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专栏施工技术
基坑开挖降水地表沉降计算
口韩昂忠周柏申
摘要:基于竖向渗流假定和有效应力原理研究了基坑开挖降水引起的坑内外土中应力变化及周围地表沉降
计算方法,推导了竖向有效应力和沉降计算公式。分析表明,地面沉降的大小取决于坑外降水深度和坑内外水
头差,也与土层的渗透性密切有关;加固坑底土层并使其渗透性降低能有效地减少坑外地表沉降。
关键词:基坑开挖:降水:有效应力;地面沉降
如何计算基坑开挖降水引起的坑外地表沉降是工程界密蛙,设被动区的总水头为:
切关注的重要问题【~。由于该问题的复杂性,对此至今仍少见△≤
简便有效的计算方法和公式。本文基于一维竖向渗流假定并运由边界条件:儿一△,结合式得:
用土力学基本理论和稳定渗流理论,分析了由于基坑降水引起
的基坑主动区和被动区土中竖向有效应力的变化,进而提出了一可
相应的地表沉降计算公式。假设、处的水头和流速是连续的,即:
基坑降水引起的地面下沉的原因分析
一一
研究表明,基坑降水引起地面下沉的主要原因是:降水使则有:
地基中的有效应力发生了变化。一方面,坑外降水使主动区土
—。
中竖向自重应力增大;另一方面,降水引起的坑内外水头差使

地基中发生了从坑外向坑内的渗流,从而也增加了主动区土中
即:
的有效应力。这两部分附加的竖向应力就使坑外地面发生沉降。
降水前后土中有效应力分析导:
解得:
在基坑工程中,降水除了会使坑外土中的自重应力增大
外,坑内外水头差的存在将引发土中渗流,从而也使土中有效一:一二
应力发生变化,现分析如下。
把式代入、式有:
】】
一一
,式就转化为文献】所给的单层土中一维稳
定渗流条件下主动区中总水头的计算公式:
图基坑降水引起的坑内外土中的应力变化分析简图:二
图所示为一基坑。假设坑外土体在坑内外水头差△的根据太沙基有效应力原理,可得到主动区土层地下水位面
作用下沿竖直方向发生稳定的一维渗流。地下水位以下主动
以下深度处竖向有效应力为:
区、被动区土层的厚度分别为、一厶:渗透系数分别为、’
盯【】:
;饱和重度;浮有效重度分别为‘、‘’.
:地下水位面以上土层厚度设为。,天然重度为。。’『

,式就转化为:
记地下水位面以下深度处的总水头为,有效应力为

‘。可以建立以为变量的一维稳定渗流的控制方程: :。。

: 此即文献【】的单层土中有效应力的计算公式。
理被动区的有效应力为:
方程的解为: 盯。
盯】一惶—一【】
,,一,
设主动区总水头为:
上述分析表明,基坑程降水引起的地下水渗流使主动区
..
土中的渗透有效应力增加。
由边界条件, ; ,结合式得
基坑工程降水引起的地面沉降计算公式
,
如图所示,设某基坑降水前后坑外水位高度分别为。

广东科技总第期
施工技术专栏
/,口/原\地下木∥位\\·:。从以上各式可见,地表沉降随坑外降水深度△和坑内


一、爿外水头差△的变化而变化,且当△、不变时,随△的
口降柬后水位. 增大而增大,随的减少而减少。

因此我们可以通过减少坑内外水头差△或

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  • 时间2015-12-02