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请教地下室抗浮问题

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wei3248684 发表于 2013-3-6 10:47:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
一个地下室基坑,地层如图所示,圆砾层中存在承压水,如果假设按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)公式w.0.1进行计算,基坑底部粘土层厚度满足坑底抗突涌要求,请问基坑开挖后,承压水还会进入基坑吗?如果地下水不进入基坑则不需考虑抗浮问题。
    个人理解,(GB50007-2002)公式w.0.1所进行的计算,是假定基坑底部粘土层为绝对隔水层的前提下,将基坑底粘土层重力与承压水压力对比后,得出基坑是否会产生突涌。但我们知道粘土层不是绝对隔水层,只是渗透系数小而已,在向上的承压水压力作用下,圆砾层中的地下水应该会流入基坑中(所需时间长短而已),但由于在渗流过程中受到粘土层土颗粒间的阻力作用,最终基坑中水位h应小于H,存在一个差值△h,请问这样理解对吗?水位h是多少?,水头差△h又是多少?圆砾层中地下水流入基坑中所需时间是多少?求相关定量计算公式。相弄清该问题主要是现勘察中经常要提抗浮水位,抗浮水位高,建设成本会大幅增加 基坑.gif


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Fle_Flo 发表于 2013-3-6 11:37:55 | 显示全部楼层
你的理解是对的。
但没看到有相关定量计算。
同求。

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楚八怪怪 发表于 2013-3-6 12:02:54 | 显示全部楼层
△h水头损失,应该存在,理论上可能有相关计算,但实际上很难准确。

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zsx1234567 发表于 2013-3-6 15:12:02 | 显示全部楼层
达西定律不能解决吗?
要不现场做个实验,当一个课题研究一下

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z2004 发表于 2013-3-6 16:36:29 | 显示全部楼层
我觉得,对这个基础产生浮力的应该是潜水,不是承压水。下面的承压水并没有直接作用在基础上。如果作为承压顶板的粘性土渗透性很小,就可以忽略承压水对基础的影响。如果该层粘性土的透水性较大,那它就不是隔水层。
楼主说,在向上的承压水压力作用下,圆砾层中的地下水应该会流入基坑中(所需时间长短而已),但由于在渗流过程中受到粘土层土颗粒间的阻力作用,最终基坑中水位h应小于H,存在一个差值△h。我觉得没有差值,因为只要有水头差,按照达西定律,就有渗流。粘土层土颗粒间的阻力应反映在渗透系数上,反映在时间上。因为一般粘性土的渗透系数在10的-6~-8次方厘米/秒,所以上升地很慢。另外,即使到了基础这一块,由于粘性土的特点,自由水也是相当少的,多是结合水。结合水产生不了浮力。

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ljmtidilgw  在2013-3-6 17:50  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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ljmtidilgw 发表于 2013-3-6 17:57:43 | 显示全部楼层
我觉得大家都说得对!
* 首先,△h水头损失考虑成0比较合理,取几厘米又有什么工程意义?因此,楚八怪怪说的对。
*  z2004分析得很有道理,如果您这个场地泥岩层以下还有巨大的水头压力的承压含水层,承压水头高出地面数米,抗浮压力还要考虑吗?这个在盆地或有向斜构造的含水层很普遍,还经常有喷泉!

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ljmtidilgw 发表于 2013-3-6 18:04:59 | 显示全部楼层
因此,最终可能需要您对基坑底板以下粘土层以下参数需要研究下,在定夺:
* 粘土层厚度:是1米,还是10米
* 粘土层的渗透性: 这个一般是远远<10E-7m/s,否则不要考虑是相对隔水层。
* 基坑及周边+10米范围,粘土延伸性如何?
* 粘土层有没有薄砂层?
* 将来会不会打桩或立柱穿越粘土层到沙砾石层?

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有见地  详情 回复 发表于 2013-3-15 11:35

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www2002  在2013-12-11 18:22  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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龙兴关外 发表于 2013-3-6 18:18:03 | 显示全部楼层
需要明确粘土层的渗透系数。

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xxm564 发表于 2013-3-6 23:56:35 | 显示全部楼层
进来学习学习  

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Fle_Flo 发表于 2013-3-7 00:16:31 | 显示全部楼层
5楼的朋友有较深入的思考,但仍不够清晰。我在这里分解一下。
上面几楼也有多位朋友谈到达西定律。
须知,达西定律讲的是渗流,是讲水在土中怎么流动的,讲的是水在行进的过程中克服九九八十一难,累的精疲力尽的故事。
而抗浮,一般考虑的是静水压力,无法用达西定律,静水压力用的是连通器原理:讲的是只要水是互通的,连通器两侧水位相等。讲的是一个有后台的人,不管道路怎么曲折,只要有道路,就回悄没声的爬上高位的故事。
这是两个故事。

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Jimmy  在2013-3-8 05:56  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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Fle_Flo 发表于 2013-3-7 00:42:28 | 显示全部楼层
把这两个故事组合起来的故事是这样的:
一个U形管连通器,往里面塞一段粘土,从左边注入水并保持其液面位置。
那么故事的结果我想大家都会猜到,那就是达西会拉着些水慢慢流过粘土段,从右侧渗出来,并最终使右侧液面与左侧平齐,并在这一刻,达西退场。

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Fle_Flo 发表于 2013-3-7 00:48:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 Fle_Flo 于 2013-3-7 00:58 编辑

回到本案中,楼主给的图非常好。
我们就假定那个承压水头千万年都是恒定的,各地层界面也都是水平的并无限的。
取基坑底面某位置A、取圆砾层顶面位置B。那么,A、B间是否有水头差?这其实是个问题。
换个问法就是,问达西在以下三个时间在不在AB之间这个现场?
(1)基坑开挖前的原始状态;
(2)基坑开挖后的坑口大开状态;
(3)建筑完成、基坑回填后70年或700年时。
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楚八怪怪 发表于 2013-3-7 07:59:38 | 显示全部楼层
按11楼说法,经过漫长的达西路径,基坑内水头最终还是会和承压水头平齐。也就是结构使用期间,还是要按承压水位考虑抗浮。
浮力是体积力,如果基底为该基本不透水(或透水性极小)的粘土,且基底与该粘土密贴,基底面上不受浮托力,可以考虑浮力折减?
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leewenbo 发表于 2013-3-7 08:54:13 | 显示全部楼层
是否可以打抗浮锚杆?
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ljmtidilgw 发表于 2013-3-7 19:28:30 | 显示全部楼层
大家跑题了,讨论渗流,请下以下帖子里跟帖:

渗流问题大讨论与汇总
http://www.eswnman.net/thread-800-1-1.html
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gengdk 发表于 2013-3-8 08:07:58 | 显示全部楼层

需要明确粘土层的渗透系数。
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Fle_Flo 发表于 2013-3-8 14:20:32 | 显示全部楼层
本帖最后由 Fle_Flo 于 2013-3-8 14:27 编辑

看来没有几个人真正对理论感兴趣,哪怕是最基本的理论。

那么,来点所谓应用的。
1. 《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004
8.6.2 场地地下水抗浮设防水位的综合确定宜符合下列规定:
1 当有长期水位观测资料时,场地抗浮设防水位可采用实测最高水位;无长期水位观测资料或资料缺乏时,按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定;
2 场地有承压水且与潜水有水力联系时,应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响;
3 只考虑施工期间的抗浮设防时,抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。

本条条文说明讲:
8.6.2 提供准确的抗浮设防水位是本节的重点。当地下水属潜水类型且无长期水位观测资料时,如果仅按勘察期间实测水位来确定抗浮设防水位,不够确切,应结合场地地形、地貌、地下水补给、排泄条件和含水层顶板标高等因素综合确定。我国南方滨海和滨江地区,经常发生街道水浸现象,抗浮设防水位可取室外地坪标高。若承压水和潜水有水力联系时,应分别实测其稳定水位,取其中的高水位作为抗浮设防水位。

2. 同样是《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004
8.6.5 地下室在稳定地下水位作用下所受的浮力应按静水压力计算,对临时高水位作用下所受的浮力,在黏性土地基中可以根据当地经验适当折减。

本条条文说明讲:
8.6.5 地下室所受浮力应按静水压力计算。即使在黏性土地基或地下室底板直接与基岩接触的情况下也不宜折减。因为地下室所受地下水的浮力是永久性荷载,不因黏性土的渗透性差而减小,即使地下室底板直接与基岩接触的情况下,由于基岩总是存在节理和裂隙等,且混凝土与基岩接触面也存在微裂隙,静水压力也不宜折减。如因暴雨等因素产生的临时高水位而引起的浮力,当地下室位于黏性土地基且地表水排泄条件良好时,可乘以0.6~0.8的折减系数,其他条件下不宜折减。

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Fle_Flo 发表于 2013-3-8 14:45:01 | 显示全部楼层
本帖最后由 Fle_Flo 于 2013-3-8 15:33 编辑

这两条已经很明确且准确地应用了10、11楼讲的两个定律。

接着11楼的故事。达西摇身一变,消失的无影无踪,在达西原来的位置,一个连通器闪亮亮相。故事到这里,讲完了大家关心的第一个核心问题:水位。但这个故事并没有结束。正在此时,阿基米德来了,阿基米德带着在浴缸中洗澡的故事。这就是大家关心的第二个核心问题:浮力。

这是理论。
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Fle_Flo 发表于 2013-3-8 14:57:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 Fle_Flo 于 2013-3-8 15:32 编辑

但是注意:
《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004
是在条文中讲:“场地有承压水且与潜水有水力联系时,应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响;”但并没有讲“取其中的高水位作为抗浮设防水位”,而是放到条文说明中将这句话。
另外,再讲折减时,也是“不宜”折减,而不是“不得”折减,或更严。

规范中并没有把话说死,这是因为,粘性土中的水压确实没那么高,因为阿基米德的实力在粘性土中确实得不到充分发挥。会有一个差值。这个差值叫不叫“水头差”,我认为可以叫。
这就形成了楼主所贴的那个图。
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Fle_Flo 发表于 2013-3-8 15:02:20 | 显示全部楼层
楼主讲的问题其实是一个很有意思的问题。
关于帕斯卡的实力在粘性土中如何发挥的问题,见过零星的几篇论文,还是有学者在做深入研究。

因此,在这里又可以回到2楼我说过的:但没看到有相关定量计算。同求。
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