[发明专利]弱/不透水层条件下地下工程水浮力计算方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，特别涉及一种弱/不透水层条件下地下工程水浮力计算方法。

背景技术

随着经济增长，城市地下空间得到了大量开发利用，涌现出许多超大、超深的地下室。各类地下建筑物在使用期间无疑会受到地下水浮力的作用，会对地下结构的安全、稳定造成影响。但是，目前很少有人对弱/不透水层条件下地下工程水浮力的计算进行过仔细的研究，在取值上偏于保守。例如，芜湖某地下工程位于临河地带，在上部结构完工三年，地下室底板未做的情况下，并没有出现渗水现象，而设计人员发现地勘报告提供的抗浮水位却很高，计算出的地下水浮力很大。

由《水利水电工程地质勘察规范》对岩土体渗透性的分类标准可知，弱/不透水层指渗透系数K小于10^-4cm/s，且透水率q小于10Lu的岩土体。我国幅员辽阔，工程地质条件多样、复杂，常遇到这种工程地质条件。《高层建筑岩土工程勘察规程》定义“抗浮设防水位”为“地下室抗浮评价计算所需的、保证设防安全和经济合理的场地地下水位。”但是，这一定义并未指明应该如何确定抗浮设防水位，给弱/不透水层条件下地下工程水浮力的计算带来了不便。

《高层建筑岩土工程勘察规程》提出“如因暴雨等因素产生的临时高水位而引起的浮力，当地下室位于黏性土地基且地表水排泄条件良好时，可乘0.6～0.8的折减系数，其他条件下不宜折减。”《岩土工程勘察规范》规定“对节理不发育的岩石和粘土且有地方经验或实测数据时，可根据经验确定。”

由以上规范条文可见，弱/不透水层条件下地下工程水浮力确实存在一些折减，但是又未明确给出折减方法，故需要提出弱/不透水层条件下地下工程水浮力计算方法。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种弱/不透水层条件下地下工程水浮力计算方法，其可提高地下工程水浮力计算的合理性，解决现有弱/不透水层条件下地下工程抗浮设计方法的不足。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种弱/不透水层条件下地下工程水浮力计算方法，包括如下步骤：

步骤1，根据岩土工程勘察报告，得到以下资料：各岩土层的物理力学性质参数；地下水的类型及贮存状态；各含水层水位、分布规律及补给排泄特点；

步骤2，由场地水文条件结合当地工程经验分析地下工程全寿命期内影响地下水位变幅的意外因素；

步骤3，根据步骤1整理出的工程地质资料概化场地物理模型，建立相应的数值模型，结合步骤2中提出的影响地下水位变幅的意外因素，为数值模型设置相应的边界条件；

步骤4，通过数值法求解数值模型，得到场地孔隙水压力的分布情况，按照下式计算地下工程所受的水浮力：

F₁＝p·A

其中，F₁是地下工程水浮力，p是地下结构底板上的平均孔隙水压力，A是孔隙水压力作用的底板面积。

上述步骤2中，意外因素包括：特大降雨量，周围其他工程基础施工，沿江、沿湖地区爆发洪水，及水库放水、跨流域调水。

上述步骤3中，根据步骤1整理出的工程地质资料概化地下工程所在场地的物理模型，利用GeoStudio软件中的SEEP/W模块建立相应的数值模型。

上述步骤4中，地下结构底板埋深不同时分别确定底板上的平均孔隙水压力。

上述步骤4中，利用GeoStudio中的SEEP/W模块求解建立的数值模型。

采用上述方案后，本发明根据岩土工程勘察报告得到各岩土层的物理力学性质参数，由场地水文条件结合当地工程经验分析地下工程全寿命期内影响地下水位变幅的意外因素，概化场地物理模型并建立相应的数值模型，求解数值模型，得到场地孔隙水压力的分布情况，计算地下工程所受的水浮力。

本发明在确定弱/不透水层条件下地下工程水浮力计算方法时，综合考虑场地的水文地质条件、地下工程使用周期内的水位变化和弱/不透水层性质对地下水位的影响，保障地下工程抗浮的安全可靠，相比于以往采用地勘报告笼统提出的抗浮水位来计算地下水浮力更加合理、经济。

附图说明

图1是本发明实施例中地下仓库示意图；

图2是本发明实施例中地下仓库数值模型示意图；

图3是本发明实施例中场地孔隙水压力分布图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。