地下水作用在岩土工程论文
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浅析地下水对岩土工程的不利影响地下水是地球上的重要水资源之一,它广泛存在于地下的岩土层中。
地下水对岩土工程的不利影响也是一个不可忽视的问题。
本文将从几个方面进行浅析,讨论地下水对岩土工程的不利影响。
1. 岩土层稳定性的影响:地下水的存在会改变岩土层的物理性质,使其饱和状态下的强度和刚度明显下降。
特别是在粘性土或细粒土中,地下水的渗流会引起颗粒间的分离,从而导致土体的液化和失稳。
地下水的渗流还可能引发岩土层内大规模的涌水,增加地下水位,造成坡体滑坡、沉降和地面塌陷等灾害。
2. 地基沉降的影响:地下水位的变动会引起岩土层的压缩和膨胀,从而导致地基沉降。
当地下水位下降时,岩土层会由于失水而产生脱水收缩,致使地面下陷;相反,当地下水位上升时,岩土层会吸水膨胀,造成地基隆起。
这种地基沉降会导致建筑物的倾斜、开裂和破坏。
3. 土壤侵蚀的影响:地下水的渗流还会引起土壤的溶解和侵蚀,特别在岩层中存在裂隙或孔洞的情况下,地下水会通过裂隙和孔洞进入岩土层并带走岩土颗粒,导致土壤的流失和侵蚀。
这种土壤侵蚀会削弱岩土层的稳定性,增加土体的弯曲、滑移和断裂等风险。
1. 地下水渗流的影响:地下水的渗流对岩土工程的施工和设计都会带来困难。
地下水的渗流会导致施工现场的液化和泥浆流动,影响基础的建设和地下结构的施工。
地下水的渗流还会增加基坑和隧道的围岩应力,增加了岩土工程的施工难度和风险。
2. 地下水的水质对岩土工程的影响:地下水的水质也会对岩土工程产生不利影响。
特别是在含有酸性物质或盐度较高的地下水环境下,岩土会发生溶解、侵蚀和腐蚀,使岩土层的强度和稳定性下降,从而影响岩土工程的安全性和持久性。
地下水对岩土工程具有不可忽视的不利影响。
为了克服这些不利影响,岩土工程设计和施工中需要充分考虑地下水的存在和特性,并采取相应的防护和治理措施。
只有如此,才能确保岩土工程的安全稳定和可持续发展。
浅析地下水对岩土工程的不利影响地下水是指地下岩体或土体中的水,是地壳中最常见的水体之一。
地下水对岩土工程有着重要的影响,不利的地下水条件可能会对岩土工程的设计、施工和运行产生不良影响。
首先,地下水可能会引起土体的饱和和泥化。
当地下水位上升或者引水量增加时,土体容易饱和并丧失其强度。
土体的饱和状态将导致土体的变形和下沉,从而对建筑物和构筑物的稳定性造成威胁。
地下水中含有的溶解物质可能会溶解土体中的胶结材料,使土体失去结构强度,形成泥化层,对挡土墙、基础和隧道等岩土工程构筑物的稳定性和承载力造成不利影响。
其次,地下水引起的泥沙运移可能导致岩土体的侵蚀和沉积。
地下水中携带的泥沙或者悬浮物质可以通过渗流或者冲刷作用影响岩土工程的稳定性。
如在高速公路工程中,地下水中的泥沙会被带入路基和路肩,导致路基和路肩的沉降和变形,进而影响道路的使用寿命和运行安全。
同时,泥沙的沉积也可能造成水文地质条件的变化,形成新的含水层或者改变原有含水层的水文特征,对岩土工程的稳定性和渗流特性造成不利影响。
此外,地下水中的化学作用也是对岩土工程的不利影响之一。
地下水中含有的溶解氧、二氧化碳等物质会使岩土颗粒发生氧化、腐蚀和溶解等化学反应,导致岩土工程结构的破坏。
例如,钢筋在含氧的地下水中容易发生腐蚀,导致钢筋腐蚀断裂,进而影响结构的强度和稳定性。
此外,地下水中的酸性或者碱性物质还可能改变土体的化学性质,影响土体的胶结性和黏聚力,对土体的强度和稳定性产生不利影响。
综上所述,地下水对岩土工程有着重要的不利影响。
地下水的饱和和泥化、泥沙运移以及化学作用都可能对岩土工程的稳定性、承载力和渗流特性产生负面影响。
因此,地下水的情况必须在岩土工程设计、施工和运营过程中被准确地评估和控制,采取相应的防护措施以降低地下水对岩土工程造成的不利影响。
岩土工程中的地下水控制与环境保护技术在岩土工程的领域中,地下水的控制与环境保护技术是至关重要的环节。
地下水不仅会对工程的稳定性和安全性产生影响,还与周围的环境生态紧密相连。
如果对地下水的处理不当,可能会引发一系列的问题,如地面沉降、水资源污染等。
因此,在岩土工程的实施过程中,科学合理地控制地下水,并采取有效的环境保护措施,是保障工程顺利进行和维护生态平衡的关键。
首先,我们来了解一下地下水在岩土工程中的作用和影响。
地下水的存在会改变岩土体的物理力学性质。
比如,它会降低岩土体的强度和稳定性,增加岩土体的孔隙压力,从而影响地基的承载能力和边坡的稳定性。
在地下工程中,地下水还可能导致涌水、突水等灾害,给施工带来巨大的困难和安全隐患。
为了有效地控制地下水,我们需要采取一系列的技术措施。
降水法是常见的一种方法,它通过井点降水、深井降水等方式,将地下水位降低到工程需要的深度。
这种方法适用于地下水位较高、含水层渗透性较好的情况。
然而,降水法在实施过程中也可能会带来一些负面影响,比如引起地面沉降、周边建筑物不均匀沉降等。
因此,在使用降水法时,需要进行严格的监测和控制,并采取相应的防护措施。
另外,止水帷幕也是一种常用的地下水控制技术。
它通过在地下形成一道连续的隔水屏障,阻止地下水的流动。
止水帷幕可以采用水泥搅拌桩、高压旋喷桩、地下连续墙等形式。
这种方法适用于对地下水控制要求较高、周边环境敏感的工程。
在地下水控制的过程中,还需要考虑到环境保护的问题。
过度抽取地下水可能会导致地下水资源的枯竭和生态环境的破坏。
因此,我们应该采取一些措施来保护地下水资源和环境。
比如,采用回灌技术,将处理后的水回灌到地下,补充地下水资源。
同时,在施工过程中,要加强对地下水的监测,防止地下水受到污染。
除了上述技术措施外,岩土工程中的地下水控制还需要结合工程的具体情况进行综合考虑。
例如,工程的地质条件、水文地质条件、周边环境等因素都会对地下水控制方案的选择产生影响。
地下水与岩土工程地下水与岩土工程是岩土力学领域中一个重要的研究课题。
地下水在岩土工程中起着至关重要的作用,它与工程建设密切相关。
本文将讨论地下水的特点、对岩土工程的影响以及相应的处理方法。
一、地下水的特点地下水是地球上储存在地下岩石孔隙中的水体。
它具有以下几个特点:1. 地下水来源多样:地下水的主要来源包括降雨水、河水以及地表径流水。
这些水体通过渗透、入渗、地下水的产生和更新。
2. 地下水的赋存形式:地下水主要赋存于地下的岩石裂隙、孔隙中,形成地下水层或含水层。
含水层的厚度和深度各不相同。
3. 地下水的流动:地下水维持在动态平衡状态下,具有一定的流动能力。
地下水的流动速度与地下水层的渗透性有关。
二、地下水对岩土工程的影响地下水在岩土工程中对土壤和岩石的物理性质产生重要影响,直接关系到工程的稳定性和安全性。
1. 岩土工程中的渗流问题:地下水的存在导致地下渗流问题,如地表水和地下水的渗透流入岩土体,引起土壤液化、边坡滑坡等问题。
2. 岩土体稳定性问题:地下水的存在会改变岩土体的自重应力、抗剪强度与孔隙压力等力学性质,对岩土体的稳定性产生重要影响。
3. 岩土工程建筑物的基础问题:地下水的存在会使土壤的抗剪强度降低,增加基础沉降,对工程建筑物的基础选址和设计起重要作用。
三、地下水处理方法为了保证岩土工程的安全和稳定,需要采取相应的地下水处理方法。
1. 控制地下水位:通过降低地下水位或提高地下水位来控制地下水的流动速度,减少地下水对岩土体稳定性的影响。
2. 地下水抽排:对于一些需要加固的地下岩土体,可以通过抽排地下水的方式来降低地下水对工程的影响。
3. 地下水防护:采用防渗措施,如地下水切断墙、渗流帷幕等,在一定范围内对地下水进行有效的封堵,减少地下水的渗流。
4. 合理的工程设计:在工程设计过程中需充分考虑地下水的特点和对工程的影响,合理选择基础类型、加固措施和施工方法等。
结论地下水与岩土工程密切相关,影响着工程的安全性和稳定性。
浅析地下水对岩土工程的不利影响地下水是地球表面下的水体,常见于土壤和岩石之间的裂隙和孔隙中。
在岩土工程中,地下水的存在对于工程的建设和运行都会产生一定的影响,有时会带来不利影响。
首先,地下水的存在会增大土壤和岩石的饱和度。
在土壤和岩石中含有地下水时,其饱和度将会增加,从而对构筑物的稳定性和承载力带来负面影响。
例如,在斜坡和边坡中,地下水可能会导致稳定性的下降,因为它会增加滑动面的摩擦力,造成土壤和岩石的松动。
此外,地下水也是导致地面沉降的原因之一。
当大量地下水被泵出时,土壤中的孔隙和空气被排出,使得土体体积的减少,从而导致地面沉降。
其次,地下水的存在还可能导致土壤和岩石的流变性能发生变化。
土壤和岩石在饱水状态下,其抗剪强度和抗压强度比非饱水状态下要低很多。
在施工过程中,加强水流的影响往往需要采取一些措施,如围堰或井壁钻孔等。
对于深基坑的施工,必须通过排水井、吸水井和泵站来降低地下水的水位,从而减少其对基坑的影响。
如果不采取有效的排水措施,地下水会对基坑的支撑和断面稳定性带来很大的不利影响。
另外,地下水的存在也会对建筑物的材料产生不利影响。
例如,地下水中含有大量的溶解物质,如氯化物、硫酸盐和碳酸盐等,如果这些物质进入建筑物的结构材料中,将会对其造成腐蚀和损坏。
此外,水温的变化对于钢结构建筑物也会带来一定影响,如果水温变化过大,钢结构就会发生膨胀和收缩,从而影响建筑物的稳定性。
综上所述,地下水的存在对于岩土工程产生了诸多的不利影响,包括稳定性下降、地面沉降、流变性能变化和建筑材料的腐蚀损坏等。
为了弥补这些影响,需要采取一定的措施,如排水井、围堰、泵站等,以确保工程的稳定和安全。
同时,应该加强对于地下水环境的保护,减少工业和人类活动对地下水的影响,以保护地下水的生态系统和环境质量。
岩土工程中的地下水控制技术地下水对岩土工程的影响显著,合理的地下水控制技术是确保工程安全和稳定的重要手段。
本文将探讨地下水控制技术的原理、方法及其在岩土工程中的应用。
地下水控制技术的基本原理是通过改变地下水的流动路径和水位,减少地下水对工程的不利影响。
常用的地下水控制技术包括排水法、截水法和注浆法等。
排水法通过在地下设置排水系统,将地下水导出,降低地下水位。
例如,排水井和排水沟是常用的排水设施,通过重力排水或机械抽水,将地下水排出地表。
截水法通过设置防渗帷幕或挡水墙,阻止地下水的流动,保护工程结构的稳定。
例如,防渗帷幕通常采用黏土、防渗膜等材料,形成连续的不透水层,阻止地下水渗透。
注浆法通过将浆液注入地下水通道,固化渗水通道,减少地下水流动。
例如,水泥浆、化学浆液等常用于注浆法,通过注浆设备将浆液注入地下,形成固化体,堵塞渗水通道。
地下水控制技术在岩土工程中的应用非常广泛。
例如,在基坑工程中,地下水控制是确保基坑稳定和施工安全的关键。
通过设置排水井和截水帷幕,可以有效降低基坑内的地下水位,防止基坑坍塌和基底隆起。
在隧道工程中,地下水控制是防止涌水和渗漏的重要措施。
通过设置排水系统和注浆帷幕,可以控制地下水的流动,确保隧道施工和运营的安全。
在地铁工程中,地下水控制是防止地铁车站和隧道结构渗漏的重要手段。
通过设置防渗层和排水系统,可以减少地下水对地铁结构的影响,确保地铁运营的安全。
地下水控制技术的选择应根据工程的具体情况综合考虑。
例如,在地下水位较高、土层渗透性强的工程中,排水法和截水法被广泛应用,以降低地下水位,减少地下水的渗透压力。
在地下水流速快、渗透通道复杂的工程中,注浆法被广泛采用,通过固化渗透通道,减少地下水流动,提高工程的稳定性。
随着科技的进步,地下水控制技术也在不断创新和发展。
例如,近年来发展起来的多功能复合防渗技术,通过将防渗、排水和注浆相结合,提高地下水控制的效果和效率。
这种新技术具有适用范围广、处理效果好、施工速度快等优点,在工程中得到了广泛应用。
浅析地下水对岩土工程的不利影响地下水是地球地壳中囤积而成的水,它是地下的水体。
地下水对岩土工程有一定的不利影响,下面就为大家浅析一下地下水对岩土工程的不利影响。
地下水对岩土工程的不利影响主要表现在以下几个方面:1. 地下水对土体的润湿作用。
地下水的存在会导致土体的润湿,而润湿的土体在受到外力作用时会变得更为松软,其承载能力和稳定性都会大大降低。
这就使得地下水对土体的润湿作用成为了岩土工程的一大隐患。
2. 地下水对土体的冲蚀作用。
地下水的流动会对土体产生冲蚀作用,从而减小土体的工程强度和稳定性。
土体被冲蚀后,其孔隙度增大,结构松散,并且容易发生破裂和滑动,这对于岩土工程来说是非常不利的。
3. 地下水对地基的承载力和变形特性的影响。
地下水的存在会加大地基的承载力和变形特性,并且还会对地基的渗透特性产生一定的影响。
这就意味着,地下水的存在会使得地基的稳定性和承载能力都会受到一定的影响。
4. 地下水对地下结构物的稳定性的影响。
地下水的存在会对地下结构物的稳定性产生不利影响。
特别是对于那些需要在地下水中施工和运营的地下结构物来说,地下水的存在对其稳定性影响尤为明显。
由上可知,地下水对岩土工程的不利影响主要表现在土体的润湿作用、冲蚀作用、地基的承载力和变形特性、以及地下结构物的稳定性等方面。
在岩土工程的设计和施工过程中,必须要充分考虑地下水的存在对于土体和地下结构物的影响,采取相应的措施来加以防范和处理。
那么,有哪些应对措施呢?下面就为大家介绍一些在岩土工程中应对地下水不利影响的常见措施:1. 土体的加固处理。
可以采用加固土体的方法,如利用浆液和化学固化剂对土体进行加固处理,增加土体的抗渗性和承载能力,以应对地下水的润湿作用和冲蚀作用。
2. 地下排水处理。
对于地下水涌出问题,可以利用地下排水技术来进行治理,避免地下水对土体和地下结构物产生不利影响。
3. 地基的处理。
可以采用适当的地基处理措施,如增加地基的承载面积、加固地基、以及采用排水处理等方法,以提高地基的承载能力和稳定性,减小地下水对地基的不利影响。
浅析地下水对岩土工程的不利影响
地下水是指在地球表面以下,填补岩石或土壤的空隙和透水层中的水。
地下水是岩土工程中一个重要的因素,因为它会对岩土工程的稳定性和设计产生不利影响。
首先,地下水会导致土壤的稳定性降低。
当地下水位上升时,土层的强度和稳定性就会降低,因为水的存在会降低土壤的粘聚力和内摩擦角等力学参数。
这会导致岩土工程的结构失稳和结构变形,从而造成严重的安全隐患。
其次,地下水会引起土壤的沉降。
当地下水下降时,土壤中的孔隙水会流失并造成土壤的脱水,导致土壤的密度下降和沉降。
这种沉降现象可能会影响建筑物和其他工程结构的稳定性,破坏地基、基础和地下管道的完整性,导致土壤沉降问题。
第三,地下水对土壤的侵蚀会造成严重的结构损失。
地下水具有很强的侵蚀能力。
其中包括溶解作用、物理冲击作用、化学反应作用等,这些都会导致土壤的严重侵蚀,从而破坏地下结构的稳定性和完整性。
除了以上的不利影响,地下水还会对地表的生态环境产生负面影响。
当地下水中含有过多的化学物质,例如有毒物质、垃圾堆积、油脂等,会沿着地下水流动向地表流动,污染环境,破坏生态环境。
综上所述,地下水对岩土工程造成了很大的不利影响。
建筑业、道路交通、水利工程等建筑行业需要对地下水进行严密的监测和分析,以防止这种不利影响的出现。
在设计与施工过程中,需要将浅埋地下水的因素考虑在内,并在结构设计和工程实施中采取措施来降低地下水的不利影响。
同时,也需要加强工程环境保护,避免地下水的污染。
浅议地下水问题在岩土工程勘察中的重要性摘要:岩土工程勘察的主要目的是为设计、施工提供地质勘察成果及各项工程参数,其成果质量将直接影响建设项目的工程安全和工程造价。
为提高岩土工程勘察质量,在岩土工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题,评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响,更要提出预防及治理措施的建议,为设计和施工提供必要的水文地质资料,以消除或减少地下水对岩土工程的危害。
本文简要阐述了水文地质问题在岩土工程勘察中的重要性。
关键词:岩土工程勘察;地下水危害;抗浮设防水位基本概念在二十一世纪之前,或者更早一点的九十年代之前,在工程界,对于“抗浮”及“抗浮设防”没有提到重要的议事日程,也就是没有普遍提到或者引起足够的重视,那个时候,在工程界注意得多的是地下水的“静水压力”、“动水压力”、“动态变化”等等。
1998年12月11日发布,1999年5月1日起实施的《水文基本术语和符号标准》(gb/t50095-98)以及1998年12月11日发布,1999年6月1日起实施的《岩土工程基本术语标准》(gb/t50279-98)均没有给出“抗浮”、“抗浮水位”或者“抗浮设防水位”的定义。
随着城市的高速发展,特别是上世纪八十年代后期以来,城市的高层建筑及超高层建筑的大量兴建,地下室及超深地下室,纯地下室及地下广场等,地下水的赋存和渗流形态对基础工程的影响日渐突出。
地下水的抗浮设防水位成为了一个重要的议题。
2000年以后的相关的工程建筑领域的规范都不廻避抗浮这个课题,均都对抗浮设防水位作出了相应的规定。
1、岩土工程勘察1.1确定勘察方案时选择的建筑条件有:(1)地理位置(2)建筑特性、结构特性与基低荷载岩土工程在不同领域有着不同的作用。
作为建筑物地基时起着其上结构和各种荷载的支撑于传力的作用;作为地下工程,其周围岩土体通过围岩对建筑物起着施力的作用等。
岩土工程勘察工作就是运用各种勘察手段和技术方法有效查明建筑场地的工程地质条件,分析可能出现的岩土工程问题,对场地地基的稳定性和适宜性作出评价,为工程规划、设计、施工和正常使用提供可靠的地质依据,从而利用有利的自然条件避开或改造其不利因素,进而保证工程的安全稳定、经济合理和正常使用。
浅析地下水对岩土工程的不利影响地下水是岩土工程中不可忽视的因素之一,它对岩土工程的影响是多方面的,既有有利的一面,也有不利的一面。
本文将主要探讨地下水对岩土工程的不利影响,并试图找出相应的对策。
地下水对岩土工程产生的不利影响主要表现在以下几个方面:一、地下水对土体的稳定性影响地下水对土体的稳定性有着直接的影响。
水对土壤的浸润使土体的强度和稳定性减弱,尤其是对于粘性土来说,地下水的浸润更是容易引起土体的液化,导致地基沉降和失稳。
水的浸润还容易使得土体中的粘性土颗粒膨胀,从而导致土体的体积膨胀,造成土体变形。
针对地下水的这种不利影响,可以通过改变或者控制地下水位来减轻其对土体稳定性的影响。
可以采取排水降水的方法,通过排水的方式来降低地下水位,减少水对土体的浸润作用,从而提高土体的稳定性。
在土体的设计和施工中,也可以采取防渗的措施,防止地下水对土体的影响。
二、地下水对岩石的侵蚀作用地下水中的溶解物质对岩石产生化学侵蚀,尤其是对于石灰岩、盐岩等溶解性岩石来说,地下水的侵蚀作用更为显著。
地下水的侵蚀会导致岩体中的裂隙扩大,岩体强度和稳定性降低,从而影响岩土工程的施工和使用。
在面对地下水对岩石的侵蚀作用时,可以通过防渗、加固等措施来减轻地下水的侵蚀作用。
在路基工程中,可以采取合理的排水设计,避免地下水的浸润,降低地下水对路基的侵蚀作用。
在设计和施工过程中,也可以加固岩石体,提高其抗侵蚀的能力。
三、地下水对地下结构的影响地下水对地下结构的影响也是岩土工程中需要考虑的因素之一。
地下水的持续浸润容易导致地下结构的腐蚀和损坏,例如地下管道、地下室等结构容易受到地下水的侵蚀,从而影响其使用寿命和安全性。
四、地下水对施工工艺的影响地下水对施工工艺也有一定的影响。
地下水的存在容易导致工程施工中的涌水问题,增加施工难度和成本。
尤其是在基础工程施工中,地下水的涌水容易导致基坑塌陷、地基沉降等问题,影响工程的施工进度和质量。
为了应对地下水对施工工艺的影响,可以在施工前进行充分的水文地质勘察和分析,以便充分了解地下水的情况,采取相应的防护措施。
议地下水作用在岩土工程
摘要:本文主要阐述笔者自己从事此行业的工作经验,说出了在岩土工程中地下水测量方法产生的一些问题及原因分析,并进行了探讨和解决的方法。
关键词:地下水;岩土;勘察
abstract: this paper mainly discusses the author himself engaged in this industry work experience, spoke in the groundwater in geotechnical engineering measurement method has some problem and reason analysis, and carries on the discussion and the solving method.
keywords: groundwater; geotechnical; survey
中图分类号:tu991.11+2 文献标识码:a文章编号:
随着时代的发展,在工程中岩土工程勘察是越来越重要,其也是地基设计的基础,而地下水是决定场地工程地质条件的重要因素。
在工程勘察中应结合工程特点提供地下水的完整资料:地下水类型;含水层分布、埋深、岩性、厚度;静止水位、降深、涌水量、地下水流向、水力坡度;含水层和含水层与附近地表水体的水力联系;地下水的补排条件,水位季节变化,含水层渗透系数。
只有准确合理地查明地下水位,并评价地下水的作用和影响,才能预测可能的后果和提出工程防治措施。
本文结合自己多年的工作经验,通过实例提出了传统地下水测量方法在岩土工程中产生的一些问题
及原因分析,并探讨了解决方法和思路。
1岩土工程勘察中关于地下水方面内容
在岩土工程勘察时,岩土工程师应结合工程特点,有针对性地着眼于设计和施工的需要,提供地下水的完整资料。
并评价地下水的作用和影响,从而预测可能的后果和提出工程防治措施。
(1)岩土工程勘察中应重点评价地下水对岩土体和建筑物基础的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施建议。
(2)岩土工程勘察中还应密切结合建筑物基础选型的需要,查明有关水文地质问题,提供选型所需要的水文地质资料。
(3)岩土工程勘察中不仅要查明地下水的天然状态和天然条件,更重要的是要分析预测在人为工程活动中地下水天然状态和天然条件的变化,及其对岩土体和建筑物的反作用,这是岩土工程设计与施工中必然遇到的问题。
(4)岩土工程勘察中的水文地质评价内容,应根据工程特点、气候条件等,分析地下水位、水质及动态变化产生的对岩土体及建筑物的力学作用和物理、化学作用。
2岩土工程勘察中地下水问题分析
有些城市由于生活污水管线的遗漏,表层中会存在一层上层滞留水,因此,土层中的地下水可能有两层或者更多层。
以常规方法测量地下水位时,若下层土的水位高于上层承压水,钻孔中其水位就会上涌,因此可将之测出来;而若下层土的水位低于上层,则测出的水位只是上层土的水位(上层的滞留水),若把其水位作为实际
地下水位,在计算上就会造成失真。
如开挖一个基坑(如图1),深度为:h=h1+h2+h3+h4+h5,若地下水位埋深为h1,则坑底深度的自重应力为:
σs1=γ1h1+γ1′h2+γ2′h3+γ3′(h4+h5)
建筑物及基础受到的浮力为:u1=γw(h2+h3+h4+h5)
基底附加应力为:σ=(p/a)-σs1-u1
若地下水位埋深为h1=h1+h2+h3+h4,第二层(厚h3)为隔水层,上部存在一层上层滞水,其水位埋深为h1,则坑底深度的自重应力为:
σs2=γ1h1+γ1sat h2+γ2h3+γ3h4+γ3′h5=γ1h1+γ1h2+γ3h3+γ4h4+γ5′h5+γwh2
建筑物及基础所受浮力为:u2=γwh5
基底附加应力为:σ=(p/a)-σs2-u2
基底深度的自重应力增加而地下水浮力减少。
虽然基底附加应力变化不大,(γ1sat与γ1、γ3sat与γ1近似相等,γsat略大于γ),但后一种情况下基础的旁侧荷载增加了γwh2+(γ2-γ
w)h3+(γ3-γw)h4,地基承载力有较大提高。
因此,将上层滞水水位作为实际地下水位,将使计算结果过于保守,特别是对于欠补偿基础,在p/a<u时,由于计算出的浮力太大,就会造成需要设计抗拔桩的结果。
3岩土工程勘察中地下水问题解决方法探讨
3.1解决问题的思路
由于工程勘察钻孔浅,施工快,往往只能得到钻孔初见水位、终孔0.5h水位等资料。
既然问题是由于地下水资料失真造成的,解决问题的着眼点可放在准确查明地下水状况上。
笔者的设想是:设计一种可同时测取水平向和铅直向水压力的水压计(圆柱(筒)状),进行分层水压测量。
若两个方向的水压力相等,并等于地下水位反映的压力,说明含水层是连通的,无需进行进一步的工作。
在上层含水而下层不含水的情况下,地下水将沿钻孔向下流动并向两侧土层中渗流因,而会测得铅直向水压力大于水平向水压力,这时,就需根据各土层的渗透性划分含水层与隔水层,一定进尺之后,在隔水层处进行密封,分段测量,以进一步查明下部各层的地下水状况。
3.2解决方法探讨
既然岩体中地下水沿贯通裂隙渗流,岩体中必然存在含水裂隙带,我们可以找出裂隙含水带位置,用裂隙带渗流的方法进行考虑。
为测取岩体中的真实地下水位,进而找出透水带,可采取如下方法在钻孔中进行水位测量。
为操作方便,可以采取分段钻进方法,设计好每天的钻进工作量,开钻后可以先以一天的钻进量为一段。
每天钻进结束后,将孔中水抽干,第二天开钻前测量水位,即可查明该段是否含水。
若上部地层均不含水,则可一直这样进行下去。
若上部已有含水层(如第四系含水层),则需将测量段密封起来,抽干其中的水,第二天测量该段是否有水及水压大小以确定其含水性及水位情况。
岩体完整段一般不含水,节理、裂隙密集段可能有水,
也可能无水,总体来说,由于岩体中渗透的裂隙性,钻孔中肯定只有小部分区段有水(一般在断层、密集节理带产出部位)。
这样,通过测量可以把地层分为含水段与不含水段,再结合地球物理勘探测量,确定出地层的含水部位(裂隙带)与不含水部位(与水文地质中的找水勘探类似)。
以此资料作为岩体稳定性分析的依据,要准确可靠得多。
含水带确定之后,可以根据含水带的分布特点,用裂隙渗透的原理,来确定地下水对岩体稳定性的影响。
以最简单的边坡平面破坏模型为例,其计算如下:
边坡滑面裂隙带宽d,长为l,全滑面上的水头差为h,则地下水作用力为:
j=(h/l)·γw·d·l=h·γw·d
此即为裂隙带上的总渗透力,平行于滑面,方向向下,作为下滑力参与计算,而滑面上计算应力时不再计及地下水浮力。
边坡的安全系数为:
式中w———滑体的总重量;
α、φ、c———分别为滑面倾角、内摩擦角和粘聚力。
这样算出的地下水对岩体稳定性的影响,比之用浸润线(图2中虚线)计算的影响要小得多。
4结论
岩土工程问题中,地下水问题占有相当重要的位置,准确合理地查明地下水位,不仅使资料的可靠程度更高,而且可更好地利用岩土体的潜在能力。
(1)岩体中地下水的确定,可以用裂隙渗流的
理论对待,先找出含水带,再根据有水带的形态确定地下水的影响。
对于干旱、半干旱地区这样做更为重要。
(2)土体中地下水的确定,在勘察中应注意是否有隔水层,各含水层是否贯通。
为此,需设计一种双向水压计进行水压测量。
若含水层不贯通,则要特别注意分层确定各层的水位。
地下水位不同,建筑基础的设计可能会有质的差别,如前述抗拔桩基础,完全可以免掉。