文摘

本研究的重点是解决建筑在基坑基坑降水引起的。在研究背景下,一个测试期间进行地面沉降控制的双层基坑排水基于渗流control-recharge耦合效应。此外,一个大型室内渗透试验装置开发准确的模拟现场双层地基的三维渗流条件。研究结果表明,与防渗条件相比,在额外的充电,上一行的压力测量管在基坑提出的近10.7%,以及较低的水位排压力测量管提高了约3.1%。此外,每个压力测量管的外端高于内平均约为2.75%,表明坑外的充电可以有效地增加头部高度在上述地区土层底部的充电以及基坑外,减少建筑物的沉降在基坑外。数值计算的沉降坑外使用应用FLAC3D软件进一步证实了渗流的影响control-recharge耦合模型在基坑地面沉降脱水。研究结果是重要的渗透变形和地基沉降控制复合地基中沉淀。

1。介绍

对于一个典型的双层基础,上层土壤主要是弱透水层的渗透系数10−4∼10−6cm / s,和较低的土壤主要是强透水层的渗透系数10−1∼10−2cm / s。基金会在长江中下游主要是分布式的双层复合地基土。

在双层基坑的降水,粉细沙颗粒的运动在透水层导致水位迅速下降,导致土壤孔隙压力的迅速消散。孔隙压力的快速消散,土体的有效应力增加瞬间,导致地面沉降不均匀,严重威胁着周围建筑物的安全(1- - - - - -4]。

解决问题的基坑降水引起的地面沉降差,坑外水位通常提出的设置不透水墙来减轻脱水对地面沉降的影响,提高渗流场形态控制的发展渗透变形(5,6]。基坑降水和充电可以提高周围的地下水位,保持土壤的有效应力,从而减少地面沉降差和削弱排水对周围建筑物的影响(7,8]。

现有研究大多集中在一个单一的不透水墙或充电技术提高脱水程度减轻和解。很多学者研究了悬浮的渗流控制机制不透水墙使用方法如室内砂箱模型和数值计算9- - - - - -12]。充电技术已应用于工程自18岁th世纪。目前,河流补给在许多欧美国家用于解决地下水下降的问题(13]。一般来说,介绍了灌溉技术在中国晚20th世纪。赵的控制效果模拟和分析回灌井布置位置和倾角在坑外和解的结构(14]。刘等人。15)表明,人工地下水补给与可变压力和流量可以有效地实现双重控制地下水位和地面沉降。w·l·李和y . t .李用快速地表水补给技术来研究水资源短缺形势和库区的生态环境效应16]。基坑及周边建筑物的稳定性研究通过使用液压含水层之间的联系(17]。黄、徐的过程进行了三维数值模拟深基坑降水和充电,分析和讨论了仿真的可行性和准确性,并研究了不同充电的充电效应方法和充电的效果在坑外水位的变化和地面沉降18]。

如今,许多学者认为,控制沉降坑外的要求无法满足只建立一个不透水墙或应用充电技术(19]。尤其是工程建设复杂的地质环境条件下土壤稳定[来说是一个挑战20.- - - - - -22]。因此,许多研究已经进行防渗和充电技术相结合的可行性。一些学者提出了一个集成的设计方法,基坑工程支持和脱水的观点并进行了应用研究优化防水窗帘,脱水过程中,全面的地面沉降监测、人工充电达到改善缓解地面沉降的23]。这些研究提供了一个初步的理解治理结算通过集成的不透水墙,在基坑降水补给。然而,在当前的结果,缺乏系统性的研究基坑排水建设recharge-antiseepage耦合机制。基础的防渗和结算机制下基坑dewatering-recharge-antiseepage耦合作用尚未阐明。

本文依靠秦淮河船闸扩建和重建项目。秦淮河船闸位于下游的秦淮河,大约2公里远从河里入口。这是唯一河门船闸连接长江干线和南京内河水运在南京的一个重要基础设施。现场地质条件上粘土和泥泞的土,下部是一个深和强透水砂层和粉砂质砂层。船闸基坑开挖是砂层的顶面。为了模拟三维渗流条件的建筑工地,现场地质条件,提出了一种模型和耦合测试为双层基坑排水、防渗高墙,充电的充电。通过观察每个压力的水位测量管模型中,地下水位变化的规律在不同土层深度的两个工作条件下dewatering-seepage控制和dewatering-seepage control-recharge调查。根据实验室测试,应用FLAC3D V4.0软件用于数值分析,建立了计算模型使用实际的地形和现场条件。三维流固耦合计算程序用于分析和研究影响渗流场和沉降坑外的设置不透水墙在基坑降水和充电井。相关研究成果对控制复合地基的渗透变形很重要。

2。土壤样品和模型

2.1。土壤样品

测试土壤样本取自秦淮河的地基土船闸工程地点在长江的中下游。表层土透水性较弱,和较低的层透水性强的砂层。在这项研究中,进行了一系列的测试来确定地球的两种材料的基本性质。表1显示了相关的物理力学参数。

表1
地球的基本物理力学参数测试材料。

进行了粒度分析粘土表面的层和较低的层,砂和级配曲线如图1。可以看出,表面的粉质粘土层是统一分级和提供了一个广泛的粒径;因此,很容易形成一个密集的承压含水层土壤等。由于非均匀等级低的淤泥层和较小的粒子之间的咬力,很容易失去微粒在水流作用下,导致地基土的渗透破坏。


图1
分级曲线用于测试的粘土和沙子。
2.2。物理模型的测试

为了模拟实际渗流条件下,一个三维渗流试验装置1:100年减少网站开发地质条件。图2显示了标本的大小和分布。为方便观察,模型材料是1-cm-thick有机玻璃做的。该模型槽的长度为200厘米,宽10厘米,高115厘米。模型的两个长边槽模拟轴的脱水和充电井和两个相邻的竖线脱水轴,分别。10厘米直径入口设置在左端,和孔钻在管壁均匀和包装100 -筛网过滤器模拟地下水在坑外。右端模拟基坑的中轴线上。


图2
室内渗流槽结构的示意图(单位:厘米)。

一套脱水和充电是16厘米,远离54厘米的右侧模型槽。PVC管和一个2厘米直径被用来模拟井脱水和充电,和100 -网状过滤器缠绕在PVC管的外面。脱水和充电井槽的侧壁上设置模型,如图3和4。一组不透水墙是34厘米距离模型槽的右侧,和一个树脂玻璃板块被选来模拟不透水材料。轴外的区域的脱水和充电井称为外一侧的地层,和相对侧轴内的脱水和充电井称为内的地层。


图3
原理图的充电,不透水墙,脱水(单位:厘米)。

图4
实验模型的照片。

为了测量水位变化沿着路线,88压力测量管被放在一行20岁,40岁,60岁,80厘米两边模型的顶部。饱和设备端口设置底部的模型饱和土壤样品在测试开始之前。同时,槽钢是两岸的模型以防止变形模型的槽。

2.3。测试过程描述

在样品制备过程中,干密度控制是一致的。表面的粘土层分为两层,和较低的淤泥被分为八层填充到模型,分层压实,表面报废。从槽的底部,水逐渐渗透到土壤饱和。24小时后的饱和,储水容器逐渐从低到高,便于从土壤中气体排放。此后,上游开始测试头逐渐增加,最后,dewatering-seepage控制和dewatering-recharge-seepage控制测试开始。具体过程是打开出口脱水的脱水所以开始发生在基坑,与此同时,记录头和沿线的渗流量的变化,直到数据是稳定的。完成脱水过程和防渗测试(不透水墙中的设备)持续了两天。降水井的水出口阀和充电的进水口阀门被打开,和沿线的头和渗流量的变化都被记录下来,直到达到稳定的数据完成dewatering-recharge-seepage控制测试。

3所示。测试结果和分析

图5显示了地下水位的变化规律在地层下双层地基基坑排水两个工作条件:(1)增加充电充电井;(2)没有增加充电井而采用不透水墙防渗。外端是指轴一侧的脱水和充电,而内部是指相对的一面在脱水和充电井轴。过程中可以看出,脱水和双层地基的防渗,头部高度的压力测量管在同一列左侧的不透水墙不充电不是开始时相差很大。进行充电后,头部高度的压力测量管在同一列左边的不透水墙显示以下特点:(1)的头部高度两个压力测量管行(A和B)的深度明显高于充电两个压力测量管行(C和D)以下深度充电;(2)头高度的压力测量管在一个高于行B,和高度的压力测量管行C和行D是相同的。充电之前和之后,在上一行的压力测量管提高了近10.7%,和C和D的水位较低的行压力测量管提高了约3.1%。这表明该地区头高度以上土层底部的充电也可以有效地提高双层地基dewatering-seepage控制建设,以及充电,执行,和土层浅,更重要的是头部。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图5
地下水位的变化规律两个工作条件下地层有或没有充电。(a)外的水位变化(与井)和距离不包括充电。(b)外的水位变化(与井)距离下充电。(c)水位变化外(没有)的一侧距离不包括充电。(d)水位变化外(没有)的一侧距离下充电。

此外,法律变化的水位压力测量基坑中的管行dewatering-seepage control-recharge绘制在图6。根据水位变化的内部和外部的四行(模拟)的压力测量管,每个压力外的水位测量管充电后水位的高度高出2.75%。因此,可以得出结论:(1)技术的集成dewatering-seepage控制和充电有更好效果解除地层的外侧面比解除地层内部的一面;(2)充电起着至关重要的作用在提高头部在基坑坑外降水,越近,就是好,更重要的提高的影响。根据双层地基dewatering-seepage control-recharge实验室模型试验中,地下水位的空间分布和液压的边界可以分析两个好点的中心,井点布置在工程具有指导意义。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图6
水位的变化规律在dewatering-seepage control-recharge耦合。(a)头内部和外部压力的变化随着距离的测量管行下充电。(b)的变化头内部和外部的压力随着距离的测量管在b行下充电。(c)的变化头内部和外部的压力随着距离的测量管行c下充电。(d)的变化头内部和外部的压力随着距离的测量管行d下充电。

4所示。数值计算和分析

根据实验室测试,FLAC3 dV4.0软件用于数值分析和模型估计是使用实际的现场地形和边界条件。一个三维流固耦合程序被用来分析和研究影响在坑外渗流场和结算通过设置不透水墙和充电井基坑排水系统。

在这个模型的计算过程,模型的底部边界的约束条件是水平和垂直位移总是零。左和右边界条件的模型,只有垂直位移不发生在水平位移。左边的部分模型被定义为恒定水位,秦淮河的平均水位测量现场用作高水位。−的实际项目地面高程40.0米被选中作为计算模型的底面,和+ 8.0米的顶面高程选择填充层的顶面计算模型。在模型中,土壤之间的界面层简化使用直线分层。填充层的厚度6.5米,粘土层的厚度是4.1 m,粉砂层的厚度是12.5 m,细砂层的厚度是29.1米,如图7。


图7
每个土层的分布网格。

毕奥最初假定土骨架是一个线性弹性体和服从广义胡克定律,所以物理方程如下:

图是重点保护的监视点船闸管理办公建筑面积。在计算模型中,五个监视点A1, A2, A3、A4、A5是选择根据不同水平距离基坑,和这五个观测点的沉降进行比较。

表2显示每个监测点的沉降计算的两种不同条件下dewatering-seepage控制和dewatering-seepage control-recharge基于数值模拟。此外,它提供了实际的定居点,这三个监视点A2, A3、A4。

表2
在两个工作条件下解决。

根据表2,测量和计算值之间的最大偏差为解决三个监视点A2、A3、A4约为4%,这表明它是可行的计算使用数值方法解决这一问题。

每个监测点的沉降曲线的两个工作条件下dewatering-seepage控制和dewatering-seepage control-recharge得到数值,如图8。此外,两个相邻监视点的不均匀沉降曲线绘制,如图81,横坐标表示和解的区别A1和A2,横坐标2 A2和A3表示和解的区别,横坐标3表示和解的区别A3、A4和横坐标4表示和解A4和A5的区别。


图8
点监测图位置。

数据显示9和10执行行动的耦合模式的脱水,防渗,充电期间通过设置不透水墙和充电井深基坑降水可以有效地减少不均匀沉降坑外。越接近土壤是不透水墙和充电井,耦合效应越明显,土壤沉降差越小。


图9
沉降曲线为两个工作条件下的监视点。

图10
不均匀沉降曲线为相邻两个工作条件下的监视点dewatering-seepage控制和dewatering-seepage control-recharge。注意:横坐标1是解决A1和A2的区别;2 A2和A3和解的区别;3是A3、A4的定居点的区别;4是和解A4和A5的区别。

5。结论

本文进行的控制测试在双层地基基坑地面沉降脱水基于渗流control-recharge耦合模型。通过观察每个压力的水位测量管模型中,都得出以下结论:(1)截水墙和回注的集成组合在双重的基础上可以有效地防止截水墙背后的地下水位降低脱水。与排水防渗条件相比,添加回注之后,上压强计的水头基坑外上升了近10.7%,和C和D的水位较低的压强计上涨约3.1%;每个水压管道的水头在外面就是内部高出2.75%。(2)坑外的沉降差值设置截水墙和回注时小于直接沉淀时使用,可以减少不均匀沉降坑外。截水墙和回注井越近,不均匀沉降越小,可有效减少基坑降水对周围建筑物的影响。回注井起到了明显的作用,提高坑外的水头降低表面沉降在基坑坑外降水,并且越接近,提高水头的影响越明显。(3)计算结果与模型试验结果吻合较好。数值分析表明,可以有效地控制不均匀沉降坑外降水的同时增加充电和防渗。不透水墙的设置和回注井可以有效地减少坑外的结算。同时不透水墙的设置和回注井的深基坑防渗过程中可以大大减少坑外的结算

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究重点实验室支持的液压和航道工程教育部,重庆交通大学(没有。SLK2021A06),重点实验室开放研究基金的破坏机理和墙土石坝的安全控制技术的水利部(没有。YK321006)和集成设备的发展和动态监督大数据云平台技术的小型水库和大坝安全智能感知(没有。HK21-04-23)。