[发明专利]饱和粘性土浮力水头测算方法

说明书

本申请具体涉及一种饱和粘性土浮力水头测算方法，通过将实测或预测的潜水或承压水含水层水位或供水水头代入一个截距不为0的线性方程式计算出两含水层之间粘性土中的浮力水头。本申请提出的饱和粘性土浮力水头测算方法，对于基底所处地层是粉质黏土层的地下工程，能够更准确地测算工程所受浮力，进而指导工程抗浮设计。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域或地质勘测技术领域，具体涉及一种饱和粘性土浮力水头测算方法。

背景技术

地下水浮力的测算合理与否直接关乎地下工程的安全与投资，其中尤为突出的是饱和粘性土中地下水浮力计算问题。大量工程实践表明，按照阿基米德原理计算的饱和粘性土中的地下结构浮力有所高估。目前，有学者指出由于多层含水层之间存在渗漏，水头沿渗流方向出现损失，从而引起饱和粘性土的孔隙水压力减小。现有的地下结构浮力计算方法是对阿基米德公式进行折减，因此，相关技术对浮力折减现象的解决方案主要集中在如何计算折减系数上，而忽略了地下水浮力实测值与理论值的线性关系。

发明内容

为了解决以上技术问题，本申请提出一种饱和粘性土浮力水头测算方法，所述测算方法通过将实测或预测的潜水或承压水含水层水位或供水水头代入一个截距不为0的线性方程式计算出两含水层之间粘性土中的浮力水头，所述线性方程式具有一种如式(1)的形式：

y＝a(x-b) (1)

其中，x为所述潜水或承压水含水层水位或所述供水水头；y为所述浮力水头；a为折减斜率，无量纲；b为起始水头差；

通过对所述饱和粘性土进行粒径分析和密度试验，基于颗粒组成数学模型求得所述折减斜率a。

进一步地，所述线性关系式中的起始水头差b通过式(2)计算：对所述粘性土进行渗透试验可以获得起始水力梯度i₀，对所述粘性土渗流场进行分析，得出地下工程基底所处位置的渗透途径长度l；

b＝i₀l (2)

其中，b为起始水头差；i₀为起始水力梯度，无量纲；l为渗透途径长度。

进一步地，本申请在上述饱和粘性土浮力水头测算方法的基础上还提出一种用于验证所述测算方法的试验方法。

本申请提出的饱和粘性土浮力水头测算方法，对于基底所处地层是粉质黏土层的地下工程，能够更准确地测算工程所受浮力，进而指导工程抗浮设计。

附图说明

图1：一些实施例的装置结构示意图；

图2：一些实施例的装置结构示意图；

图3：一些试验例得到的表征所述供水水头与浮力水头的动态变化过程的曲线；

图4：一些试验例得到的表征所述供水水头与浮力水头的动态变化过程的曲线；

图5：一些试验例的饱和粘性土的供水水头与实测浮力换算水位数据的线性回归曲线。

具体实施方式

通过以下实施方式进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

一些实施方式的测算方法通过将实测或预测的潜水或承压水含水层水位或供水水头代入一个截距不为0的线性方程式计算出两含水层之间粘性土中的浮力水头，所述线性方程式具有一种如式(1)的形式：

y＝a(x-b) (1)

其中，x为所述潜水或承压水含水层水位或所述供水水头；y为所述浮力水头；a为折减斜率，无量纲；b为起始水头差；通过对所述饱和粘性土进行粒径分析和密度试验，基于颗粒组成数学模型求得所述折减斜率a。