深基坑工程中的渗流-应力场完全耦合模型研究

"这篇论文探讨了渗流场与应力场的完全耦合模型在深基坑工程中的应用，建立了一个考虑土体渗透系数与有效应力非线性响应的模型，并运用此模型对深基坑的降排水和开挖过程进行了分析，预测了土体的变形情况。" 本文主要涉及以下几个关键知识点： 1. **渗流场与应力场的耦合模型**：在土木工程领域，尤其是在深基坑工程中，土体的渗流现象（如地下水的流动）和应力状态是相互影响的。当地下水位下降，土体的应力状态会发生变化，进而导致土体的变形。这种相互作用被称为渗流场与应力场的耦合。 2. **非线性耦合响应模型**：传统模型通常假设土体的渗透系数是恒定的，但实际情况中，土体的渗透性能会随着应力状态的变化而变化，呈现出非线性特征。李筱艳等人提出了一种新的模型，将土体渗透系数与有效应力的关系视为非线性的，更准确地模拟了土体的实际行为。 3. **比奥固结理论**：这是土力学中的一个重要概念，用于描述饱和土壤在荷载作用下水分排出，导致土壤体积减小的过程。在完全耦合模型中，该理论被用来理解地下水位变化对土体应力状态的影响。 4. **邓肯-张E-μ非线性本构关系**：这是描述材料应力-应变关系的一种模型，适用于土体等非线性弹性材料。在深基坑工程的分析中，这个模型可以帮助理解土体的变形特性。 5. **渗透系数非线性耦合响应**：土体的渗透系数不再被视为常数，而是与土体应力状态有关的变量。这种响应关系对于预测因地下水位变化引起的土体变形至关重要。 6. **深基坑工程中的应用**：论文将上述理论模型应用于深基坑工程的降排水和开挖过程中，通过完全耦合分析预测了土体的变形情况，这对于预防或控制潜在的地面沉降和工程稳定性问题具有重要意义。 7. **地面沉降预测模型**：文中提到了几种不同的地面沉降预测模型，包括两步计算模型、部分耦合模型和完全耦合模型。完全耦合模型被认为更为全面，因为它同时考虑了土体的水力和力学性质。 8. **实际土体特性的考虑**：论文强调了在预测土体变形时，必须考虑土体的变形特性和渗透特性随应力状态的变化，这使得模型能够更精确地反映土体在实际工程条件下的行为。 通过对这些知识点的深入理解和应用，工程师可以更好地预测和控制深基坑工程中的安全风险，确保工程的稳定性和耐久性。