工程實(shí)例地下水位上升對建筑物的影響

隨著城市建設(shè)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(yàn)?zāi)M砂土地基上的天然基礎(chǔ),通過靜載荷試驗(yàn)等方法測試地下水位上升時(shí),砂土地基的承載力、孔隙水壓力、有效應(yīng)力以及基礎(chǔ)的沉降等的變化規(guī)律,為工程應(yīng)用提供借鑒。

基于非飽和土力學(xué)理論,結(jié)合bishop非飽和土強(qiáng)度公式,研究路基在地下水水位上升和不同降雨時(shí)長條件下變形特性,利用midasgts有限元軟件,以某路基為例進(jìn)行研究。結(jié)果表明：堆載預(yù)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(yīng);土工格柵兜提效應(yīng)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(dá)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(diǎn)。

根據(jù)工程地質(zhì)勘探和室內(nèi)外試驗(yàn)建立上海軟土場地計(jì)算模型,采用biot動力固結(jié)理論,結(jié)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(yīng)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(gòu)造基巖輸入地震動時(shí)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(yīng)、豎向與水平加速度峰值比、地表加速度和反應(yīng)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(jì)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(yīng)影響差異顯著,同時(shí)對地表加速度及其反應(yīng)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(yīng)增大,豎向峰值加速度放大效應(yīng)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(qiáng),長周期成分放大效應(yīng)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(shè)計(jì)和施工有不容忽視的影響。結(jié)構(gòu)抗浮驗(yàn)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(bǔ)水有關(guān),并提出了設(shè)計(jì)水位計(jì)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(rèn)真對待,做好地下水的監(jiān)測和防護(hù)工作。

地下水是寶貴的自然資源,同時(shí)給地下工程帶來的負(fù)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(dǎo)致建筑物的變形或進(jìn)一步的嚴(yán)重破壞。因此,緊緊結(jié)合工程實(shí)踐,利用geo-slope巖土計(jì)算軟件進(jìn)行地基沉降計(jì)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(jié)構(gòu)和研究區(qū)域水文地質(zhì)條件進(jìn)行概化,利用visualmodflow軟件建立三維地下水流數(shù)學(xué)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(xué)模型模擬預(yù)測洞庫周圍地下水位變化及地下水降落漏斗擴(kuò)展情況。

土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定與地下水位密切相關(guān)。一方面，地下水位升高，降低了滑坡體的有效應(yīng)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(xué)強(qiáng)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(qiáng)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(yīng)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(yīng)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(jì)算主要有反力直線分布法和彈性地基梁法,大、中型箱涵設(shè)計(jì)一般采用彈性地基梁法。對于很多箱涵,外水壓力是結(jié)構(gòu)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(fù)雜,設(shè)計(jì)中取用不同的地下水位可能會得到不同的計(jì)算結(jié)果。此文結(jié)合南水北調(diào)中線一期工程七里河渠道倒虹吸的工程實(shí)例,選取代表性工況對倒虹吸內(nèi)力進(jìn)行計(jì)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(qiáng)夯加固效果造成影響。為研究地下水位變化對強(qiáng)夯加固效果的影響,確定強(qiáng)夯合理地下水位及施工參數(shù),在濟(jì)(南)東(營)高速公路粉土地基段進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。試驗(yàn)采用井點(diǎn)降水降低地下水位,通過觀測和分析不同水位強(qiáng)夯超孔隙水壓力變化及地面沉降,得出如下結(jié)論:地下水位較高時(shí),強(qiáng)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(shí)間較長,有效加固深度變淺;地下水位對強(qiáng)夯超孔隙水壓力的徑向影響不明顯,夯擊能為1500kn·m時(shí)徑向影響范圍為3~4m;地下水位越高,強(qiáng)夯時(shí)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(shí)強(qiáng)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(chǔ)埋深愈發(fā)的大起來,正是由于基礎(chǔ)埋深的相應(yīng)增大,高層建筑深基礎(chǔ)中總是會出現(xiàn)多層地下含水層,由于土質(zhì)結(jié)構(gòu)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(shí)際施工困難。由此可見,由于高層建筑在城市建設(shè)中愈發(fā)有著關(guān)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(jìn)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(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全及其他方面的影響。

基礎(chǔ)是建筑的根基，其質(zhì)量與場區(qū)地質(zhì)條件直接相關(guān)，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(chǔ)的影響，明確場區(qū)地下水條件是保障基礎(chǔ)質(zhì)量的必要條件。

超補(bǔ)償基礎(chǔ)抗浮設(shè)計(jì)問題已成為影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程投資效益的難題之一。通過工程實(shí)例的分析,介紹合理確定超補(bǔ)償基礎(chǔ)抗浮設(shè)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(shè)場地兩次工程勘察,考慮地下水位變化對地基強(qiáng)度的影響,分別采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)對地基土的強(qiáng)度進(jìn)行評價(jià),并從微觀方面對含水量變化引起黃土地基強(qiáng)度改變的機(jī)理進(jìn)行理論分析,結(jié)果表明:當(dāng)?shù)叵滤簧邥r(shí),地表以下固定深度范圍內(nèi)土體的標(biāo)貫擊數(shù)降低,土體強(qiáng)度明顯下降;飽和黃土的壓縮系數(shù)較非飽和黃土高;當(dāng)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(jié)力、摩擦力均呈現(xiàn)下降趨勢,因此在考慮黃土地基的強(qiáng)度時(shí)不僅需要考慮黃土的濕陷性,還應(yīng)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(yīng)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(gè)重要保證。本文以粘彈性理論和隨機(jī)介質(zhì)理論為基礎(chǔ),采用merchant流變模型,推導(dǎo)出地表沉降的理論計(jì)算方法,反應(yīng)出降水條件下含水層變形的時(shí)空變化規(guī)律。結(jié)合地下水動力學(xué)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(xì)砂地基加深的處理——本文敘述了高地下水位時(shí)，局部細(xì)砂地基加深處理的一種方法。

在建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,結(jié)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(jié)構(gòu)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(chǔ),對如何進(jìn)行防治進(jìn)行分析。

在建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,必須根據(jù)地質(zhì)勘測資料,因地制宜,綜合考慮結(jié)構(gòu)類型、材料情況與施工條件的因素,精心設(shè)計(jì)。但在建筑工程的地基內(nèi)有地下水存在時(shí),諸如地下水位變化、流沙、潛蝕、突涌和凍漲等不良地質(zhì)作用,對建筑工程的施工、建設(shè)后的正常使用和建筑物的穩(wěn)定性都有很大影響,必須給予高度重視。