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《西安地鐵大后區(qū)間基坑開挖降水對周圍建筑物沉降研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、西安地鐵大后區(qū)間基坑開挖降水對周圍建筑物沉降研究第1章緒論1.1研究背景及意義黃土，一種特殊性土，其有異于其它地層顯著特點包括：大孔隙發(fā)育、垂直節(jié)理發(fā)育、顯著的結(jié)構(gòu)強度、失水后的力學特性顯著提高、水平方向滲透系數(shù)較小，滲透性差[5]等。黃土廣泛分布在我國西北地區(qū)，對工程建設(shè)引起周圍環(huán)境變化會表現(xiàn)出一定的特異性。隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，特別是近幾年來，經(jīng)濟發(fā)展的步伐延伸到西北地區(qū)，這些黃土區(qū)域城市的地上建設(shè)和地下空間不斷得到幵發(fā)，對巖土深基坑工程提出許多新問題。其中主要包括基坑幵挖和降水可能引起的周邊環(huán)境
2、的穩(wěn)定與變形問題、基坑側(cè)壁的穩(wěn)定性問題等。我國的黃土分布呈現(xiàn)一定的特點：黃土土層厚度大、分布面積廣、層次多，而且黃土土層含有特殊成分并表現(xiàn)出特殊的工程性質(zhì)。在特殊的自然條件和地質(zhì)構(gòu)造背景下，黃土區(qū)基坑形成了源、梁、蹄、階地等地形地貌[6]。西安地區(qū)主要分布為黃土，而梁洼地貌較多[7]。由于西安地下水位較高，且軌道交通開挖基坑一般較深，有的地鐵車站基坑開挖深度在30m左右，所以在西安許多地鐵基坑工程都需要進行基坑降水，且有的降水深度超過了20m，因此對基坑開挖降水工程提出了更高的安全要求。而地鐵車站深基坑在幵
3、挖之前必須進行基坑降水，而一旦降水就會引起土體有效應(yīng)力的增加，并且還會形成降水漏斗從而使得水力梯度增加，由此產(chǎn)生的滲透力將作為體積力作用到土體上，通過這二者的共同作用將使得周圍土體產(chǎn)生沉降或者不均勾沉降甚至可能會出現(xiàn)工程事故，如房屋傾斜、倒塌或者地下管道破裂等。因此研究黃土地層條件下深基坑開挖降水引起周圍建筑物沉降的規(guī)律，以及有效的防治措施在工程實際中具有重要意義。1.2基坑開挖降水引起地面沉降的研究現(xiàn)狀在基坑開挖的過程中，由于基坑內(nèi)土體的幵挖移除，擾動了原有場地土體平衡受力狀態(tài)，開挖移走土體這一過程相當于
4、一個卸荷作用，這個卸荷作用會使基坑底部和基坑側(cè)壁在幵挖初期產(chǎn)生一個不平衡的力系，但最終會在周圍體系的作用下產(chǎn)生新的平衡，即最終表現(xiàn)就是地面的沉降；而在基坑開挖前，大部分基坑都需要進行基坑降水，這也會對土體的應(yīng)力場產(chǎn)生新的擾動，隨著基坑降水的進行，降水井周圍土體的含水層水位會下降，進而減小了土體的孔隙水壓力，增大了土骨架的有效應(yīng)力，最終使土體產(chǎn)生變形、壓縮，也就是所謂的地面沉降。所以基坑開挖降水都會引周圍地表的沉降。基坑開挖降水引起地面沉降是一個傳統(tǒng)而又相當復(fù)雜的課題，它牽扯到的內(nèi)容非常多，內(nèi)容龐雜，包括描固
5、技術(shù)、受力和沉降監(jiān)測技術(shù)、基坑幵挖技術(shù)等等。同時這個課題還涉及多學科的很多理論問題，包括地質(zhì)學中的土質(zhì)問題、流體力學中的滲流場問題，土力學中的固結(jié)問題，還包括強度與穩(wěn)定性問題，變形問題等等。對這些問題的認識和研究，隨著地質(zhì)學、流體力學、土力學、監(jiān)測技術(shù)及施工技術(shù)的進步而不斷深入，而這些問題的不斷深入探索，有助于更好地理解研究基坑開挖降水引起地面沉降這個課題。..第2章基坑降水與開挖引起建筑物沉降的機理與計算方法2.1基坑降水引起的地面沉降機理Terzaghi提出的有效應(yīng)力原理是土力學中的一個重要原理。土在外
6、荷載作用下，土骨架和土中的水氣共同承擔土中的應(yīng)力。由于基坑降水的作用，土中的含水層水位會下降，那部分由水承擔的壓力就會轉(zhuǎn)移到土骨架承擔，即土顆粒承擔壓力，這個力即為有效應(yīng)力。地面沉降是土層中微觀土粒變形的一種宏觀表現(xiàn)。從有效應(yīng)力原理的角度上說，就是空隙水壓力承擔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移到土骨架承擔的有效應(yīng)力的結(jié)果：有效應(yīng)力的增加，會壓迫土骨架使之產(chǎn)生變形，積少成多，最終表現(xiàn)為地面沉降。因此，地面沉降是水的滲流和土的變形相互作用而最終呈現(xiàn)的外在表現(xiàn)：正是由于地面沉降是土層中微觀土粒變形的一種宏觀表現(xiàn)。所以為了說清楚地面沉降
7、到底是怎么回事，應(yīng)該弄清楚土的微觀變形。土是由三相組成，即固相（土顆粒）、液相(水）和氣相（空氣）。土顆粒從微觀上來看是很硬的，含水層水位下降后，有效應(yīng)力增加，使土顆粒收到壓力，但變形很小，幾乎可以忽略其變形，因此認為土顆粒是不能壓縮的。雖然土顆粒本身很是堅硬，但是土顆粒之間連接卻是很脆弱，受力后，會發(fā)生滑移等變形的。在這里，還要說明兩個概念，一個是土顆粒，一個是土骨架，他們的含義是不同的：土顆粒是指沒有關(guān)聯(lián)的顆粒，而土骨架是指土顆粒連接起來所形成的一整個系統(tǒng)。雖然土顆粒是不能壓縮的，但是土骨架是可以壓縮變
8、形的。粘性土的顆粒外圍是一層薄膜水。土顆粒之間的接觸往往就是以這些薄膜水作為中介，通過薄膜水把力傳給臨近它的土體。受力以后，接觸點處的薄膜水部分被擠開，土顆粒就靠得更加緊密，宏觀上的表現(xiàn)就是土體的壓縮。如果外力卸載以后，顆粒接觸點的薄膜水就能恢復(fù)到原來的厚度，土顆粒之間的位置就可以恢復(fù)到原狀，這一變形的變形就屬于彈性變形。2.2基坑降水引起的地面沉降計算方法目前，基坑降水引起地面沉降的計算方法在國內(nèi)普遍采用的是分
