北京地区土中水对地下结构的浮力研究

摘要

城市地下空间的开发使建筑物的基础埋深不断加大，随之而来产生大量地下水问题，由它产生的浮力对地下结构的影响尤为显著。由于不同地区的土层分布差异较大，且建筑物的类型、结构和基础埋深等各不相同，地下水的赋存和渗流形态对基础工程的影响日渐突出。目前设计人员虽已对浮力问题引起了足够的重视，却因缺乏地下结构浮力研究的理论依据及可操作的设计方法和实测依据，对于抗浮问题的设计和评估，目前尚没有很好的办法，因而不易准确确定地下结构所受浮力荷载的大小。这样致使地下结构设计不是造成安全隐患，就是引起经济浪费。 本文在充分研究现有成果基础上，运用数值模拟的方法对一些较为有说服力的室内及原位测试实验进行了数值模拟，并为合理计算作用于地下结构底板上的浮力荷载提出一种新的设计方法，进而使基础抗浮设计可以在安全的前提下能够有效地节省工程投资。首先，本文系统地分析了地下水赋存、运移和渗流特征以及地下水动态变化规律；其次，较为系统的介绍了室内模型试验及原位测试实验。研究了不同土层及含水层组合条件下，不同土质类型中孔隙水压力传递规律及模型底板上的浮力变化规律，进而对浮力的作用机理进行了分析。同时找出不同土层中孔隙水压力的分布规律及其与理论静水压力的对应关系，分析不同含水层间的水力联系规律，对地下结构上的浮力作用机理做了进一步的研究；最后，依据室内和现场试验的研究成果，运用GeoStudio地下水渗流模拟软件对较为典型的几种情况进行了模拟，比较客观的反映了渗流作用的情况，验证了实验结果的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的工程背景及研究意义

1.2国内外研究现状及研究成果

1.2.1土中孔隙水压力传递机理研究现状

1.2.2渗流问题机理研究及现状

1.2.3基础抗浮研究现状及当前采用的主要抗浮措施

1.3本文的研究内容与技术路线

第2章 地下水对地下结构作用的试验研究综述

2.1引言

2.2室内模型试验

2.2.1试验的力学原理

2.2.2土样的选取和制备

2.2.3试验主要结论综述

2.3原位试验研究成果

2.3.1洼里小区地下车库工程

2.3.2北辰小区B1区地下车库工程

2.4本章小结

第3章 结构模型模拟计算分析

3.1计算软件简介

3.2多层土工况下的数值模拟

3.2.1数值模型的建立

3.2.2数值模拟过程

3.2.3数值模拟结果

3.3洼里小区K1号孔数值模拟

3.3.1数值模型的建立

3.3.2数值模拟过程

3.3.3数值模拟结果

3.4北辰小区B1区地下车库工程数值模拟

3.4.1数值模型的建立

3.4.2数值模拟过程

3.4.3数值模拟结果

3.5本章小结

第4章 成果总结及设计应用

4.1试验及模拟成果总结

4.2试验成果在设计计算中的应用

4.2.1工程概况

4.2.2工程地质条件

4.2.3水文地质条件

4.2.4荷载条件

4.2.5抗拔桩单根承载力设计值计算

4.2.6抗拔桩桩身结构设计

4.2.7群桩抗拔整体稳定性验算

4.3本章小结

第5章 结论与展望

5.1主要结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致 谢