[发明专利]基坑施工中承压水降水对周边环境影响的预测方法

说明书

本发明提供一种基坑施工中承压水降水对周边环境影响的预测方法，包括：获取场地周边环境、工程地质条件及各土层参数；在流固耦合数值软件中建立承压水降水计算模型；按照降水工况模拟得出第一预测结果；采用一维固结理论计算得到第二预测结果；同一施工位置处的所述第一预测结果除以所述第二预测结果，获得计算承压水降水引起地表沉降的分层总和法经验系数，根据得到的所述分层总和法经验系数，预测基坑施工中承压水降水对周边环境的影响。本发明通过合理设计和确定承压水降水引起地表沉降的分层总和法经验系数，考虑流固耦合作用和三维效应对分层总和法的影响，可以更加准确地预测基坑施工中承压水降水对周边环境的影响。

技术领域

本发明涉及土木建筑技术领域的方法，具体地，涉及一种基坑施工中承压水降水对周边环境影响的预测方法。

背景技术

近年来，我国沿海软土地区城市建设节奏不断加快，地下空间开发的规模和深度不断加大，使得地下工程建设所面临的承压水问题也越来越突出。在承压含水层埋深较浅的地区，为了保证工程施工安全，不得不对承压水进行减压降水。长期大量的承压水降水使得承压水头变化和应力场的改变，从而导致周围土体的变形，对周围环境产生不良影响，甚至出现工程事故，如建筑物不均匀沉降引起开裂、地下管线爆裂等。因此，准确地预测降承压水对周围环境的影响是具有重大意义的。

目前实际工程中对于降承压水引起的土体变形主要采用两阶段法进行计算，该方法先采用Modelflow等渗流软件模拟降水引起的渗流场，将初始渗流场与最终渗流场做差即可得到孔压改变值，然后采用一维固结理论计算变形，最后在计算得到的变形结果前乘以经验系数进行修正。在《建筑地基基础设计规范》规范中，建议分层总和法的取值系数为0.2。然后该经验系数未能考虑流固耦合作用对变形的影响，此外，单井降水是轴对称问题，裙井降水是三维问题，单一的经验系数无法考虑到三维空间效应的影响，从而无法准确预测基坑施工中承压水降水对周边环境的影响。

经对现有技术文献的检索发现，对于改进分层总和法在实际工程中的应用已有许多研究。1996年王铁行和赵树德在《西安建筑科技大学学报》(1996，28(2)，pp.179-182)中发表的“计算地基沉降分层总和法缺陷的分析及改进”一文通过大量有限元计算，查明误差的大小及分布规律，并得出适用于均质地基及一般层状地基的修正方法。2011年柏德新和许年春等在《江苏建筑》(2011，No.6，pp.86-88)中发表的“路堤沉降分析的修正分层总和法研究”一文以采用数值方法研究了分层总和法计算地基沉降系数进行调整。但以上研究都是针对外荷载作用下引起土体压缩的计算。

承压水降水涉及流固耦合和三维空间效应，目前采用分层总和法计算变形对经验系数依赖大，无法准确预测基坑施工中承压水降水对周边环境的影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基坑施工中承压水降水对周边环境影响的预测方法，通过合理设计和确定承压水降水引起地表沉降的分层总和法经验系数，考虑流固耦合作用和三维效应对分层总和法的影响，可以更加准确地预测基坑施工中承压水降水对周边环境的影响。

为实现以上目的，本发明提供一种基坑施工中承压水降水对周边环境影响的预测方法，所述方法包括：

获取施工场地周边环境、工程地质条件及各土层参数；

基于获取的条件和参数，在流固耦合数值软件中建立承压水降水计算模型，按照降水工况进行模拟，得到第一预测结果以及整个模型中的孔压分布的模拟结果；所述第一预测结果为考虑流固耦合的预测承压水降水引起地表沉降的模拟结果；

根据上述模型的孔压改变，采用一维固结理论计算得到第二预测结果，所述第二预测结果为一维固结理论预测的承压水降水引起地表沉降的结果；

将同一施工位置处的第一预测结果除以第二预测结果，获得计算承压水降水引起地表沉降的分层总和法经验系数，根据得到的所述分层总和法经验系数，预测基坑施工中承压水降水对周边环境的影响。