地基土性质对地下水浮力影响试验研究

摘要

随着地下空间的发展，基坑的开挖深度也越来越深，地下水引起的工程抗浮问题逐渐成为人们关注的焦点。但是在某些工程中对地下水浮力的监测结果显示，建筑物受到的实际浮力小于按照传统的方法计算得到的地下水浮力，因此仍按照传统方法计算地下水浮力并进行抗浮设计，就可能会造成工程经济和时间的浪费。而在设计过程中对地下水浮力进行折减的方法在工程规范中虽然有规定，但不够明确，如果盲目的对浮力进行折减很可能引起抗浮事故。为向工程提供参考依据，对地基土如何影响地下水浮力进行研究显得尤为重要。 由模型试验结果得知：在粘土地基中，建筑物基底和地基的接触面四周封闭时，渗流速率、孔隙水压力、渗流能量等均受到较大影响，而开放工况则不然。此外，通过比较渗透数量级分别为10-5cm/s、10-6cm/s、10-8cm/s的粉土地基、灰土地基、粘土地基的渗流和浮力变化规律。发现在三种地基中均表现为实测浮力<孔隙水浮力<理论浮力，其中渗透系数越小的地基对孔隙水浮力和实测浮力的折减也越大。但这种折减效果会随着渗流水位的增加而逐渐减弱，并趋于稳定。将浮力折减系数随地基渗透系数变化规律进行拟合，发现呈线性增长的关系。最终粉土地基的折减系数为0.85~0.94，灰土地基为0.75~0.79，粘土地基为0.63~0.70。由微观试验结果分析可知，地基中的孔隙面积是影响浮力折减的主要原因，其中低渗性地基渗流前后颗粒结构一直较为紧密，孔隙增大情况相对于高渗性地基较弱，所以在渗流水位较高时仍能对浮力造成较为可观的折减。因此建议工程中遇到低渗性地基或一般性渗透地基但渗流水位较低时，应该考虑浮力适当折减，但前提是做好基坑肥槽的回填和防渗。

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Experimental study on the influence of

Abstract

第一章 绪论

1.1选题背景及意义

1.2选题依据

1.3国内外研究现状

1.3.1渗流理论研究现状

1.3.2孔隙水压力研究现状

1.3.3地下水浮力计算研究现状

1.4提出问题

1.5研究内容及思路

1.5.1研究内容及目的

1.5.2研究思路

第二章 地下水渗流理论和浮力计算分析

2.1前言

2.2地下水埋深对浮力的影响

2.2.1地下水的赋存状态

2.2.2建筑物底板位置对浮力计算影响

2.3渗流理论

2.3.1流体连续性方程

2.3.2达西定律

2.3.3渗流能量耗散原理

2.4地下水浮力计算

2.4.1阿基米德定律

2.4.2有效应力原理

2.5本章小结

第三章 模型试验设计及试验结果

3.1前言

3.2模型箱设计制作

3.3地基土设计及制作

3.3.1地基土基本参数

3.3.2地基土粒度分析试验

3.3.3地基土夯填方法

3.3.4地基土渗透系数测定

3.4模型试验仪器介绍及校核

3.4.1激光测距仪、微型传感器和采集卡

3.4.2试验仪器校核和埋置

3.5模型试验原理及结果

3.5.1模型试验方法及原理

3.5.2砂土地基模型试验结果

3.5.3粉土地基模型试验结果

3.5.4灰土地基模型试验结果

3.5.5粘土地基模型试验结果

3.6本章小结

第四章 试验结果及分析

4.1前言

4.2地基土渗透系数对浮力的影响

4.2.1渗流水位下降速度分析

4.2.2孔隙水压力传递与浮力形成分析

4.2.3理论浮力、孔隙水压力和实测浮力关系分析

4.3渗流水位对浮力的影响

4.4渗流路径对浮力的影响

4.4.1渗流水位下降速度分析

4.4.2孔隙水压力传递与浮力形成分析

4.4.3理论浮力、孔隙水浮力和实测浮力关系分析

4.4.4两种渗流路径的浮力折减系数

4.5地基土微观结构对浮力的影响

4.5.1地基土微观结构试验

4.5.2粉土地基渗透前后孔隙变化

4.5.3灰土地基渗透前后孔隙变化

4.5.4粘土地基渗透前后孔隙变化

4.5.5地基土微观结构对浮力影响机理分析

4.6本章小结

第五章 结论及与展望

5.1结论

5.2研究不足与展望

参考文献

在学期间的研究成果