中鐵地下基坑工程滲漏水問題

地下基坑工程

——水問題

水問題目錄滲透性滲透力土粒滲流j滲流量1基坑工程水問題圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)量稍有不慎，水會引發(fā)險情滲漏水突涌承壓水引起突涌破壞管涌不打井點或井點失效后，管涌滲水降水不到位，影響施工滲流改變土體參數(shù)、應(yīng)力狀態(tài)的變化滲流滑坡水土流失孔隙水在水頭差作用下滲透：水通過土孔隙流動的現(xiàn)象滲透性：土允許水流透過的性質(zhì)造成水量損失，影響工程引起土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)變化討論水在土體中的滲透性及滲透規(guī)律，滲透力及滲透變形等問題。2.1滲流中的水頭與水力坡降2土的滲透性2.2達(dá)西定律2.3滲透系數(shù)的測定及影響因素2.4層狀地基等效滲透2.5流網(wǎng)碎散性多孔介質(zhì)三相體系孔隙流體流動能量差土顆粒土中水滲流概述滲流量滲透變形土石壩防滲斜墻及鋪蓋浸潤線透水層不透水層土石壩壩基壩身滲流滲水壓力滲流量滲透變形透水層不透水層基坑板樁墻板樁圍護下的基坑滲流滲流量透水層不透水層天然水面水井滲流漏斗狀潛水面Q影響范圍降水深度原地下水位滲流時地下水位渠道滲流滲流量ABL透水層不透水層基坑板樁墻2.1滲流中的水頭與水力坡降A(chǔ)BLh1h2zAzBΔh00基準(zhǔn)面水力坡降線總水頭－單位重量水體所具有的能量z：位置水頭，重力勢p/γw：壓力水頭，壓力勢V2/(2g)：流速水頭≈0，動能A點總水頭：B點總水頭：總水頭：水力坡降：水頭差：測管水頭水力坡降：沿滲透途徑水頭損失與相應(yīng)滲透途徑長度比值。水流經(jīng)過單位長度滲透路徑為克服摩擦力所耗失的機械能。試驗前提：Δh↑，Q↑A↑，Q↑

L↑，Q↓斷面平均流速水力坡降試驗結(jié)果試驗條件:

h1，A，L=const量測變量:

h2，V，TΔh=h1-h2Q=V體/T2.2達(dá)西定律LAh1h2Q透水石1856年法國學(xué)者Darcy對砂土的滲透性進行研究達(dá)西定律層流達(dá)西葉定律駕：在層流宅狀態(tài)的湊滲流中簽，滲透仍速度v與水力再坡降i的一次妖方成正鋪比，并仇與土的滲性質(zhì)有須關(guān)滲透系趴數(shù)k:反映鄉(xiāng)豐土的篩透水錄性能黃的比跟例系那數(shù)，解其物傲理意逮義為坦水力撥坡降i＝1時的饑滲流賭速度熄，單涉位：cm哀/s緣瑞,熔m/扣s,派m搜/d換ay，(水力隊坡降殼無因罩次的)滲透速例度v：土體緞試樣溪全斷茫面的批平均囑滲流漲速度愛，也盈稱假庫想滲歷流速譽度其中襪，Vs為實真際平浩均流養(yǎng)速，堪孔隙衛(wèi)斷面含的平借均流嫩速？？實際理想可模型QQ’模型韻簡化汁：同一斷萌面Q=Q廁’所受臉阻力責(zé)相同壓力P=P釀’相同PPAAs表觀蝴流速呢（出舌逸流繪速）v=層Q/肅A實際咽流速洞（方指向、耍大小澆各點毫不同詳）流速（勢滲透流徑速）vsAvv：假想卸滲流速挎度，土滾體試樣難全斷面矮的平均兩滲流速恨度vs：實炒際平委均滲燒流速尚度，薪孔隙折斷面?zhèn)钠节A均滲礙流速磁度平均隨流速負(fù)與實輪際流漲速的亞關(guān)系Q=示vsAvQ=v崇A達(dá)西定充律是描冠述層流判狀態(tài)下增滲透流守速與水宣頭損失班關(guān)系的枝規(guī)律，已即滲流藏速度v與水漁力坡懼降i成線性奮關(guān)系只適用女于層流范圍。杰在土木毯工程中斜，絕大禁多數(shù)滲雕流，無奪論是發(fā)靈生大多棵數(shù)砂土杰中或一飲般的粘扣性土中呢，均屬宅于層流監(jiān)范圍，攝故達(dá)西槍定律可攻適用。v=歲ki適用槐范圍紊流誼？？層流！置！土類滲透系數(shù)k(cm/s)滲透性純礫>10-1高滲透性中、粗砂、礫砂10-3~10-1中滲透性細(xì)砂10-5~10-3低滲透性粉土、砂與粘土混合物10-7~10-5極低滲透性粘土<10-7幾乎不透水層流雷諾恥數(shù)Re＜1-1墓0層流Re＞100紊流100＞Re＞10過渡區(qū)流線不蕉相交流線址相交腔，旋每渦層流紊流v-平均過流速d-土平淋均粒常徑η-粘滯系狗數(shù)v=k刊i在粗梨粒土宇孔隙飾中，龜水流揪形態(tài)半可能揉會隨塊流速壺增大轟呈紊嘉流狀處態(tài)，局滲流僚不再艙服從慮達(dá)西藥定律雷諾枯數(shù)粗粒院土：礫石類此土中的剖滲流不籍符合達(dá)址西定律vcrivovcrivoi0兩種特艇例粘性土澤：致密合的粘奴土i>短i0,懷v=塘k(乎i歡-邊i0)不適躲用范言圍紊流室內(nèi)試煎驗測定兵方法野外叫試驗員測定已方法常水純頭試沃驗法變水頭王試驗法井孔抽答水試驗井孔猴注水兄試驗2.至3滲透楚系數(shù)腿的測光定及捷影響招因素滲透系享數(shù)的大察小是直走接衡量愛土的透肉水性強顆弱的重捐要力學(xué)埋性質(zhì)指傷標(biāo)。結(jié)果整寫理試驗崗條件:Δh，A，L=磨co節(jié)ns厲t量測拜變量:V，ti=Δ熄h/LV=簽Qt勒=v肺Atv=k目i適用土昂類：透水友性較煌大的誼砂性口土hL土樣AVQ透水性怕較小的士粘性土?室內(nèi)濤試驗1不變的綿水頭差模型罰簡化忽：常水頭束試驗試驗裝畢置：如圖試驗條表件:Δh變化，A，L=c伴ons急t量測籮變量:Δh，t土樣At=t1h1t=t2h2LQ水頭測管開關(guān)a室內(nèi)試干驗2變水頭再試驗結(jié)果整足理:理論育依據(jù):t時刻：ΔhdtdhdVe=-破ad舞hdVo=k幅iA跑dt芽=k抖(Δh/辟L)A床dtdVe=dVo流入量：流出宇量：連續(xù)同性條番件：-ad暖h=韻k(Δh六/L葛)A誼dt選擇幾涉組Δh1,Δh2,稅t，計歐算相桑應(yīng)的k，取平城均值土樣At=t1h1t=t2h2LQ水頭測管開關(guān)ahdhtt+dt優(yōu)點：瘋可獲得擁現(xiàn)場較拼為可靠繼的平均摘滲透系第數(shù)井抽水量Qrdhdrh不透水消層地下水位≈測壓管水面r1r2h1h2觀察井A=蘿2πrhi=d注h/d滅r缺點：毫費用較它高，耗芳時較長積分野外試申驗井半舒徑降水影舉響半徑井的艷水深Hh0r0公式1R公式2抽/注水試啄驗粒徑大欺小及級段配孔隙龜比礦物成伯分結(jié)構(gòu)飽和投度（唯含氣麻量）水的動慎力粘滯張系數(shù)K影響因排素是土閃中孔欣隙直儉徑大搖小的仙主要材影響說因素膚；因辛由粗棋顆粒伶形成逮的大歷孔隙鞋可被牲細(xì)顆鄙粒充管填，姥故土碼體孔庫隙的董大小裁一般鞭由細(xì)且顆粒撈所控刺制。是單位舌土體中勒孔隙體標(biāo)積的直越接度量襪；對于石砂性土動，滲透伍系數(shù)k一般宰隨孔孟隙比e增大而殊增大。對粘扇性土嘉，影拋響顆姐粒的姥表面志力；缺不同紋粘土慘礦物衰之間肚滲透宜系數(shù)意相差蹲極大頂，其過滲透波性大爆小的條次序往為高楚嶺石>伊里石>蒙脫希石；渣塑性嘗指數(shù)Ip綜合反距映土的化顆粒大軌小和礦儲物成份丑，常是館滲透系吼數(shù)的參叫數(shù)。影響烈孔隙爬的構(gòu)疊成和塵方向敞性，捏對粘虜性土益影響限更大暗；在圓宏觀瞎構(gòu)造冒上，佛天然滔沉積鏟層狀秧粘性湖土層蝦，常吵使得k水平﹥k垂直；在微及觀結(jié)構(gòu)先上，當(dāng)杜孔隙比擋相同時艘，凝聚池結(jié)構(gòu)將點比分散眼結(jié)構(gòu)具密有更大告的透水夏性。粒徑大姜小及級配西度結(jié)構(gòu)礦物成馬分孔隙星比土粒健特性飽和劉度sr(%)滲透惕系數(shù)k(1嘉0-3cm詢/s束)876543280止9辟0晌100飽和襖度的奔影響流體粘鄙滯性的豈影響溫度高粘滯寄性低滲透系脫數(shù)大封閉惹氣泡撒對k影響五很大跟，可較減少摩有效嫁滲透榮面積衡，還厭可以顧堵塞潔孔隙在的通軍道流體牧特性x不透腔水層條件:等效穗滲透希系數(shù):L1122水平滲屑流2.尋4層狀地向基等效嫁滲透xzv承壓延水條件:等效銜滲透缸系數(shù):vi=薦ki(Δhi/Hi)豎直緊滲流按層厚跡加權(quán)平沿均，由洗較大值?？刂频箶?shù)層薯厚加權(quán)占平均，駐由較小祖值控制算例井點團降水藝原理降水井跨原理止水帷剛幕+降水賢井回灌井迅原理降水登適用刊范圍流網(wǎng)辰及其菜特性流線殼和等覆勢線電正交流網(wǎng)炭中每雹一網(wǎng)褲格的物邊長辮比為常幕數(shù)，輪通常程取為1流網(wǎng)貨中相稅鄰等齒勢線坊間的堂勢函數(shù)（州水頭）芽差不變各流槽精的滲流榮量相等在流苗場中訊，流感線和帆等勢盒線（漁等水沾頭線嗓）組羅成的猾網(wǎng)格項稱為鳴流網(wǎng)H=H1-H20H1H2不透水層lsabcdefgh2.5流網(wǎng)流網(wǎng)制識別H=H1-H20H1H2不透水層f測管水倡頭h確定固流速確定流賴量水力駝坡降hhhH1-hH1H1-2hqqqq流道墳數(shù)2.5流網(wǎng)流網(wǎng)瀉應(yīng)用典型流轎網(wǎng)分析接近壩絡(luò)底，流疑線密集揪，水力想梯度大火，滲透完速度大遠(yuǎn)離托壩底譽，流置線稀絕疏，貸水力礦梯度披小，考滲透舒速度清小3滲流量水井是動最為常峰見的集孤水（地園下水）向建筑物相。①根旺據(jù)井秤徑的腦大小眠和開襲鑿方糟法的真不同另，分衡為筒盒井和劃管井超。②按環(huán)含水肯層埋析藏條蘭件分醋為：峽潛水刑井和商承壓史水井綁。③按摩水井步進入涼含水荷層的設(shè)深度某分為化完整喚井和拘不完瞧整井杏。水井完整井不完整班井不透水大層水井18雕63年法穴國水鴨力學(xué)租家裘討布依(D騰up赴ui碰t)首先應(yīng)頁用直線蜂滲透定刷律研究以了地下卷水向完督整井的詳穩(wěn)定運眼動規(guī)律杯，推導(dǎo)承出了著加名的裘炕布依(D支up哭ui博t)公式籌。1.1公式推徑導(dǎo)時的偷假定條耀件①地下水可運動為河穩(wěn)定流攀，符合償達(dá)西定予律，即圓：Q＝KFI；②含水屢層均涂質(zhì)、確等厚逮，各蒸向同營性；③含水捉層的翠隔水園底板創(chuàng)水平墓，天羊然水柴力坡溪度為上零；④邊界條料件為環(huán)漸形補給宣邊界(半徑扁為R)；⑤抽水井堵流量穩(wěn)鴉定不變倍。滲流量1潛水完激整井井抽水招量Qrdhdrh不透水塔層Hh0r0R降水漏曠斗初始怪水位筆面1.2推導(dǎo)滿過程地下水諷流向為射指向水鐘井中心仁的放射艱狀直線鳥，等水牌位線為巖以水井筋為中心加的同心駱圓柱面室，且：Qr1=Qr2=…包=Q搖=妖Av繭=A往ki譽=夢Ak△h/L，根據(jù)術(shù)達(dá)西鮮（Dar投cy）定層律，屑有：分離變須量：積分窮得：rdhdr不透大水層hQrhdr代入定損解條件滴：移項：或?qū)懯砍沙ｊ囉脤δI數(shù)形符式：1.逮3窗T羊hi折em但(蒂姆)公式兩個訊觀測為孔一個觀類測孔井抽水量Qrdhdrh不透水兵層Hr0RKM2.承壓幻玉完整望井2.2推導(dǎo)過喇程①地下水圍流向為廟指向水扔井中心介的放射圍狀直線朋，等水增位線為悄以水井面為中心禿的同心叔圓柱面彎，且：Qr1=Qr2=…=Q②根據(jù)達(dá)歡西（Da裁rc蠢y）定律音，式中婆，T=K嘆M寫成常逝用對數(shù)帳形式：2.占3爺Th腿ie板m(蒂姆)公式兩個觀斃測孔一個觀久測孔土類滲透系數(shù)k(cm/s)滲透性純礫>10-1高滲透中、粗砂、礫砂10-3~10-1中滲透細(xì)砂10-5~10-3低滲透粉土、砂與粘土混合物10-7~10-5極低滲透性粘土<10-7幾乎不透水不同消土質(zhì)KQ=獅vA旅=k不i由A單位窩時間霧內(nèi)流矛過某婚一段邁土體姨的流重體體月積，m3/s純礫：V總=Q仗T=遼k鉛i閣A栗T=仇0.雀1×0.3×36繼00×24×A(俱cm3)=2婚0m3細(xì)砂采：V總=10-3×20=冷0.0報2m3密實共粘土來：V總=2×10-6=報0例：烏滲水直勝徑1m，水逗力坡假降0.3，24小時伙的水榨量？4土的滲橋透變形4.1滲透力4.2滲透捐變形4.3防治塞措施土粒滲渣流j定義才：單位土鍵體內(nèi)土銜骨架所育受到的靈滲透水括流的拖肆曳力。j液=γwi大小：方向：與滲送流方嘴向一耐致作用對壁象：土骨其架4.1滲透裹力土工建筑筑物及友地基由億于滲流藥作用而鴨出現(xiàn)的躲變形或拌破壞?；咀仡愋土魍凉苡啃纬膳袟l件防治措剝施4.2滲透須變形突涌管涌傻土非管謙涌土在很巧大的危水力馳梯度羨下也千不會匆發(fā)生備管涌在不肅大的惡水力也梯度磁下就壯可以假發(fā)生疏管涌流土型管涌型粘性土無粘性新土過渡的型土只有流城土而無致管涌與土剝的顆歡粒組皮成、袍級配趕和密幟度等桃因素秋有關(guān)與密度蒸有關(guān)，溜大密度林流土，放小密度澇管涌粘性土k1<<k2砂性土k2壩體粘性舅土基耗中，敵土顆先粒間環(huán)有粘港結(jié)力頁，個充體不脹易被零沖動夏攜帶雅，在侄向上冒的滲察透作漂用下務(wù)，表層局尿部土體顆蹦粒整體判同時發(fā)廁生懸浮懇移動的現(xiàn)象滲流原因帽：4.2滲透矮變形流土i<能icr:i戰(zhàn)=icr:i>待icr:土體月處于憐穩(wěn)定籃狀態(tài)土體哄發(fā)生鑄流土數(shù)破壞土體處到于臨界勻狀態(tài)任何土衣，包括縱粘性土容或無粘揉性土,滲透坡府降大于態(tài)臨界水友力坡降積這一個哀事實，然均要發(fā)范生流土澇。即i>icr土粒任何涉土，君包括平粘性智土或足無粘認(rèn)性土,滲透坡竭降大于景臨界水告力坡降畫這一個霧事實，信均要發(fā)泥生流土賢。即i搏>icr透水層基坑板樁順墻ΔHLH1不透趕水層基坑ΔHLl1i養(yǎng)<柴icr:i>志icr:土體作處于茂穩(wěn)定樂狀態(tài)土體發(fā)野生流土籠破壞壩體原因內(nèi)因：綢土中粗鉤顆粒所齡構(gòu)成的護孔隙直駱徑必須親大于細(xì)堆顆粒的逮直徑外因：級滲透力嫌足夠大滲流過程之演示1.在滲透冶水流作瘋用下，黃細(xì)顆粒殼在粗顆音粒形成技的孔隙軌中移動找流失2.孔隙不工斷擴大絕，滲流算速度不呈斷增加椅，較粗順顆粒也戰(zhàn)相繼被失水帶走3.形成貫擴穿的滲光流通道各，造成瞇土體塌彼陷管涌4.2滲透庫變形在滲流級作用下組，一定刃級配的牧無粘性業(yè)土中的據(jù)細(xì)小顆鏈粒，通熱過較大鑄顆粒所錦形成的澡孔隙發(fā)侍生移動樓，最終甜在土中永形成與先地表貫區(qū)通的管易道。較均皆勻土（Cu≤潑10）管涌幾何條家件水力條啄件必要條熱件級配孔隙及守細(xì)粒判定非管類涌土粗粒形歌成的孔溝隙通道漲小于細(xì)遠(yuǎn)粒徑不均勻土（Cu罪>1逝0）不連裳續(xù)連續(xù)D0=0.遙25d20細(xì)粒含透量>3遷5%細(xì)粒隱含量<25析%細(xì)粒杰含量=25蔬-35鑒%D0<d30D0>d50D0=織d30-d50管涌土過渡垂型土非管居涌土非管涌辱土管涌頌土過渡型看土(1)幾何濫條件土中兼粗顆咱粒所翅構(gòu)成番的孔鼻隙直吩徑(D0)必須大娃于細(xì)顆緒粒的直蜘徑(ds)，才可能坡讓細(xì)顆商粒在其妖中移動撕，這是衫管涌產(chǎn)關(guān)生的必要條翅件。一般發(fā)壓生在無泥粘性土券中。(2穗)水力條便件滲透力母足夠大己，能帶凱動細(xì)顆洞粒在孔拐隙間滾扎動或移粱動砂層基坑板樁功墻ΔHL不透水幣層承壓水暫層粘土畝層流土沉與管買涌的拔比較流土土體廣局部遲范圍筍的顆制粒同部時發(fā)非生移逝動管涌只發(fā)槳生在繩水流尋滲出喘的表蟻層只要昆滲透裁力足塊夠大解，可征發(fā)生恒在任刷何土耕中破壞請過程息短導(dǎo)致宣下游綁坡面簡產(chǎn)生移局部委滑動肯等現(xiàn)象位置土類歷時后果土體井內(nèi)細(xì)遷顆粒草通過飯粗粒幼形成橡的孔手隙通悟道移疲動可發(fā)生矛于土體必內(nèi)部和混滲流溢牌出處一般發(fā)葛生在特堡定級配團的無粘任性土或簽分散性草粘土破壞過局程相對襪較長導(dǎo)致謠結(jié)構(gòu)獵發(fā)生紗塌陷湊或潰你口突涌4.2滲透叨變形當(dāng)基坑會下有承長壓水存攔在，開勸挖基坑里減小了勇含水層趴上覆不商透水層踏的厚度虹，在厚奧度減小汁到一定閱程度時預(yù)，承壓妨水的的掃水頭壓撞力能頂終裂或沖統(tǒng)毀基坑員底板，激引起基回坑底土啊體隆起骨破壞并預(yù)同時發(fā)愉生噴水陰涌砂的蘇現(xiàn)象。基坑板樁墻基坑突用涌，偏凈保守承壓水要層不透水賺層(粘土燥等)不透水龍層(粘土駝等)Hh規(guī)范意：4.離2滲透變爐形基坑板樁墻基坑考突涌承壓水滑層不透姓水層(粘土粱等)不透水矛層(粘土等)Hh考慮土烈體剪切亡強度理論胸研究您：突涌土的誰臨界桃水力肯梯度抗?jié)B強淡度：土夾體抵抗?fàn)繚B透破乎壞的能冠力，通朱常以瀕深臨滲透盆破壞時砍的水力仇梯度表狂示，一辮般稱為臨界景水力梅梯度或抗?jié)B梯穿度，此逮時土安體結(jié)攀構(gòu)破認(rèn)壞，鏡土粒溜處于忽一種縣懸浮境狀態(tài)課。4.昌3臨界水瘡力梯度流土夫型土謎的臨各界水我力梯頭度流土優(yōu)的臨著界水塞力梯愁度決徐定于璃土的攜物理苦性質(zhì)菌，當(dāng)蝴土的穿比重駝和孔觸隙率沿已知潔時，擔(dān)則土塊的臨屋界水寺力梯述度是夾一定學(xué)值，依一般油在0.8撫~1.另2之間根據(jù)豎叮向滲流約不考慮宋周圍土紡體的約犧束作用牙情況下坡推得的繼，因此奏，按此攏式求得蜘臨界水兩力梯度印偏小，恐一般比渴試驗值獅要小15％～20％粘性土驢的臨界源水力梯遞度粘性土機由于粒緣瑞間粘結(jié)討力的存榨在，其壓臨界水賞力梯度尺較大。粘性債土與灑無粘虜性土印的流窩土破找壞機奴理不頁同，迎后者拆是由喝于滲北流力奇的作糾用，宴前者小則還惜與土晴體表譯面的知水化皇崩解杠作用國（水毫穩(wěn)性容）以木及滲卷流出林口臨沈空面謀的孔晌徑有返關(guān)。銷水科欠院建車議對損粘性之土逸出梯違度與滲萍透穩(wěn)定流土拼一般禁發(fā)生哈在滲覆流逸亭出處警。因蓄此只塊要求麗出滲繩流逸惑出處叛的水系力梯希度，登就可三判別喚流土趣的可箱能性萌。土處于頑穩(wěn)定狀求態(tài)土處于擴臨界狀際態(tài)土處于糠流土狀默態(tài)逸出環(huán)梯度鞋與滲笨透穩(wěn)韻定滲透逸遮出的水鎖力梯度絕實際上豆是不可貧求出的存，通常膝是把滲期流逸出如處的流珍網(wǎng)網(wǎng)格灰的平均船水力梯族度作為情逸出梯沫度。在設(shè)計睡時，為啟保證建甚筑物的滑安全，號通常要柏求將逸兼出梯度王限制在孝容許梯改度之內(nèi)安全系閃數(shù)Fs=1.屈5~2透水層基坑管涌他型土此的臨句界水贏力梯抱度管涌楊是單濃個土銷粒在濕土體新中移延動和神帶出牢，水惹科院丘提出俊的管氣涌土坐臨界無水力午梯度包的計駛算公豬式為根據(jù)滲序流場中識單個土建粒受到