深基坑降水引起的地面沉降预测

由于上海地区有较高的承压水位,深基坑施工时,为了基坑的稳定,有时需要大深度的降水来保证.由于基坑内外地下承压水连续相通,降水影响范围大,引起坑外地面产生沉降,对周围建筑物和管线造成不利影响.针对浅层承压含水层基坑降水,以粘弹性理论和随机介质理论为基础,推导了一种新的基坑降水引起地面沉降的计算方法.该方法通过Merchant流变模型模拟抽水条件下土的应力-应变关系来反映抽水引起含水层变形的时间效应,以随机介质理论反映地面沉降的空间分布规律,能够较好地预测基坑降水引起的地面沉降.最后通过计算实例对该方法进行了验证.     

松散承压含水层地区深基坑降水三维渗流与地面沉降耦合模型

以上海环球金融中心基坑降水为例,根据基坑降水过程中有效应力和孔隙水压力的转化关系,建立了基坑降水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145 m、基坑周围挡水连续墙埋深达34 m、抽水井埋深达55 m、抽水井过滤器埋深为34～55 m,单井抽水量为1420 m3/d的8口抽水井联合降水情况下,基坑中心下伏第Ⅰ承压含水层上部降压段水位降至埋深26 m时的地下水复杂流动状态及其地面沉降特征。经后续工程验证,该结果正确、可靠,该理论用于模拟预测此类地区深基坑降水引起的地下水流场变化及其地面沉降具有较高的可信度。     

双层含水层抽水引起地面沉降计算模型及沉降量预测

以某商品房住宅小区基坑开挖降水施工引起的地面沉降为实例,建立双层含水层抽水引起的地面沉降量预测数学模型,并用此模型计算的地面沉降量与实际沉降量较为接近,验证该计算模型可行,并可预测不同降深可能引起的地面沉降量。     

天津某深基坑工程群井抽水试验研究

目前随着基坑开挖深度不断增加,天津地区越来越多的深基坑涉及到承压水.通过对一个深基坑群井抽水试验模拟基坑施工降水的一个降水单元,综合分析了单井出水量、各层位观测井水位降深、地面沉降量等观测数据,结果表明承压含水层与相邻土层之间的水力联系是比较明显的,试验区内沉降相对较大,并总体呈向试验区外逐渐减小的趋势,抽水结果对地面沉降影响不大.论证了天津地区承压水群井抽水试验的意义及对深基坑降水的重要性.     

深基坑承压含水层降水对地面沉降的影响

随着上海超深基坑工程不断增多,使得基坑工程承压降水引起地面沉降受到重视.本文以上海某修复工程深基坑承压层减压降水施工实例,基于Biot固结理论,采用适合基坑开挖的Hardening-Soil本构模型,针对三种不同渗流特征的降水方案,通过渗流-应力耦合分析,分析探讨了深基坑承压降水施工对坑周区域地面沉降的影响因素、范围和程度.基坑降水(压)是基坑工程施工过程引起区域性地面沉降的主要原因.     

深基坑深井降水引起地面沉降的研究

基于深基坑深井降水非稳定流的理论 ,分析了承压含水层水位降深及地面沉降与降水时间的关系 ,提出了深井降水工程的优化设计目标函数和基于安全水位控制、坑底抗突涌、避免基坑周边地面过大沉降及不均匀沉降的约束条件。对某深基坑深井降水工程进行了现场测试研究 ,深井降水引起地面沉降的计算结果与工程实测结果吻合较好     

考虑承压含水层间越流的地下水回灌现场试验研究

当场地存在多层层间有一定水力联系的承压含水层时,基坑内降水可引发基坑止水帷幕墙底以下的承压含水层的水头下降,并相应引起坑外多个含水层水位降低,若对所有层进行回灌则将导致成本大幅提高,此时可对某一层回灌,通过越流对其他含水层进行水位补给。通过在天津地铁某车站基坑所在场地开展抽水试验、单井回灌试验、先抽后灌试验对基坑内外的水力联系、不同含水层间的水力联系和隔层回灌的效果进行了研究。结果表明,由于各含水层间之间有一定水力联系导致竖向越流补给较强,基坑内疏干降水可引起坑外承压含水层水头下降并引起坑外地层沉降。对基坑外第Ⅰ微承压含水层进行回灌可有效对其上部潜水层和下部第Ⅱ-1承压层的水头起到抬升作用,通过隔层回灌从而控制其水位下降导致的坑外沉降。对第Ⅰ承压含水层进行回灌对基坑外第Ⅱ-2承压层水位抬升也有一定的作用,但是尚不足以使其因基坑内降水引起的坑外水位下降值完全恢复,建议结合设置此层的备用回灌井以控制其水位下降。     

上海某枢纽基坑工程浅层承压水回灌试验分析

随着上海城市建设进程的不断推进,深大基坑大量涌现,同时因城市立体空间设施的密集化,使得基坑周边环境趋于复杂,在此背景下因浅层承压水降水而引起的工程性地面沉降事故不断发生,给社会带来了巨大的经济损失。地下水人工回灌是控制因降水引起的工程性地面沉降的方法之一,目前地下水人工回灌系统主要应用于深层承压水的回灌。本文通过上海某地第一承压含水层的回灌试验,研究分析了浅层承压含水层回灌井的结构、回灌过程中地下水的流态变化规律、水土应力变化及对控制地面沉降作用的效率,证明了浅层承压水回灌在基坑环境保护中的可行性。试验研究对基坑建设中的地下水浅层承压水回灌系统的设计和施工有重要的指导意义。     

复杂地层中基坑降水引发的水位及沉降分析与控制对策

在深大基坑工程中,若止水帷幕设置不合理,基坑内外水力联系将不能被完全截断,这样基坑内降水不但会引起坑外土体沉降,还会引发围护结构变形。在天津地铁5号线某车站基坑工程中,由于场地地层较为复杂,含水层不连续且存在大量透镜体,因此在开挖前进行了预降水试验,判断基坑内外水力联系。文章通过对预降水试验进行数据分析得出,该基坑内外承压含水层连通,且各含水层存在水力联系,原设计的落底式止水帷幕未能彻底截断承压含水层,造成了较大的围护结构变形与显著的建筑物沉降。因此,当场地承压含水层构造较为复杂时,应当在勘察阶段进行场地抽水试验,或者在基坑开挖前进行预降水试验,以全面掌握场地水文地质情况及基坑内外含水层水力联系。同时预降水前应在坑外合理设置回灌井,避免降水引发坑外沉降,并提前施工基坑第一道水平支撑,增加围护结构抗侧移刚度,减小降水引发的围护结构变形。     

悬挂式止水帷幕基坑降水控制措施研究

为了优化深基坑降水控制技术,以天津某地铁换乘站基坑降水为背景,利用有限差分软件Visual Modflow,对基坑开挖降水引起的基坑内外地下水水位变化进行数值模拟计算,模拟计算结果与监测数据基本吻合。同时,在此模拟计算基础上对止水帷幕插入深度、降水井的抽水速率、滤水管插入承压含水层深度及降水时间等几种控制措施在降水控制中所发挥的作用进行深入研究。结果表明,降水过程中止水帷幕深度插入比宜达到1:0.9～1:1之间,滤水管插入承压含水层深度宜控制在0.5～0.7倍含水层厚度区间范围内,降水井抽水速率的大小需根据以上两种措施确定后再进行优化。此研究结果不但能有效减少基坑降水对周围环境的影响,还能保护地下水资源,节约工程造价。     

天津站抽水试验分析

根据地质勘察报告,对天津站交通枢纽工程现场地下各含水层进行了大型抽水试验,以确定含水层类型和水文地质参数值,为基坑开挖和降水工程提供设计依据与研究基础.对抽水试验结果,应用经典井流理论拟合观测孔内水位降深,判明第一承压含水层属于Theis无越流补给型,第二承压含水层属于Huantush越流补给型,并得到了相应的水文地质参数值.由抽水试验分析结果判明天津站区域内潜水层--第一承压含水层不属于二元结构,初步掌握了弱透水层越流量占含水层释水量的相对比例与各含水层之间的水力联系状况.第三、四承压含水层水头低、埋藏深,属于天津第Ⅱ含水组深层地下水,对挖深30 m以内基坑基本无影响.     

天津地铁深基坑深层承压水水力联系试验研究

为了给基坑降水设计、开挖施工提供可靠的资料,往往选择通过抽水试验的方法获取水文地质参数,以往的研究大多偏向于查明开挖范围内土层的渗透系数、水量、影响半径等参数,对深层含水层水力联系的研究比较欠缺。在邻近天津某地铁深基坑工程的场地外对深层承压含水层开展现场分层群井抽水试验,试验结果表明,深层含水层存在一定的水力联系。通过模拟反演获取了深层承压含水层间弱透水层的渗透系数,为深化降水设计提供了新的思路。     

抽降承压水引起的地层二维变形解析研究

基于Biot固结控制方程以及完全承压含水层和越流承压含水层中完整井抽水的特点,应用平面应力假设模型,Laplace积分变换技术,求解得到了完全承压含水层及越流承压含水层侧向无限延伸两种情况下,抽降水引起的水位降深解析解,并应用土力学原理,获得了两种条件下的完整井抽水引起地层的二维变形解析解。利用该解析解可以计算在稳定流和非稳定流抽水作用下承压含水层的径向和竖向变形,为准确计算抽灌承压水引起的水位降深及地层沉降提供理论依据。     

基坑开挖及降水引起的地表沉降预测

以随机介质理论、渗流理论和土体压密理论为基础,探讨了一种新的基坑开挖及降水引起的地表沉降的计算方法。推导了基坑降水渗降漏斗曲线方程及考虑水的渗流作用的基坑周边土体中有效应力的计算公式,并由此导出了考虑渗流作用的基坑降水地表沉降计算公式,再利用叠加原理,得到最终的由开挖和降水引起的地表沉降分布计算公式。工程实例分析计算结果表明,距基坑周边8～10m范围以内,基坑开挖和降水引起的地表沉降基本相当,而距坑周20m以外的地表下沉主要由降水引起,因此基坑降水引起的地表下沉不容忽视。本文推导的计算方法能充分反映基坑降水对周边地表下沉的影响,是一种计算基坑开挖及降水引起的地表沉降的有效方法。     

某基坑承压水地层渗透系数的分析与取值

通过多孔抽水试验,判断基坑含水层的承压性,从而确定各层的土体的渗透系数和影响半径。对试验取得的数值进行计算和分析,给出该基坑各地层的相关参数合理取值。     

上海某深基坑工程承压水抽水试验分析

以上海某深基坑工程为例,通过承压水抽水试验确定出水量和承压含水层的水位下降与时间的关系以及承压含水层的水文地质参数,为设计该深基坑承压水抽水方案和基坑开挖施工方案奠定了基础。     

既有地下结构水-土阻隔效应对基坑抽水引发地层变形影响机制

当基坑邻近既有地下结构时，基坑降水引发的坑外地下水渗流与地层运动均会受到地下结构阻隔（阻水效应与阻土效应）；因此，在有/无邻近地下结构情况下，降水引起的基坑变形规律应是不同的。依托实际基坑工程开展了现场抽水试验，实测得到了基坑抽水引起的坑外不同含水层水位变化及围挡与土体变形规律；并基此建立了考虑邻近地下结构阻隔影响的基坑抽水三维流固耦合数值模型，以基坑与邻近地下结构间距D、基坑降水深度Hd为变化参数，探究了邻近地下结构阻隔作用对基坑抽水引发基坑变形的影响。研究发现：当基坑与既有地下结构间距较小时（如D<20m），地下结构对基坑变形的阻隔作用以阻土效应为主，减小了坑外地面沉降（相对于无邻近地下结构而言，以下类同）；当基坑与既有地下结构间距较大时（D>20 m），地下结构对基坑变形的阻隔作用以阻水效应为主，增大了坑外地面沉降；而随着间距进一步增大（D>40 m），阻水与阻土效应均逐渐减弱，坑外地面沉降分布向无地下结构时的情况趋近。基坑设计时应考虑邻近已有地下结构阻水、阻土效应耦合作用的影响以更准确地计算地层损失与围挡侧移，从而更好地优化基坑支护方案。     

地下水开采导致总应力变化对地面沉降的影响

地下水开采引起总应力的变化特征取决于所采地下水所处的层位。本文以抽取典型多层含水层系统不同层位的地下水为例,分别计算出了潜水含水层、弱透水层和承压含水层中总应力的表达式,得出了抽取不同层位地下水总应力的变化规律,并且根据有效应力原理,分析不同层位的有效应力变化特征,最后结合有效应力与地面沉降量计算之间的关系式,归纳出抽取不同层位地下水时总应力的变化对地面沉降的影响。通过分析得出,抽取承压含水层地下水(仍处于承压状态下),总应力不随抽水发生变化;而抽取潜水层的地下水,总应力是变化的。本文最后通过数值试验的方法验证了抽取潜水含水层中的地下水,总应力随着抽水时间逐渐减小,地面沉降量也会随着总应力的下降而减小。并且计算得出在600天的模拟时期内,总应力变化较总应力不变的情况下,累积沉降量要小将近30%。     

承压水降水引起地面沉降的实用预估方法研究

以地下水渗流理论和太沙基固结理论为基础,本文探讨了一种新的与现场测试相结合的两步沉降预估法,介绍了该法预测地表沉降的具体思路,并且推导了相应的计算公式。通过现场抽水试验获取计算参数和地表沉降分布规律,利用多井试验反演所得的降深与地表沉降关系,运用数值模拟手段对场地内的地表沉降进行预测。实例预测结果表明,该法能较好的预测承压水降水引起的地面沉降,是一种预测基坑降水引起周围地面沉降的有效方法。     

承压水降水引起周边环境变形的粘弹性分析

针对上海地区承压水降水引起的地面沉降问题,考虑上海地区软土的非线性渗流变形特征,建立了基坑降水与地面沉降三维粘弹性全耦合数学模型。采用3-D FEM,以上海M4号线董家渡修复工程基坑降水为例,利用抽水实验期间监测资料对计算参数进行了反演,进而对降水运行期间引起的地下水渗流场与地面沉降的变化趋势进行预测,并与实际情况进行了对比,其结果比较吻合。