封闭式槽结构设计水位探讨论文.doc

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1、封闭式槽结构设计水位探讨论文封闭式槽结构设计水位探讨论文预读：摘要:前言随着我国铁路及公路等交通基础设施的快速发展，交通建设要求和标進也不断增加.为了保证行车速度和交通安全,大量的铁路、公路平交改为立交,一些线路不可避免的以路堑下钻的方式通过地下水位较高的地段，封闭式路堑U型槽结构由此开始出现，且应用逐渐增多[1]•由于封闭式路堑U型槽为纯地下结构，须进行抗浮设计，以避免地下水位在各种自然、人为因索影响下超过U型槽结构底板而产生上浮问题,以确保构筑物的安全.抗浮设计水位数值是抗浮设计所需的重要参数.抗浮水位取值过高，则必须采取抗浮措施，导致投资费用增加，造成浪费;取值过低，则水位上升可能

2、导致构筑物结构破坏甚至整体上浮[2].因此抗浮设计水位取值合理与否直接关系到构筑物的安全性及经济性.封闭式路堑U型槽结构作为较大跨度工程，在对其进行抗浮设计水位分析时,需重点考虑以下问题:（1）U型槽结构跨越区域相对较大，不同区域含水层岩性及分布特征、地下水赋存状态可能存在一定差异;（2）对于远期最高水位接近自然地面的工程，其最高水位最终取值需结合工程场区现状及设计地形条件进行综合分析.本文以北京某封闭式路堑U型槽结构工程为例,在分析场区水文地质条件的基础上，对涉及抗浮问题的各主要含水层进行远期最高水位预测,并运用FEFLOW模拟软件进行渗流计算，最终确定U型槽结构抗浮设计水位.FEFL

3、OW是由德国WASY水资源规划系统研究所研制开发的地下水模拟软件包，是功能较为齐全的地下水水量及水质计算机模拟软件系统,采用迦辽金有限单元法进行复杂的二维、三维稳定及非稳定流模拟.1工程场区概况1.1工程概况拟建封闭式路堑U型槽结构工程呈近南北走向，全长约398m（里程桩号K0+33I〜K0+729）,标准段宽约32m.结构底板标高为31.03〜22.09m（埋深自南北两端向小部逐渐增加，最大埋深10.62m）,底板标高最低点处相应的里程桩号为K0+526.工程场区典型地层及构筑物基础埋置情况见图1.1.2工程场区水文地质条件根据勘察资料，场区地面下最大钻探深度39.10m深度范围内主要

4、量测到4层地下水,各层地下水的类型、赋水地层层位及岩性、水位标高见表1.场区所在区域潜水为渗入一蒸发型，主要接受降水入渗和管道渗漏等补给,并以蒸发为主要排泄方式;层间水的天然动态类型属渗入一径流型,以地下水侧向径流和越流补给为主，排泄方式主要为侧向径流和越流;承压水天然动态类型属渗入一径流型，补给方式为地下水侧向径流和越流,并以侧向径流、人工开采为主要排泄方式，受人为因素影响,多年来该层地下水水位变化较大.由图1可见,拟建构筑物基础主要坐落于潜水含水层、第1层层间水含水层及其之间的相对隔水层中,其抗浮设计水位将主要受潜水和第1层层间水水位变化的共同影响.根据渗流理论,场区各层地下水都存在

5、水力联系，而潜水和承压水水位在各种不利因索影响下存在升高的可能,并在渗流作用下间接导致第1层层间水水位升高和结构基底处水压力增大.因此，针对本工程而言，需预测潜水和承压水的远期最高水位，并在此基础上通过渗流分析计算，最终确定本工程的抗浮设计水位.值得注意的是第1层层间水含水层之上的相对隔水层层厚南北向变化较大，其南端厚度约为Im,向北逐渐增厚至3m左右;第1层层间水含水层之下的相对隔水层层厚及埋深南北向也存在差异.2场区地下水远期最高水位预测2」场区潜水远期最高水位预测场区潜水主要受大气降水入滲补给量的影响.根据场区所在区域地下水水位长期观测数据，历年（自1955年以来）最高地下水水位标

6、高拟合值接近自然地而.勘察期间钻孔孔口处地而标高为30.73〜32.70m,其中场区北部局部区段（里程桩号K0+699〜K0+729）地形较低（钻孔孔口处地面标高在30.73〜31.53m左右）.根据潜水分布规律相关研究成果，该层地下水在历史高水位期与地形密切相关,地形较高处地下水位也相对较高,历年最高地下水水位埋深一般在地表下0.30-0.50m.考虑场区现状和设计地形条件,综合确定场区潜水远期最高地下水水位建议值见表2.2.2场区承压水远期最高水位预测预测场区承压水含水层水位变化，应充分考虑地下水开采量的减少、官厅水库放水引起的永定河渗漏以及即将实现的“南水北调（中线）工程''等人为

7、活动的影响.通过研究、分析区域性承压水多年水位变化趋势、变化幅度与上述各因素的关系,预测得到工程场区承压水的年平均水位标高将达到21.70m.考虑工程场区承压水水位最大年变幅的50%为4.00m,则工程场区承压水的远期最高水位标高将达到25.70m.3场区地下水渗流数值模拟由于U型槽结构底板除位于潜水含水层内，还主要坐落于第1层层间水含水层及其之上的相对隔水层中.为获得U型槽结构底板不同位置未來最高水位预测条件下最大水压力，需要分析