[发明专利]一种原位测定地下结构所受水浮力的方法

说明书

本发明提供了一种原位测定地下结构所受水浮力的方法，包括如下步骤：1)设置对比孔、测定孔、降水井点和水位观测井点；2)在对比孔中测定无水浮力情况下土层有效应力与加载装置的竖向位移的关系；3)在测定孔中测定恒定压重下，有水浮力情况的水位与加载装置的竖向位移数对；4)利用总压力=土层有效应力+水浮力得到测定孔各级水位处所受的水浮力。该发明真实模拟地下室底板与土层接触界面情况，能快速真实的测定细粒土质地下土层任意深度处，地下结构所受土中水浮力数值，测定方法过程简单，且所用到的测定工具方便易得，解决现有将室内试验结果用于实际工程所存在的安全隐患问题。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种原位测定地下结构所受水浮力的方法。

背景技术

近年来随着地下空间(地下车站、地下道路、地下综合体等)开发规模迅速加大，地下结构的抗浮问题越来越引起工程界和学术界的重视，特别是在地下水位较高的地区，对于埋深浅而体量较大的地下结构而言，其抗浮设计是一个影响结构安全且涉及巨额造价的问题。但是目前对于置于土中的地下结构所受水浮力的计算问题，特别是在土体为粘性土层（弱透水层）的情况下，在工程界存在普遍的争议。如孙广利、高涛通过试验及工程实测，证明了粘性土中地下水对建筑物地下室产生的浮力是可以折减的，折减系数0.85；梅国雄、宋林辉等进行的试验研究，认为在粘性土中，地下水浮力存在明显折减；我国现行《岩土工程勘察规范》规定，对于粘性土的浮力折减，根据经验和实测数据确定折减系数，但在条文说明中认为这个问题缺乏必要的理论依据，很难确切度量；《高层建筑岩土工程勘察规程》8.6.5条规定，地下室在稳定地下水位作用下的浮力不应折减，对临时高水位作用下的浮力，在粘性土地区可以按地区经验适当折减；我国《地铁设计规范》规定，施工阶段置于渗透系数较小的粘性土层中的隧道，在进行抗浮稳定性分析时，可结合工程经验对浮力进行适当折减；而国内学者进行的多是室内模型试验，鉴于理论的缺乏以及工程地质土层的复杂性，将室内试验结果应用于实际工程，对很多工程师而言存在安全顾虑。因此，急需一种现场原位测定地下实际水浮力的可靠、实用的勘测方法来解决地下工程设计中地下地下结构的抗浮问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位测定地下结构所受水浮力的方法，用于解决地下工程设计中地下结构所受水浮力的问题，以优化工程结构抗浮设计。

本发明的技术方案是提供了一种原位测定地下结构所受水浮力的方法，包括如下步骤：

1)在拟建场地地面设置若干个等径的孔洞，包括至少一个对比孔和至少一个测定孔，并在孔洞周围设置降水井点和水位观测井点；

2)在降水井点采用井点降水控制地下水位，使得地下水位线位于测试点深度以下，在对比孔中加入加载装置通过压重分级加载卸载方式测定无水浮力情况下土层有效应力与加载装置的竖向位移的关系；

3)在测定孔中加入加载装置恒定压重，通过井点降水控制地下水位，使得地下水位线逐级上升，待地下水位线上升至抗浮设计水位，测试结束，得到水浮力作用下的水位与加载装置的竖向位移数对；

4)利用总压力=土层有效应力+水浮力，得到测定孔各级水位处所受的水浮力。

作为实施方式之一，所述孔洞为三个，呈正三角形布置，且相邻两孔洞之间的中心距不小于孔洞直径的2.5倍。

作为实施方式之一，所述水位观测井点有三个，分别位于相邻两个孔洞中心连线的中点位置，所述降水井点有六个，其中三个降水井点在三个孔洞的外侧，呈正三角形分布，另三个降水井点在该正三角形三边的中点位置。