 系统的组成

5.4.3 自调整AR(n)预测模型实时处理方法

5.4.4 基于小波神经网络的基坑状态实时评价方法

6 深基坑工程数值模拟方法及应注意的问题

6.1 岩土工程数值计算常用方法及软件

6.2 数值分析在岩土工程分析中的定位

6.2.1 岩土工程数值分析中的几个问题

6.2.2 数值分析在岩土工程分析中的定位

6.3 基坑工程数值模拟应注意的问题

6.3.1 本构模型的选取

6.3.2 参数的选用

6.3.3数值模型的范围

6.3.4数值模型的单元类型

6.3.5数值模型的网格划分

……

7南水北调东线工程深基坑支护设计实例

8引江济淮二期工程深基坑支护设计实例

9淮河入海水道二期工程淮安枢纽渗流分析

10其他涉水工程深基坑支护设计实例

参考文献

1绪论

1.1概述

基坑是地面向下开挖形成的地下空间,其工程目的是为各种建(构)筑物的地下结构安全施工创造条件,通常有开挖和支护系统两大工艺体系,涉及岩土工程勘察、支扩结构设计与施工、地下水控制、土石方开挖、安全监测、周围环境保护和风险管理等内容。

基坑工程问题是一个古老而又具有时代特点的岩土工程问题。人们为改善生存条件从事的土木工程所涉及的放坡开挖和简易木条支护甚至可以追溯到远古木作时期。近30年来,随着能源、交通、水利、市政等工程的开发，以及环境保护和人类生存可持续发展的要求，,地下空间开发利用出现了前所未有的新浪潮，国际上出现了“二十一世纪是人类开发利用地下空间时代”的口号，以及“二十一世纪将有1/3人口生活和活动在地下”的预测。这些都在一定程度上推动了基坑工程理论与技术水平的快速发展,基坑支护结构、地下水控制、基坑监测、信息化施工、环境保护等诸多方面均呈现出过去难以涉猎的新特点和新趋势。

基坑工程是系统工程，不仅涉及岩土工程四个基本问题:应力、变形、稳定和渗流，而且涉及岩土工程、结构工程、地质工程等多个学科。在土方开挖和地下结构工程施工过程中,基坑四周边坡需要保持稳定;支护结构体系的变形不能影响土方开挖和地下结构施工,还要保证邻近建(构)筑物的安全和正常使用;需要采用合适的地下水控制措施,将坑内水位降低至利于土方开挖和地下结构工程施工的水位，且避免出现渗透变形;基坑支护结构体系受力复杂,涉及土与支护结构共同作用等问题,因此基坑工程设计人员需要系统地掌握岩土工程和结构工程两方面的知识。

基坑具有较强的时空效应。基坑工程的空间大小和形状、土方开挖顺序都会对支护体系受力产生较大影响，这是空间效应;土具有蠕变性，随着蠕变的发展，变形增大，抗剪强度降低,基坑开挖过程中的地下水渗流场动态变化并逐渐达到稳态，这是时间效应。

……

本书从实用的角度阐述了水工建筑物基坑工程的基本理论，针对不同工程特点和环境要求，给出了8个典型水工建筑物基坑设计施工实例，对水工建筑物基坑工程建设和相关科学研究工作具有一定的指导意义和参考价值。本书共10章，包括：第一章绪论，第二章土力学的基本理论与水、土压力计算方法，第三章水利工程深基坑常用开挖方式及支护设计方法，第四章水利工程深基坑常用地下水控制技术及设计方法，第五章深基坑工程安全监测与信息化，第六章深基坑工程数值模拟方法及应注意的问题，第七章南水北调东线工程深基坑支护设计实例，第八章引江济淮二期工程深基坑支护设计实例，第九章淮河入海水道二期工程淮安枢纽渗流分析，第十章其他涉水工程深基坑支护设计实例。