降水引起地面沉降的论文.docx

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1、深基坑降水引起的地面沉降分析    　　摘要：结合北京中冠大厦基坑降水工程实例，分析了中冠大厦基坑降水所引起地面沉降的机理。通过应力面积法基本原理计算法对基坑降水引起的地面沉降进行了理论计算，揭示出降水所引起的地面沉降与水位降深呈正比，与压缩模量呈反比；离基坑越近，单位间距内地面沉降增量越大，所造成的差异沉降越明显；其降水影响半径约为131.8m，最大沉降量约为35mm，对离基坑10m远的中关大厦影响不大，而离红线1m左右的高压线和电信线必须将其移走或采取有效措施。　　关键词：深基坑；降水；地面沉降；应力面积法　　城市地下空间开发利用的规模深度和广度日益加强，基

2、坑降水工程不可避免的引起基坑周围土层中地下水位和应力场的改变，这必然导致基坑周围地面的沉降水平位移和支护结构的变形，从而影响相邻建筑物和市政管线的正常使用甚至破坏[1-6]。因此，研究和探讨基坑工程降水所引起的地面沉降变形机理，从理论上指导降水工程的设计和施工对保护深基坑周边环境具有重要意义。　　本文结合北京中冠大厦基坑工程，用应力面积法基本原理计算法对基坑降水引起的地面沉降进行了理论计算，对基坑工程降水引起的地面沉降进行了分析。揭示了基坑降水引起地面沉降的规律，对工程实践起了很好的指导作用。　　1工程概况　　中冠大厦工程位于北京海淀区海淀南街北侧，大厦地上13

3、层，地下3层，地面标高约52.4m，基底埋深-16.05m，基坑开挖深度为-16.15m。东侧约10m处为已完成新中关大厦，其基础埋深约20m，其基坑采用护坡加锚索支护；其余各侧均为马路。另西侧距离红线1m左右（局部至红线）有高压线和电信线。根据勘察资料，场地地层构成及土层参数见表1，钻探40.0m深度范围内存在3层地下水见表2。　　表1场地地层构成及土层参数　　Tab.1formationofstratuaandparametersofthesoil　　表2地下水埋藏情况　　场地水文地质条件，第一层台地潜水不连续，局部可见；第二层层间潜水，水量不大；第三层潜水

4、普遍存在，水位于基底以下较深处，无承压性。由于对本工程起影响的主要为第一层水，因此降水目标为第一层及第二层水。　　结合场地水文地质与工程地质条件和降水、支护方案，设计基坑深15.1m，抽水井深24.0m，降水井井径600mm，用护坡桩加预应力锚索联合支护，支护桩长20.0m，抽水井距支护桩1.8m。原地下水位约7.0m，降水后坑底地下水位为地面以下16.5m，水位降深为9.5m。　　2用应力面积法计算地面沉降的原理　　引用应力面积法计算基底沉降量的基本原理，在不考虑渗流的情况下，其中的附加应力即为原地下水位面与降水后地下水位面之间土层降水前后的有效应力增量。由于

5、降深6.0米以下主要为卵石层，与上部土层差异压缩模量很大，因此将其分开考虑。　　（1）计算原地下水位面与降水后地下水位面之间土层降水前后有效应力增量。　　当地下水位降深H1≤6.0m时，　　（2.1）　　当地下水位降深6.0m＜H1≤9.5m时（本工程最大降深9.5m），（2.2）　　（2）沉降量计算　　当地下水位降深H1≤6.0m时，　　（2.3）　　当地下水位降深6.0m＜H1≤9.5m时（本工程最大降深9.5m），　　　　（2.4）　　3基坑工程降水引起的地面沉降分析　　3.1水位降深与地面沉降关系　　地下水降深分别为1.0m、2.0m、3.0m、4.0m

6、、5.0m、6.0m、7.0m、8.0m、9.0m时，不同地下水位降深的总沉降量s计算结果见表3。　　表3不同水位降深的沉降量s　　　由已经计算的沉降结果得地下水位降深与沉降量间的关系见图1。　　　　图1水位降深与沉降量间关系图　　Fig.1relationshipbetweenthewaterlevelandthesettlement　　由图1可知，地下水位降深越大沉降量越大，其最大沉降量为35.0mm左右；土层的压缩模量也严重影响着沉降量，降深为9.0m时的沉降量与降深为6.0m时的沉降量差异很小，主要是因为6.0m至9.0m内的土层为砾石，其压缩模量很大。

7、综上所述，降水所引起的地面沉降与水位降深呈正比，与压缩模量呈反比[2,3]；水位降深越大沉降量越大，压缩模量越大沉降量越小。　　由结果还可以得出，如果原地下水位面与降水后地下水位面间的土层为砾石等压缩模量较大的土层时，在不考虑渗流所引起的地面沉降时，可以不考虑因降水引起的地面沉降对周围建筑物或地下管线的影响。　　3.2离基坑距离与地面沉降关系　　根据库萨金公式求得其降水影响半径为131.8m。结合本工程中的数据，用降水影响线方程[4]求出各水位降深处离井点中心的距离，绘制距基坑距离与地面沉降关系图。如图2所示。　　　　图2离基坑距离与地面沉降量关系图　　Fig.

8、2relationshi