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随着中国城市化进入新的阶段,在城市建设中出现越来越多的深基坑工程,基坑降水的运用也越来越频繁。降水对周围地表的影响不可忽略,降水将会引起地面不均匀沉降,地层管涌,地面塌陷,会导致建筑物出现沉降差、倾斜、开裂。南内环街站基坑工程含水层厚度大,水文地质条件以及周边建筑物情况复杂,降水不当将会造成很大的影响。
本文针对悬挂式基坑内降水引起的周边地表沉降问题,以南内环街站为研究对象,运用理论分析计算、数值模拟计算和实测分析研究方法,得出地表沉降规律,主要完成的工作有:
(1)根据Dupuit假设、模型以及水动力学中的镜像理论,推导悬挂式基坑内降水渗流漏斗曲线方程。
(2)分析降水引起的地表沉降机理,将土层分为疏干区与饱和区。以有效应力原理、渗流理论以及一维固结沉降理论为基础,结合降水渗流漏斗曲线,分别计算有效附加应力以及渗透附加应力,再利用叠加原理,修正分层总和计算方法,得出最终沉降计算公式,计算结果与现场实测数据差别不大,验证理论计算的可行性。
(3)引入随机介质理论与地层损失率,认为降水引起的沉降是一个随机过程。根据附加应力的不同,分别对疏干区和饱和区的微元体的变形沉降进行计算,后通过积分求和,再运用叠加原理,求得最终沉降计算公式,代入工程实例进行计算,计算结果与现场实测数据相近,验证计算的准确性。
(4)以南内环街站为工程实例进行数值建模,运用有限差分计算软件进行开挖降水数值模拟计算,将模拟计算结果与理论计算结果对比,变形规律相似,证明理论计算的适用性。
(5)将现场实测沉降值与理论计算、数值计算结果进行对比,变形规律相近,进一步证明理论计算与数值计算的正确性。
计算结果、数值模拟结果与实测值均表明:南内环街站降水引起的地表沉降最大值出现在距离基坑边缘15m附近,且降水影响范围广,距离基坑边缘60m处仍有明显沉降。
本文针对悬挂式基坑内降水引起的周边地表沉降问题,以南内环街站为研究对象,运用理论分析计算、数值模拟计算和实测分析研究方法,得出地表沉降规律,主要完成的工作有:
(1)根据Dupuit假设、模型以及水动力学中的镜像理论,推导悬挂式基坑内降水渗流漏斗曲线方程。
(2)分析降水引起的地表沉降机理,将土层分为疏干区与饱和区。以有效应力原理、渗流理论以及一维固结沉降理论为基础,结合降水渗流漏斗曲线,分别计算有效附加应力以及渗透附加应力,再利用叠加原理,修正分层总和计算方法,得出最终沉降计算公式,计算结果与现场实测数据差别不大,验证理论计算的可行性。
(3)引入随机介质理论与地层损失率,认为降水引起的沉降是一个随机过程。根据附加应力的不同,分别对疏干区和饱和区的微元体的变形沉降进行计算,后通过积分求和,再运用叠加原理,求得最终沉降计算公式,代入工程实例进行计算,计算结果与现场实测数据相近,验证计算的准确性。
(4)以南内环街站为工程实例进行数值建模,运用有限差分计算软件进行开挖降水数值模拟计算,将模拟计算结果与理论计算结果对比,变形规律相似,证明理论计算的适用性。
(5)将现场实测沉降值与理论计算、数值计算结果进行对比,变形规律相近,进一步证明理论计算与数值计算的正确性。
计算结果、数值模拟结果与实测值均表明:南内环街站降水引起的地表沉降最大值出现在距离基坑边缘15m附近,且降水影响范围广,距离基坑边缘60m处仍有明显沉降。