超深基坑承壓水突涌破壞演化機理及控制

本項目研究主要圍繞著超深基坑承壓水突涌破壞演化機理及控制開展，建立濱海軟土水力劈裂作用下失效準(zhǔn)則，揭示相關(guān)的災(zāi)變機制和關(guān)鍵控制因素，提出抗突涌工程對策，為我國濱海地區(qū)廣泛分布的含承壓水的軟土地層中的地下空間開發(fā)利用提供技術(shù)支撐。 項目執(zhí)行過程中開展的主要研究內(nèi)容有：(1)建立了基于線彈性斷裂力學(xué)的飽和軟弱土裂紋萌生、擴展的判別準(zhǔn)則, 定量評價了砂質(zhì)海床“與路徑相關(guān)”的小應(yīng)變剛度特性；(2)獲得了承壓水基坑的墻體、坑后土體三維變形的規(guī)律,并建立了定量評價三維變形的方法；(3)揭示了寬基坑和窄基坑在承壓水頂托作用下的災(zāi)變機理，建立了不同尺寸、土層強度條件下，軟土基坑抗突涌的臨界坑底覆土厚度計算方法；提出并驗證了分條、分步開挖，坑底及時水泥板壓蓋的基底抗突涌工法，(4)揭示了隧道在樁基附近不同位置開挖時，誘發(fā)的樁身荷載傳遞機制以及群樁內(nèi)各樁的荷載重分布機制。 在項目資助期間，發(fā)表期刊論文24 篇（13 篇標(biāo)注，含SCI 論文12 篇），其中發(fā)表在《Canadian Geotechnical Journal》期刊上關(guān)于承壓水突涌災(zāi)變機制的論文，得到劍橋大學(xué)教授、英國皇家工程院院士Malcolm Bolton教授的正面引用。出版英文學(xué)術(shù)專著1 部（Springer 出版，標(biāo)注），授權(quán)發(fā)明專利3項，申請發(fā)明專利5 項（已公開），獲浙江省科技進步二等獎1 項（負責(zé)人排名第7，已公示）。 項目負責(zé)人獲國際巖土力學(xué)和巖土工程學(xué)會（ISSMGE）的四年一屆的“杰出巖土工程青年獎”（ISSMGE Outstanding Young Geotechnical Engineer Award），并被邀請擔(dān)任國際土力學(xué)與巖土工程協(xié)會TC214（軟弱地基中樁基工程）技術(shù)委員會委員。并應(yīng)邀作國際學(xué)術(shù)會議大會主題報告1次（兩人合作），特邀報告1次，組織國際會議2次。聯(lián)合指導(dǎo)博士生3名（已畢業(yè)3 名），碩士2 名（已畢業(yè)1名）。 2100433B

隨著軟土基坑開挖深度的不斷增加，深層承壓水對坑底軟土層的頂托作用變得愈加明顯，基坑突涌破壞時有發(fā)生。預(yù)防突涌破壞的前提是預(yù)測坑底軟土層突水通道的形成條件和擴展路徑。與這兩點相對應(yīng)的科學(xué)問題是飽和粘土裂縫萌生的判別準(zhǔn)則，及裂隙粘土在水力劈裂作用下裂縫擴展的機理。圍繞這兩個科學(xué)問題，本項目創(chuàng)新設(shè)計單元試驗裝置，研究飽和軟土裂紋萌生、擴展的機理，并建立相應(yīng)的判別準(zhǔn)則，據(jù)此二次開發(fā)擴展有限元（XFEM）仿真算法。利用新開發(fā)的數(shù)值工具，模擬深基坑高承壓水作用下水力劈裂發(fā)生、演化的全過程；并開展離心模型試驗，驗證典型工況的計算結(jié)果。以上工作旨在：1）建立飽和軟土裂紋萌生、擴展的判別準(zhǔn)則；2）揭示坑底突涌破壞機理及演化過程中支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力、坑外土體變形的響應(yīng)規(guī)律，并提出警戒閥值；3）提出防突涌的控制方法。研究成果不僅將為承壓水基坑的設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，還為其他存在裂縫開展的軟土工程問題提供研究基礎(chǔ)。

本書是一本論述土的滲透、滲透破壞及水工建筑物滲流控制原理的專著。書中系統(tǒng)地闡述了作者多年的研究成果，闡明了確定土的滲透、滲透穩(wěn)定性質(zhì)的基本原理與方法。根據(jù)所述的室內(nèi)模型試驗結(jié)果及工程滲透破壞實例，提出水工建筑物的滲流破壞機理是開始于滲流出口，繼而向內(nèi)部發(fā)展的理念，在此基礎(chǔ)上進一步明確提出，水工建筑物滲流控制的基本原理應(yīng)是防滲和排滲相結(jié)合，反濾層保護滲流出口，簡稱防滲、排滲和反濾層相結(jié)合。反濾層的作用是濾土減壓，使用反濾層后提高了土體的滲透強度，可保證滲透穩(wěn)定。自然界中的土類繁多，為適應(yīng)各類土的滲透穩(wěn)定特性，書中在早期關(guān)于無黏性均勻土反濾層設(shè)計理念的基礎(chǔ)上，根據(jù)試驗研究結(jié)果，分別給出了適合不均勻無黏性土、礫質(zhì)土、風(fēng)化土及黏性土等各類土料反濾層的設(shè)計方法，并在此基礎(chǔ)上還提出在反濾層的保護下土工建筑物中的裂縫可以自愈的概念，對土石壩裂縫問題提出了另一條解決途徑。

序

前言

第一篇 緒論

第二篇 土的滲透和滲透破壞及滲透強度

一、決定土體滲透系數(shù)的主要因素及滲透系數(shù)

無黏性土的孔隙直徑及滲透系數(shù)

面板壩碎石墊層料滲透系數(shù)與最佳顆粒級配的關(guān)系

制樣含水量對飽和的壓實黏性土滲透性質(zhì)的影響

礫石土的防滲特性

二、各類土滲透破壞性質(zhì)及鑒定方法

缺乏中間粒徑砂礫石的滲透穩(wěn)定特性

連續(xù)級配砂礫石的滲透穩(wěn)定性

土質(zhì)防滲體與巖面接觸沖刷特性

礫石土滲透穩(wěn)定特性

無黏性土層之間滲流接觸沖刷機理

分散性黏性土的滲透穩(wěn)定特性

三、土的滲透強度

無黏性土的滲透強度

一般黏性土正常條件下的滲透強度

第三篇 反濾層在滲透控制中的主導(dǎo)地位及各類土反濾層的設(shè)計方法

一、反濾層在滲流控制的主導(dǎo)地位

高土石壩心墻裂縫自愈機理與反濾層的作用

反濾層保護下裂縫自愈的斜墻壩

極薄心墻壩在反濾層保護下的滲透穩(wěn)定性

反濾層在小浪底壩基防滲墻與心墻新型連接型式中的滲控作用

當(dāng)前反濾層設(shè)計中存在的幾個問題

二、各類土反濾層的設(shè)計方法

無黏性土反濾料的試驗研究

風(fēng)化料反濾層的試驗研究

多級配礫石反濾層的試驗研究

第四篇 土工建筑物滲透破壞規(guī)律控制原理及措施

一、土工建筑物滲流破壞規(guī)律1

土石壩防滲體各類滲流破壞中的共同特征

滲透破壞開始于滲流出口

二、土工建筑物滲流控制基本原理與方法

土工建筑物滲流控制理論發(fā)展過程及水平

土石壩防滲體國內(nèi)外滲流控制水平現(xiàn)狀

我國土石壩地基及壩體滲流控制理論發(fā)展現(xiàn)狀

我國土石壩滲流控制技術(shù)現(xiàn)代水平

土石壩防滲體裂縫的滲流自愈

地基防滲墻插入心墻連接形式滲流控制的優(yōu)越性

三、砂礫石地基上閘壩的滲流控制

80多m多層砂礫石地基新型滲流控制措施

第五篇 工程實踐實例

風(fēng)化料在魯布革高土石壩防滲體中的應(yīng)用

緩慢蓄水提高防滲體防滲能力的研究在陸渾水庫的應(yīng)用

溝后砂礫石面板壩潰壩事故對提高面板壩滲流控制技術(shù)的重要意義

滲流控制原理在加速病險水庫處理中的應(yīng)用 2100433B

內(nèi)容簡介

本書作為國內(nèi)第一本大型超深基坑工程理論與實踐的專著，既提供當(dāng)前大型超深基坑工程理論與實踐的宏觀的具體經(jīng)驗，又為今后進一步發(fā)展基坑工程理論提供宏觀與微觀相結(jié)合的理論和方法。 本書是以世界第二、亞洲第一的上海外環(huán)越江隧道工程為背景，全面介紹上海外環(huán)隧道浦西暗埋段大型超深基坑工程的理論與實踐研究，包括工程設(shè)計理論、現(xiàn)場實測與預(yù)測、信息化施工技術(shù)，基本上形成一整套大型超深基坑工程理論以及相應(yīng)信息化施工的軟件。同時，提出土體非線性彈性卸載損傷模型，對浦西的暗埋段深基坑工程從墻體的變形、墻后的沉降和坑底的隆起、墻上的土壓力、損傷變量的發(fā)展等方面，用宏觀與微觀相結(jié)合方法進行分析，豐富和發(fā)展基坑工程理論。 為豐富和形象本書的特色，增加三個附錄：一是超明星的預(yù)測軟件的簡介；二是超大面積、超補償?shù)母蓧]基坑工程的地基變形；三是88層金茂大廈和浦西66層恒隆廣場的大深基坑工...(展開全部) 本書作為國內(nèi)第一本大型超深基坑工程理論與實踐的專著，既提供當(dāng)前大型超深基坑工程理論與實踐的宏觀的具體經(jīng)驗，又為今后進一步發(fā)展基坑工程理論提供宏觀與微觀相結(jié)合的理論和方法。 本書是以世界第二、亞洲第一的上海外環(huán)越江隧道工程為背景，全面介紹上海外環(huán)隧道浦西暗埋段大型超深基坑工程的理論與實踐研究，包括工程設(shè)計理論、現(xiàn)場實測與預(yù)測、信息化施工技術(shù)，基本上形成一整套大型超深基坑工程理論以及相應(yīng)信息化施工的軟件。同時，提出土體非線性彈性卸載損傷模型，對浦西的暗埋段深基坑工程從墻體的變形、墻后的沉降和坑底的隆起、墻上的土壓力、損傷變量的發(fā)展等方面，用宏觀與微觀相結(jié)合方法進行分析，豐富和發(fā)展基坑工程理論。 為豐富和形象本書的特色，增加三個附錄：一是超明星的預(yù)測軟件的簡介；二是超大面積、超補償?shù)母蓧]基坑工程的地基變形；三是88層金茂大廈和浦西66層恒隆廣場的大深基坑工程。 本書可供從事土木工程的設(shè)計和施工技術(shù)人員以及專業(yè)教師、科研人員參考。 趙錫宏，1929年生，廣東人，漢族。1953年畢業(yè)于華南工學(xué)院土木工程系，1956年同濟大學(xué)橋梁專業(yè)研究生畢業(yè)。同濟大學(xué)巖土工程教授，博士生導(dǎo)師，現(xiàn)繼續(xù)指導(dǎo)博士生。 40多年來一直從事巖土工程專業(yè)研究，從20世紀(jì)60年代初始，先后在越南、澳大利亞、香港、美國、日本2100433B