基坑降水施工作业指导书(5)

设土体初始高度为S0，变形后高度为S，土层压缩变形

?S?S0?S，上图表

示了土层高度、孔隙比、土粒体积和孔隙体积之间的关系，由于固体颗粒的体积Vs变化很小，通常假定不变，故有：

S0S?1?e01?e

从上式得出：

?S?e0?e?eS0??S01?e01?e0

'用de代替?e，有?e?de???v?d?，则

?S??v?d?'1?e0S0 (1)

'根据定义 ????p

式中：?—土体垂向总应力；

p—孔隙水压力；

'假定?保持不变，d???dp则

而依水头H的定义

H?z?p?wp??w(H?z)

假定水体重力密度γw保持不变，则

dp??wdHd?'???wdH或

(2)

即有效应力的增加量可用水头的减少量来表示。 把（2）式代入（1）式有：

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?S???v.?w.dH1?e0S0 (3)

可见，当水位降深相等时，即dH不变，土层的压缩变形量与原始厚度、初

Es?1?e0始孔隙比和土层压缩系数有关。依定义土体的侧限压缩模量

?S???v，所以土

?w.dHEsS0层的压缩变形量，与水位降深、压缩模量和土层的初始厚度有关。

若共有N层土层，则总的沉降量为：

式中：ξ——为经验系数。

2）太沙基固结理论

1925年太沙基建立单项固结基本微分方程，并获得了一定初始条件和边界条件下的解析解。

① 单层土的太沙基固结解

利用单元土体的体积压缩变化量和表面流量的关系可得：

其中，

体积应变，

单位面积流量。

并由达西定律得：

其中，

为渗透系数，

水容重，孔隙水压力。

又因为总应力不随时间变化，故弹性土体单向压缩时，有：

其中，体积应变，压缩模量。

从而得太沙基单项固结的基本方程：

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其中，为固结系数

单项固结的初始条件和边界条件(单面排水)为：

，

用分离变量法得到太沙基固结方程的理论解为：

其中，，为时间因素。

若压缩层内孔隙水均匀分布则：

对于弹性土体，反映孔隙水压力消散程度的指标为固结度应等于变形比：

其中，

为最终沉降量。

② 分层土体的太沙基解

考虑多层土体，厚度H，含土层n层，土层i的厚度，竖向渗透系数，压缩模量均已知，包含单面排水和双面排水两种情况。并从理论上说，给定初始条件和边界条件就可以运用数学方法即可解出定解。Schiffman在1970年曾就恒载作用下多层土体的一维固结问题进行了分析。

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分层土体的太沙基求解

考虑变荷载作用下分层土体的固结微分方程为：

方程的求解条件：

同时，与均质地基的求解不同，多层地基的求解条件要考虑各个土层层与层交界面的连续性条件：

即在分界面上的一点的孔压相对于分界面上下两层土是相同的，流量也是相同的。

满足方程一切求解条件的解为：

进而，通过求解超越方程等形式将式中有关参数求解，可得变荷载作用下分层土体的固结微分方程的理论解。

求得各个点的孔压值后，便可以继续求得各层土的平均固结度：

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相对于整个分层土体而言，按孔压定义的平均固结度：

3.8.2沉降预测计算结果

根据经典弹性地面沉降公式对基坑降水引起的地面沉降进行了预测计算（仅降水运行引起的地面沉降），此次模拟计算是在考虑围护结构地下连续墙止水效果良好的情况下进行的，减压降水运行180天后的预测地面沉降(mm)等值线图见下图。

从图中看出：在基坑减压降水的情况下，因基坑降水所引起的基坑周边的沉降值最大约16mm，沉降相对较小，满足相关要求。 3.9监测要求

3.9.1监测项目

根据《建筑基坑工程监测技术规程》（GB50497-2009）要求设置坑内外观测井。降水运行期间，总包单位应当加强周边沉降监测，监测数据应及时准确反映给降水单位，降水单位应当根据沉降监测数据及时调整降水运行。降水施工同样需要做到信息化施工，密切关注与降水相关的内容，及时掌握信息，做出降水调整。同时作为施工服务单位，一定要加强服务意识，密切关注降水井出水量是否存在异常、基底土体含水量变化是否存在异常、以及坑外观测井是否存在异常变化等，在认真分析相关资料后，应向总包或业主单位提出相关问题的分析建议和

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