工程實例地下水位上升對建筑物的影響

隨著城市建設的發(fā)展,地下空間被大力的開發(fā)利用。本文通過室內(nèi)試驗模擬砂土地基上的天然基礎,通過靜載荷試驗等方法測試地下水位上升時,砂土地基的承載力、孔隙水壓力、有效應力以及基礎的沉降等的變化規(guī)律,為工程應用提供借鑒。

基于非飽和土力學理論,結合bishop非飽和土強度公式,研究路基在地下水水位上升和不同降雨時長條件下變形特性,利用midasgts有限元軟件,以某路基為例進行研究。結果表明：堆載預壓情況下路基墊層頂部沉降小,墊層底部沉降大,地基易產(chǎn)生空洞現(xiàn)象,并隨水位降低,加劇空洞效應;土工格柵兜提效應減少沉降12%左右;地下水位變化對路基總體沉降影響較小;降雨初期樁網(wǎng)地基表面會發(fā)生大幅度沉降,3h路基表面沉降可占降雨影響總沉降的70%,3h降雨樁端刺入量可達到穩(wěn)定刺入量的84%,24h是路基表面沉降與樁端刺入量速率明顯分界點。

根據(jù)工程地質(zhì)勘探和室內(nèi)外試驗建立上海軟土場地計算模型,采用biot動力固結理論,結合彈塑性邊界面模型,研究三向地震作用下地下水位上升對場地土層地震反應的影響。利用具有水平和垂直三向完整加速度記錄的taft波構造基巖輸入地震動時程曲線,分析三向地震作用下地下水位上升對土層豎向和水平加速度放大效應、豎向與水平加速度峰值比、地表加速度和反應譜特征以及沿土層深度最大孔隙水壓力和孔壓比的影響。計算分析表明:地下水位上升對水平向和豎向峰值加速度的放大效應影響差異顯著,同時對地表加速度及其反應譜特征具有重要影響。地下水位的上升,地表水平峰值加速度放大效應增大,豎向峰值加速度放大效應減小;豎向與水平向加速度峰值比減小;土層高頻濾波作用增強,長周期成分放大效應增大;近地表液化土層范圍增大,加劇砂土液化危害性。

地下水的浮力對建筑物設計和施工有不容忽視的影響。結構抗浮驗算與地下水的形狀、水壓力、浮力、地下水位變化的影響因素、意外補水有關,并提出了設計水位計算浮力的概念。地下水位的變化對地基承載力也產(chǎn)生不良影響,因此,必須認真對待,做好地下水的監(jiān)測和防護工作。

地下水是寶貴的自然資源,同時給地下工程帶來的負面影響不容忽視。特別是針對建筑物地基而言,地下水位的上升和下降可直接導致建筑物的變形或進一步的嚴重破壞。因此,緊緊結合工程實踐,利用geo-slope巖土計算軟件進行地基沉降計算模擬,可以大致量化地基在不同水位情況下的沉降變化。

以某地下水封洞庫工程為例,對洞庫結構和研究區(qū)域水文地質(zhì)條件進行概化,利用visualmodflow軟件建立三維地下水流數(shù)學模型,模擬地下洞庫周圍的地下水滲流場,并利用建立的數(shù)學模型模擬預測洞庫周圍地下水位變化及地下水降落漏斗擴展情況。

土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定與地下水位密切相關。一方面，地下水位升高，降低了滑坡體的有效應力；另一方面，地下水的長期浸泡，土體軟化，滑體及滑帶的力學強度降低,這兩方面的因素均直接降低邊坡的穩(wěn)定性。地下水是影響土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的主要因素，若忽略地下水位變動對土體強度參數(shù)的影響，隨著邊坡內(nèi)水力梯度的不斷增大，邊坡的穩(wěn)定性將不斷減小。

地下水位與環(huán)境巖土工程:第五講 地下水位上升對砂土液化的影響

區(qū)域水下位上升對建筑物的影響及處理

區(qū)域水下位上升對建筑物的影響及處理

以西安地區(qū)黃土為例,分析了地下水位上升對土中附加應力和地基承載力的影響,指出了地下水位上升,使得土中附加應力減小,地基承載力大幅度下降。

目前,土基上箱涵內(nèi)力的計算主要有反力直線分布法和彈性地基梁法,大、中型箱涵設計一般采用彈性地基梁法。對于很多箱涵,外水壓力是結構所受的主要荷載之一。工程區(qū)地下水位受到自然條件及人為因素的影響,變化情況較為復雜,設計中取用不同的地下水位可能會得到不同的計算結果。此文結合南水北調(diào)中線一期工程七里河渠道倒虹吸的工程實例,選取代表性工況對倒虹吸內(nèi)力進行計算、比較,分析地下水位對倒虹吸內(nèi)力的影響,對大型箱涵

黃河沖積平原區(qū)地下水位季節(jié)性變化大,對地基強夯加固效果造成影響。為研究地下水位變化對強夯加固效果的影響,確定強夯合理地下水位及施工參數(shù),在濟(南)東(營)高速公路粉土地基段進行了現(xiàn)場試驗。試驗采用井點降水降低地下水位,通過觀測和分析不同水位強夯超孔隙水壓力變化及地面沉降,得出如下結論:地下水位較高時,強夯單位夯擊能引起的地面沉降量較小,單次夯擊超孔隙水壓力增量較小,夯后超孔隙水壓力消散時間較長,有效加固深度變淺;地下水位對強夯超孔隙水壓力的徑向影響不明顯,夯擊能為1500kn·m時徑向影響范圍為3~4m;地下水位越高,強夯時土體越容易出現(xiàn)液化,降低地下水位能夠有效減輕土體液化程度;為保證加固效果提高施工效率,地下水位較高時強夯宜采取少次多遍的夯擊工藝。

近年來,隨著我國城市化水平的逐年提高,高層建筑越來越多,使得高層建筑基礎埋深愈發(fā)的大起來,正是由于基礎埋深的相應增大,高層建筑深基礎中總是會出現(xiàn)多層地下含水層,由于土質(zhì)結構中的含水層容易發(fā)生切斷現(xiàn)象,使得基坑滲水會造成實際施工困難。由此可見,由于高層建筑在城市建設中愈發(fā)有著關鍵地位,降低地下水位對高層建筑施工的影響不容忽視。

本文以西安高科廣場a座高層為例，對西安地區(qū)高層建筑施工采用降低地下水位進行分析，闡述了西安地區(qū)地質(zhì)條件下高層建筑采用降水對工程進度、質(zhì)量、成本、安全及其他方面的影響。

基礎是建筑的根基，其質(zhì)量與場區(qū)地質(zhì)條件直接相關，而水文地質(zhì)條件是主要地質(zhì)條件之一。通過綜合前人研究資料，分述地下水水位和水質(zhì)對基礎的影響，明確場區(qū)地下水條件是保障基礎質(zhì)量的必要條件。

超補償基礎抗浮設計問題已成為影響結構設計和工程投資效益的難題之一。通過工程實例的分析,介紹合理確定超補償基礎抗浮設防水位和地基土中孔隙水壓力的有效方法。

根據(jù)對寧夏吳忠市紅寺堡區(qū)某黃土建設場地兩次工程勘察,考慮地下水位變化對地基強度的影響,分別采用標準貫入試驗和室內(nèi)固結試驗對地基土的強度進行評價,并從微觀方面對含水量變化引起黃土地基強度改變的機理進行理論分析,結果表明:當?shù)叵滤簧邥r,地表以下固定深度范圍內(nèi)土體的標貫擊數(shù)降低,土體強度明顯下降;飽和黃土的壓縮系數(shù)較非飽和黃土高;當土體的飽和度增加,顆粒的表面張力、基質(zhì)吸力以及粒間膠結力、摩擦力均呈現(xiàn)下降趨勢,因此在考慮黃土地基的強度時不僅需要考慮黃土的濕陷性,還應注重土體的遇水軟化問題。

在地下水較高的含水豐富區(qū),為保證基坑工程的穩(wěn)定性,必須采取降水措施人工降低地下水水位。降水改變了原有應力場和滲流場狀態(tài),破壞了土體的平衡,引發(fā)基坑周圍的地表沉降,所以研究降水對基坑周圍地表沉降的影響,是基坑穩(wěn)定的一個重要保證。本文以粘彈性理論和隨機介質(zhì)理論為基礎,采用merchant流變模型,推導出地表沉降的理論計算方法,反應出降水條件下含水層變形的時空變化規(guī)律。結合地下水動力學理論,確定降水影響范圍內(nèi)地表沉降的空間分布規(guī)律。

高地下水位局部細砂地基加深的處理——本文敘述了高地下水位時，局部細砂地基加深處理的一種方法。

在建筑物地基基礎設計中,結合巖土勘察資料,需要做好地下水對建筑物地基的防治處理工作?？紤]到結構類型、材料情況和施工情況可知,如果地基內(nèi)存在大量的地下水,則直接對建筑工程的正常使用和建筑物穩(wěn)定性造成影響。本次研究中以地下水成因和不良后果作為基礎,對如何進行防治進行分析。

高地下水位地區(qū)冷卻塔設計探討——在高地下水位情況下，施工或檢修期間冷卻搭淋水裝置(非樁基)硬水池底板的抗浮穩(wěn)定和強度將成為問題，本文結合豫南某工程施工事故及平熱(平頊山熱電廠)二期工程設計作一些初步探計。