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《深基坑降水与地面沉降控制研究_骆祖江》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2007年01月沈阳建筑大学学报(自然科学版)Jan.2007第23卷第1期JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Vol23,No1文章编号:1671-2021(2007)01-0047-05深基坑降水与地面沉降控制研究骆祖江,张月萍,刘金宝(河海大学土木工程学院,江苏南京210098)摘要:目的探讨复杂巨厚松散沉积层以控制地面沉降为目标的最优化深基坑降水设计理论.方法以上海地铁四号线董家渡段隧道修复基坑降水为例,根据基坑降水过程中有效应力和孔隙水压力的转化关系,建立了深基坑降水三
2、维渗流与地面沉降的耦合模型,并采用有限差分数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达145m、基坑周围挡水连续墙埋深达65m,基坑中心下伏第承压含水层上部降压段水位降至埋深40m时的地下水复杂流动状态及其地面沉降特征.结果得出了抽水井埋深达59m、抽水井过滤器埋深为44至59m,30口抽水井联合抽水的坑内优化降水方案.结论深基坑降水三维渗流与地面沉降耦合数值模拟用于复杂巨厚松散沉积层深基坑降水优化设计具有较高的可信度,此类地区采用坑内降水可有效控制基坑周围地面沉降的发生.关键词:松散沉积层;深基坑降水;地面沉降;数值模拟中图分类号:
3、TU311.1文献标识码:A长江三角洲分布有复杂巨厚的松散沉积层,宽19~23m,呈半径350m的圆弧状分布,基坑围其间发育有多层厚度较大的孔隙承压含水层,各护连续墙设计厚度为12m.基坑顶部杂填土以下含水层之间又以弱含水的黏性土层相分隔,并发为浅部弱潜水含水层,地下水位埋深为生强烈的水力联系,具有极高的承压水位,深基坑05~12m,水量不大,极易疏干.但基坑底部埋降水引起的地面沉降已成为此类地区重要的人为藏.有高水头的上更新统第、第承压含水层,[1-2]地质灾害.笔者以上海地铁四号线董家渡隧中更新统第承压含水层,且相互连通(
4、见图1),道修复基坑降水为例,在概化出基坑降水与地面静水位标高约为-5m,为确保基坑开挖顺利进沉降地质概念模型的基础上,建立了基坑降水三行,必须将地下水位降至基坑底板埋深约40m以维渗流与地面沉降耦合数学模型,模拟预测了基下,并力求使基坑周围地面沉降控制在最小范围坑降水引起的地下水渗流场与地面沉降场的变化内,以确保临江大厦的安全.特征,据此确定出了该基坑以控制地面沉降为目2基坑降水与地面沉降地质概念模[3]标的最优化降水方案.型1工程概况将整个松散沉积层作为一个整体进入模型参与计算,并将其概化为三度空间上的非均质各向上海地铁四号线董家渡隧道修复基
5、坑位于中异性.本着定水头边界应远离源、汇项的原则,通山南路以东,董家渡以南.东侧为黄浦江,南侧为过试算,取以整个基坑的东、西、南、北最远边界点22层的临江大厦,场地标高约为35m.,基坑开为起点,各向外扩展约400m,四周均按定水头边挖深度约为398m,开挖面积的尺寸为长236m,收稿日期:2006-06-25基金项目:上海市重大科研基金项目(04dz12003)作者简介:骆祖江,(1964-),男,教授,主要从事水文地质、工程地质研究.48沈阳建筑大学学报(自然科学版)第23卷初始水头值;h1为第一类边界的水头值;t为时间;为计算域;1为
6、第一类边界.32地面沉降数学模型由地下水位下降引起的含水层压缩沉降量的[5-7]计算模型为:承压含水层的弹性变形量:b=-hSskvb0(4)承压含水层的非弹性变形量:b=-hSskb0(5)潜水含水层的弹性变形量:b=-h(1-n+nw)Sskvb0(6)潜水含水层的非弹性变形量:b=-h(1-n+nw)Sskb0(7)式中:b为含水层弹性压缩量,正为压缩,负为扩张;b为含水层非弹性压缩量;h为水头变化值;Sske为骨架成分的弹性储水率;Sskv为骨架成图1基坑地层剖面与模型剖面模型垂向分层关系图分的非弹性
7、储水率;b0为可压缩含水层的厚度;n界处理.基坑降水过程中,地下水流态为三维非稳为孔隙率;nw为水位以上作为多孔介质总体积一定流.基坑内地下水的疏干降压井是唯一的源、汇部分的湿气容量.项.降水引起含水层中地下水位下降,导致含水层[8]3(1-2v)有效应力逐渐增加,含水层骨架发生压缩变形,进其中::Sske=wg2G(1+v)(8)而引起了基坑周围地面沉降的发生.0.434CewSskv=(9)p(1+e0)3基坑降水与地面沉降耦合数学模式中:G为剪切模量;v为泊松比;Cc为压缩指型数;p为初始有效应力;e0为初始孔隙比;w为31地下水运
8、动数学模型水的密度.根据上述水文地质概念模型,建立下列与之上述二模型通过水头项耦
