[發明專利]一種原位測定地下結構所受水浮力的方法

有效

• 申請號: 201810343071.X
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108532650B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 倪文兵;程國華;田志城
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司;中鐵四院集團西南勘察設計有限公司
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張濤

本發明提供了一種原位測定地下結構所受水浮力的方法，包括如下步驟：1)設置對比孔、測定孔、降水井點和水位觀測井點；2)在對比孔中測定無水浮力情況下土層有效應力與加載裝置的豎向位移的關系；3)在測定孔中測定恒定壓重下，有水浮力情況的水位與加載裝置的豎向位移數對；4)利用總壓力=土層有效應力+水浮力得到測定孔各級水位處所受的水浮力。該發明真實模擬地下室底板與土層接觸界面情況，能快速真實的測定細粒土質地下土層任意深度處，地下結構所受土中水浮力數值，測定方法過程簡單，且所用到的測定工具方便易得，解決現有將室內試驗結果用于實際工程所存在的安全隱患問題。

技術領域

本發明屬于巖土工程技術領域，具體涉及一種原位測定地下結構所受水浮力的方法。

背景技術

近年來隨著地下空間(地下車站、地下道路、地下綜合體等)開發規模迅速加大，地下結構的抗浮問題越來越引起工程界和學術界的重視，特別是在地下水位較高的地區，對于埋深淺而體量較大的地下結構而言，其抗浮設計是一個影響結構安全且涉及巨額造價的問題。但是目前對于置于土中的地下結構所受水浮力的計算問題，特別是在土體為粘性土層（弱透水層）的情況下，在工程界存在普遍的爭議。如孫廣利、高濤通過試驗及工程實測，證明了粘性土中地下水對建筑物地下室產生的浮力是可以折減的，折減系數0.85；梅國雄、宋林輝等進行的試驗研究，認為在粘性土中，地下水浮力存在明顯折減；我國現行《巖土工程勘察規范》規定，對于粘性土的浮力折減，根據經驗和實測數據確定折減系數，但在條文說明中認為這個問題缺乏必要的理論依據，很難確切度量；《高層建筑巖土工程勘察規程》8.6.5條規定，地下室在穩定地下水位作用下的浮力不應折減，對臨時高水位作用下的浮力，在粘性土地區可以按地區經驗適當折減；我國《地鐵設計規范》規定，施工階段置于滲透系數較小的粘性土層中的隧道，在進行抗浮穩定性分析時，可結合工程經驗對浮力進行適當折減；而國內學者進行的多是室內模型試驗，鑒于理論的缺乏以及工程地質土層的復雜性，將室內試驗結果應用于實際工程，對很多工程師而言存在安全顧慮。因此，急需一種現場原位測定地下實際水浮力的可靠、實用的勘測方法來解決地下工程設計中地下地下結構的抗浮問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種原位測定地下結構所受水浮力的方法，用于解決地下工程設計中地下結構所受水浮力的問題，以優化工程結構抗浮設計。

本發明的技術方案是提供了一種原位測定地下結構所受水浮力的方法，包括如下步驟：

1)在擬建場地地面設置若干個等徑的孔洞，包括至少一個對比孔和至少一個測定孔，并在孔洞周圍設置降水井點和水位觀測井點；

2)在降水井點采用井點降水控制地下水位，使得地下水位線位于測試點深度以下，在對比孔中加入加載裝置通過壓重分級加載卸載方式測定無水浮力情況下土層有效應力與加載裝置的豎向位移的關系；

3)在測定孔中加入加載裝置恒定壓重，通過井點降水控制地下水位，使得地下水位線逐級上升，待地下水位線上升至抗浮設計水位，測試結束，得到水浮力作用下的水位與加載裝置的豎向位移數對；

4)利用總壓力=土層有效應力+水浮力，得到測定孔各級水位處所受的水浮力。

作為實施方式之一，所述孔洞為三個，呈正三角形布置，且相鄰兩孔洞之間的中心距不小于孔洞直徑的2.5倍。

作為實施方式之一，所述水位觀測井點有三個，分別位于相鄰兩個孔洞中心連線的中點位置，所述降水井點有六個，其中三個降水井點在三個孔洞的外側，呈正三角形分布，另三個降水井點在該正三角形三邊的中點位置。