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《武汉地区基坑降水引起的地面沉降机理及定量预测》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、第16卷第1期土工基础Vol.16No.22002年3月SoilEng.andFoundationJune.2002武汉地区基坑降水引起的地面沉降机理及定量预测1222胡涛冯晓腊熊文林王宇(1.武汉建筑科学研究院,430071;2.中国地质大学,武汉430074)摘要根据武汉地区的水文地质和工程地质特征,结合工程实际,对武汉地区深基坑降水引起地面沉降的机理及其定量预测作了深入的探讨。关键词地面沉降,有效应力,降水中图法分类号:P332文献标识码:B文章编号:1004-3152(2002)02-0048-
2、03间,因此过渡层中的水头与含水层一致。隔水层中1武汉地区第四系地层的特征的水头分布则与上层滞水水头相关,当上层滞水水头高于承压水头时,向下越流,反之向上越流,越流武汉地区一级阶地由第四系全新统地层构成,量极微,不必考虑其对过渡层及含水层的补给(因此其中汉口分布较广,武昌其次,汉阳相对较少。属河称之为隔水层),但却控制隔水层的上边界水头,从流相,部分河湖相。上部为粘性土、淤泥质土,下部而影响隔水层内的水头分布。为交互层,即砂和砂砾石层,是典型的二元结构,底对含水层而言,三维流区的水头分布在纵断面部为基岩
3、。与深基坑开挖极为密切的主要是赋存于上不是相等的。为了预测其上覆的过渡层及隔水层全新统地层中的承压水,其含水层的渗透性从上至的水头分布,必须准确地分析(或测试)含水层面的下逐渐增大,承压水位较高,同时与长江、汉江水有水头。然而仅此是不够的,还必须计算出含水层内密切的水力联系,两者呈互补关系。至于二级三级不同深度处的水头,这种复杂的流场分析常需采用阶地,地下水对深基坑的影响不是十分突出。数值方法。本文主要分析相对简单的二维流区。二对于隔水层而言,河流相的一般粘性和湖相的维流区流线水平,在任一时间t,距降水
4、中心r的含淤泥质土属正常固结的中~高压缩性土,表面的硬水层断面上,水头在各深度处相等。过渡层上是隔壳层由于毛细水作用而呈现明显的超固结特性。湖水层,因此过渡层顶面相当于不透水边界;当含水层相的淤泥含水量高,孔隙比大,属欠固结的高压缩性(过渡层底面)水头下降时,过渡层中及顶面的水头土。含水层由上至下为粉土粉砂)粉细砂)细砂)亦跟随下降,但稍有滞后。隔水层顶面受上层滞水含砾中粗砂)砂砾卵石层,其压缩性逐步降低,属中补给,相当于定水头边界;隔水层底面的水头与过渡低~低压缩性土。从水文地质角度,粉土粉砂、粉细层
5、顶面水头相等,并跟随下降,因此隔水层中的水头砂层属过渡层。相应下降,但滞后更明显。固结理论常用超孔隙水压力的消散过程来描述固结过程。地基的超孔隙水2地面沉降机理压力是由附加荷载产生,/超0是新的孔隙水压力相对于原始孔隙压力的差。从理论上讲,深基坑降水后降落漏斗范围内初始水位以下各个土层都会因土的固结作用而沉降。3地面沉降定量计算[1~3]降水之前,含水层处于静止状态,水头为H0。由于静止的时间一般远大于过渡层的孔压消散时(1)隔水层的固结计算¸收稿日期:2002-03-04¸第2期胡涛等:武汉地区基坑降
6、水引起的地面沉降机理及定量预测49隔水层的上边界受上层滞水水头控制,下边界nhiW3=Ms3E$Rwi(3)受过渡层顶水头控制,两层水的水头降低,均将导致i=1Esi上述三个公式中:Wi)))各层的沉降量;hi)))隔水层固结。图1表示承压水初始水头(以隔水层各分层的厚度;Esi)))各分层的压缩模量;Rwi)))底面起算)为H0,上层滞水水头为Ha时的实时孔隙各分层的有效应力增量;Msi)))各层的经验校正系水压力分布。当承压水头降低至H1时(如果低于数。隔水层底面高度则为0),隔水层底部的孔隙水压力
7、开始消散,并逐步向上扩展。如果时间无限长,则孔隙水压力形成新的稳定状态,与初始状态之间的差转化为有效应力增量(横线阴影部分),可计算出其最终沉降量。其公式为:(H0-H1)CwhW1=Ms1(1)2Es图2过渡层有效应力增量分布图一般来说,抽水引起的地面最终沉降量应等于上述三种沉降量之和,即W=W1+W2+W3(4)如需求抽降过程中某时间的沉降量,则需用如下公式进行计算:W(t)=W1(t)+W2(t)+W3(t)=U1tW1+U2tW2+图1隔水层初始及终止孔隙水压力分布图U3tW3(5)(2)过渡层
8、的固结计算P28TCv过渡层中的承压水垂直向下渗流,且滞后于含Ut=1-2e4vTv=2t(6)Ph水层,因此适于采用一维固结理论。过渡层上边界式中:W(t))))某时间的沉降量;Ut)))土体为不透水边界,下边界水头受控于含水层顶面的水固结度;h)))土层厚度;Tv)))时间固素;Cv)))土头。设初始水头为H(相对于过渡层底),当降水终体固结系数。止(T2),含水层的水头高度仍高于过渡层顶面时,公式(5)中,由于含水层的透水性大,其土层
