理论教育 地下水压力与地基基础破坏-《工程水文地质学》

地下水压力与地基基础破坏-《工程水文地质学》

时间:2023-09-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在进行岩土工程勘察时,要重视对基础下伏第一个承压含水层的勘察工作,特别是要查清含水层的承压水压力,以便为基础设计和施工提供重要的依据。

地下水压力与地基基础破坏-《工程水文地质学》

1.基坑突涌

(1)基坑突涌的发生。当基坑下伏有承压含水层时(图7-7),如果开挖后基坑底所留隔水层支持不住承压水压力的作用,隔水层将被顶裂,发生冒水冒砂、淹水甚至毁坑事故。这一工程地质现象称为基坑突涌。

图7-7 基坑承压水位安全降深

1—承压水位;2—隔水层;3—含水层;
H0—承压高度;Sa—安全降深;Ha—坑底安全厚度

(2)基坑突涌发生的条件。设计基坑时,必须验算基坑底隔水层的可靠性。根据基坑底隔水层安全厚度Ha与承压水头压力的平衡条件,可写出如下平衡关系式

解上式得

式中 H0——承压水位高于隔水顶板的高度,m;

   γw——水的重度,kN/m3

   γ——土的重度,kN/m3

当基坑底隔水层的厚度H≥Ha时,不发生基坑突涌;当H<Ha时,发生基坑突涌。

(3)基坑突涌的防止。当工程需要,开挖基坑后的隔水层厚度H小于安全厚度Ha时,为防止基坑突涌,必须在基坑周围布置抽水井,对承压含水层进行预先排水,局部降低承压水位(图7-7)。基坑中心承压水位安全降深Sa必须满足下列等式

(www.daowen.com)

解上式,得

上式中应要求才有一定的安全度,但大于多少为宜,应根据实际工程经验确定。

图7-8 基础上抬实测图

(a)平面图;(b)D轴抬起剖面图

2.潜水浮托力与基础抬起

地下水位埋深浅的地区,通常采用人工降水的方法进行基础工程施工。在这种情况下基础施工完成后的维护期仍需继续进行排水,否则地下水位恢复上升所产生的浮力可能使基础抬起。例如1993年长春市重庆商贸大厦片筏基础竣工后11月末即进行冬季维护,基坑回填时将降水井报废,1994年1月初发现底板呈倒锅形隆起,最大抬升0.89m(图7-8),随之发现胁梁开裂,柱端拉裂,底板多处裂开。片筏基础抬升的原因是降水终止后,在维护期间地下水位恢复上升4m后所致,而4m水头的浮力为40kPa大于片筏30kPa的自重压力。事故发生后,重新布井点降水,经过12d抽水后,基础回落归位,局部出现负值。

3.承压水压力与基础抬起

在一些地区,当承压含水层埋藏较浅且承压水压力较大时,地下构筑物可能破坏承压水压力与上覆地层压力的平衡关系,承压水压力可使基础抬起,导致房屋向上隆起变形甚至开裂。

在进行岩土工程勘察时,要重视对基础下伏第一个承压含水层的勘察工作,特别是要查清含水层的承压水压力,以便为基础设计和施工提供重要的依据。因承压水压力引起的建筑物变形开裂的实例很多,例如,前苏联某尾矿渣厂房工程由两部分组成:地下部分为直径30m深25m的竖井,采用厚500mm的钢板加工成井壁以沉井法建成;地面部分为面积24m×48m混凝土结构的单层厂房。1975年4月2日泵站投产,4月8日厂房向上抬起变形,中心部位最大上升达200mm(图7-9)。在为了调查厂房变形原因而进行的补充勘察时,发现竖井底下约10m深处有一承压含水层(施工设计勘察时漏查),其厚度不大,但承压水压力达0.32MPa,此压力由竖井传至厂房引起房屋向上抬起变形。后在井底凿井排水降压,使变形消失,厂房恢复原位。

图7-9 承压水压力引起厂房抬起

1—厂房;2—竖井;3—短桩基础;4—混凝土井底;5—淤泥质粘土;6—承压含水层;7—地坪、厂房抬起线

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