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深基坑工程——第十章基坑降水设计讲解
第十章 基坑降水设计;主 要 内 容;*;保证地下结构的安全施工(干槽作业)
防止工程事故:流砂、管涌、坑底失稳
提高边坡的稳定性
减少板桩和支撑的压力
改善基坑和填土的砂土特性
工程降水不当引起的工程事故的比例很大;;;有关降水的基本概念;有关降水的基本概念;土层渗透系数参考值;*;地下水的不良作用与防范措施;潜蚀;潜蚀;反滤层构造;定义
指土的松散颗粒被地下水饱和后,在渗透力即水头差的作用下,产生的悬浮流动现象
发生地层
粉细砂地层
工程意义
突发性、工程危害大;用抽水机在基坑底明排水; 上海、广东、江苏、山东、浙江等地均有多雨季节,地下水充沛,基坑土方开挖时排水或降水不当,均有可能造成支护结构失效坍塌事故。;流砂的形成原因
水力坡度大,流速大冲动细颗粒使之悬浮
饱和时胶体颗粒吸水膨胀,土颗粒密度下降,能悬浮流动
砂土在振动作用下结构破坏,体积缩小,土颗粒悬浮于水而流动
流砂形成的条件
水力坡度大,渗透力超过土颗粒重量使之悬浮时,达到临界水力坡度;砂土孔隙度大
砂土渗透系数愈小排水性能差,愈易形成流砂
砂土中含有较多的片状矿物,易形成流砂
流砂的防止措施
人工降低地下水位
采用地下连续墙截水
设置帷幕
水下开挖
其他方法:冻结法、化学加固等;井点降水防止流砂;定义
指疏松的砂土层时,地基土在具有一定渗透速度(水力坡度)的水流作用,其细小颗粒被冲走,土中孔隙逐渐增大,形成细管状渗流通道,从而掏空地基或坝体,使之变形、失稳,此现象为管涌。
产生条件
土中粗、细颗粒粒径比D/d大于10
土的不均匀系数d60/d10大于10
两种相互接触土层渗透系数比k1/k2大于2~3
渗透的水力坡度大于临界水力坡度;;*;突涌形式
基底顶裂,出现网状或树枝状裂缝,地下水涌入,带出下部土颗粒
基底发生流砂现象,边坡失稳,地基悬浮流动
基底发生类似于“沸腾”的喷水现象,使基坑积水,地基土扰动
突涌产生条件与防治措施
承压水层顶板厚度:
减压井;基坑突涌;*;降水方法的分类;降水技术的发展;井点类型及适用范围;降水方法——明排法;降水方法——明排法;降水方法——明排法;1-排水明沟;2-集水井;3-离心式水泵;
4-设备基础或建筑物基础边线;
5-原地下水位线;6-降低后地下水位线 ;当基坑侧壁出现分层渗水时,可按不同高程设置导水管、导水沟等构成明排系统;当基坑侧壁渗水量较大或不能分层明排时,宜采用导流降水方法。降水井的深度应根据设计降水深度、含水层的埋藏分布和降水井的出水能力确定。;基坑明排适用于土层比较密实,坑壁比较稳定(细粒土边坡不易被渗流冲刷而产生塌方),基础埋深较浅,降水深度不大,不易发生流砂、管涌的工程。;井点法降水根据井型的不同进行分类:
轻型井点
喷射井点
电渗井点;降水方法——轻型井点; 在地下水丰富地区,当土的渗透系数为0.1~1m/d时,常采用轻型井点降水。;*;轻型井点全貌图;二级轻型井点;降水方法——轻型井点;线状布置;封闭状布置;*;降水方法——轻型井点; 轻型井点降水系统构成; 真空泵; 轻型井点降水;滤管构造;真空泵原理;射流泵原理;*;喷射井点;电渗井点;电渗井点;引渗井点;引渗井点;管井法;管井井点构造;管井井点构造;管井井点构造; 基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法,优点是施工速度快,相对措施费用不高;缺点是周边场地要空旷,开挖和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。; 管井井点管; 管井井点施工时,先用小型钻机钻孔或水冲成孔,插入井点管后,在管四周填入砂滤料,井内放入潜水泵。;钢管深管井井点;*-164;*;*;大口径井降水;大口径井构造;辐射井降水;*;有关降水的基本概念;各种地下水的垂直分布;降水的基本概念;水井的分类;地下水向井的运动特征
(1)水位降深:从井中抽水时,井周围含水层中的地下水向井中运动,井中和井附近的水位降低。设某点(x,y)的初始水头为H0(x,y,0),抽水t时间后的水头为H(x,y,t),则该点的水头降低值为s,s= H0(x,y,0)- H(x,y,t),将 S称为水位降深,简称降深。
(2)水位降落漏斗:水位降深S在不同的位置上是不同的,井中心降深最大,离井越远,降深越小,抽水井周围总体上形成的漏斗状水头下降区;
(3)影响半径是从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向距离。;降水工程设计;降水工程设计;某基坑及井群平面布置图;降水工程设计—降水方法选择;常规降水方法适用条件;Dupuit假设;完整潜水井
取不透水层顶面为x轴,井轴为y轴,则降落漏斗任意横剖面的面积表达式为:;将(a)式代入可得:;当x=r时,y=h(r为水井半径,h为井内水位距不透水层距离)。
令水位降低值S=H-h,则得:;降水工程设计—基坑涌水
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