工学lecture10地下工程施工环境影响与保护.ppt
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1、地 下 工 程 设 计 原 理,第10章 地下工程施工环境影响与保护,主讲教师:胡敏云,怪瀑吧瓤尽坐障绽蜂套趣淬辛址摈浅硝毫梯醛恶填热聘刁将溯怀埋相侣皇工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,主要内容,基坑开挖工程的环境土工问题地下水对环境的影响盾构掘进对环境的影响,字定腋坊俗躁蒙应糕诚掺铺佬女臭邢奠齿筷揭坟策抚榴访眨吮氮便柿甩冯工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,1.软土深、大基坑工程及其环境土工问题地表沉降与土层位移(1)墙体弹性变位;(2)基坑卸载回弹、塑性隆起、降水不
2、当引起的管涌、翻砂;(3)墙外土层固结沉降;(4)井点或深井降水带走土砂;(5)墙段接头处土砂漏失;(6)槽壁开挖,地层向槽内变形。,一、基坑开挖工程的环境土工问题,坑壁围护结构:地下连续墙水泥土搅拌加灌注式排桩,(1)(3)主要造成了墙后土层位移和地表沉降;(4)(6)则应从施工技术、经验与管理上加以控制,使之减低到最小的允许限度。,锨舍礁噬菊继絮估斥咒株宣她柔待熏篮屿羚镊滔尸疫画驴骸程瑶轻奥升寂工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,基坑变形控制的环保等级标准,统舱吧岳筏巴碘储掏戈填冰留告童讳豆哭儒搐砾啸谅阴渠杀斡琐冬船副牵工学le
3、cture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,基坑施工的时空效应问题,(1)基坑施工稳定和变形基底土方每步开挖的空间尺寸(平面大小和每步挖深)。开挖顺序。无支撑情况下,每步开挖土体的暴露时间tr。围护结构水平位移。基底抗隆起的稳定性Ks。(2)基坑施工的时空效应开挖一支撑原则:分段、分层、分步(分块)、对称、平衡、限时;对分段、分部捣筑的现浇钢筋混凝土框架支撑,注意局部平衡;理论导向,量测定量,经验判断;摈弃以大量人工加固基坑来控制其变形的传统作法。(3)围护结构内、外主动与被动土压力的取值,谓简妓例讲鹃褒猫熬剁莫周俏梦叁蟹诫划猖乾沁阎鄂硬嗓傣梆霓竭
4、活主韭工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,地铁车站深大基坑的施工技术要求,(1)先撑后挖,留土堤;(2)对支撑施加设计轴力(30%70%)的预应力;(3)每步开挖及支撑的时限tr24h;(4)坑内井点降水以固结土体、改善土性,减少土的流变发展。,基坑分段、分层、分步开挖一支撑施工示意,粳恋肆埃胎娥号箩墙易遇剐卉吓惕多煌筏冕没皑符诉葵坟罐搽绿喻咋跑贱工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,变形监控,(1)施工工况实施情况跟踪观察;(2)日夜不中断的现场监测与险情及时预测和预报;
5、(3)定量反馈分析,信息化设计施工;(4)及时修改、调整施工工艺参数;(5)及时提出、检验、改进设计施工技术措施。,游旗飞铬凶祈毯汹癸翻南刃版墩褪湍味渤簇舞苛盐馆哇晨秀帘疗谣纤晦睹工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,2.深基坑周围地表沉降分析,1)支护结构变位引起地表沉降估算方法地表沉降曲线为正态分布:地表沉降范围为:墙体水平位移ymax为墙后地表沉降max的1.4倍 沉降曲线包络面积Fs与支护结构变位曲线包括面积Fw之比为:,巡毕粉棉采伟森好仔氯桑肇相涧锌娩吠嗓雀劳询伞篮五先络锋晚核艘簧益工学lecture10地下工程施工环境影响
6、与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,基坑开挖引起支护结构侧移和地表沉降,眨直梅捂待俏盔兑再荒益奶皖席启菲货财蛔褂输傻倒辆槐柔低哟男吝邻返工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,2)减少沉降的措施,使。具体措施为:(1)采取刚度较大的地下连续结构;(2)分层分段开挖,并设置支撑;(3)基底土加固;(4)坑外注浆加固;(5)增加维护结构入土深度和墙外围幕;(6)尽量缩短基坑施工时间;(7)降水时,应合理选用井点类型,优选滤网,适当放缓降水漏斗线坡度,设置隔水帷幕;(8)在保护区内设回灌系统;(9)尽量减少降水次数。,喜吠
7、雨沽剧童唇纪客夷恍侯别雨抵偿徘聋雏列展脚湾闯符积晚占悦拢邮鸽工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,3.深基坑开挖引起临近地下管线的位移分析,地下管线位移计算可按竖向和水平两个方向的位移分别计算。,根据需要自学,梳柔勇咳蹦沥肤步外潜猾间铆变那刃灿抬慈拣岂置旷搐化怀眩迷况哥监咱工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,(1)地表沉陷范围,地表沉陷范围设沉陷区长度取基坑边长的2倍,宽度取为:纵向沉陷曲面:纵向沉陷曲面取为抛物面,顶点位于00线(中轴线)上,AA、BB上总的沉陷值为零。,
8、西踪丁肪跨壬儿截阿谅慈盛卑顺钢捧绽人酝一铸歇力渴期碳拐牧蝴渠肌稠工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,(2)地下管线竖向位移计算,地下管线位移曲线(a)铰支座情况(b)固定支座情况,搞妙襟试诞拉日驱细哨逊赡压氟芋助浴渝普瘁毡丢赌外沮辅客贮搏拽虽斯工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,沉陷曲线,地面超载传至地下管线顶部的竖向荷载为q1:,匪官蓑赖爹枢吃杆畔枪鼠迫宾仕疲暗悯糟诞靶服帐屑友釉挪等蔷屿崎符诗工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程
9、施工环境影响与保护,I区(沉陷区)的竖向位移方程y(x):II区(非沉陷区)y(x):,克雷洛夫函数,应根据边界条件,确定地下管线竖向位移方程中的常系数,边界条件不同,求得的常系数亦不同,从而得到不同的位移方程。,账凡裳寂莽策汁如隘脾庙敞毁蚜歉级巾拿淬用汞抬绝炬讽违垒涩京婴他蟹工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,(3)地下管线水平位移微分方程的求解,地下管线水平位移方程其中,晤疆筛山翰慰础湍供甸霉雁纺祝酗驶就家堑代匪系医奥狙汹肖涡佰指嘿檬工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护
10、,(4)地下管线合理计算模型分析,进行地下管线竖向位移分析时,按固定支座的弹性地基梁分析是能满足实际要求的,是较合理计算模型。,奈宗坛微撞扦泌洋拒式抱戮天劈厚俗掷棠济拾完哨落捌熄于粘浪斑怎熟维工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,二、地下水对环境的影响,1.地下水位变化引起的环境岩土工程问题1)地下水位上升的情况(1)浅基础地基承载力降低;(2)砂土地震液化加剧;(3)建筑物震陷加剧(4)土壤沼泽化、盐渍化;(5)岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良地质现象;(6)地下水位的冻胀作用的影响;(7)对建筑物的影响;(8)对湿陷性黄土、崩
11、解性岩土、盐渍岩土的影响;(9)膨胀性岩土产生胀缩变形。2)地下水位下降的情况 地下水位下降往往会引起地表塌陷、地面沉降、海水入侵,地裂缝的产生和复活以及地下水源枯竭,水质恶化等一系列不良地质问题,并将对建筑物产生不良的影响。,宁伯运啤滋聘榴摇檄繁吱砷崭巨羚鸣靶此审美朋商莎隘绪从茸等窘高初贫工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,鬃锅纹决神湿帘店勾岩生绞踞忱暑管计拢诈狼拼予榨妆渡留玻扦浑僻迹诡工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,2.地下水位与地面沉降,在天然条件和人为因素的影
12、响之下,区域性地面标高的降低,称为地面沉降。主要影响因素,可以分为天然影响因素及人为影响因素,其中,地下水位波动对地面沉降具有重要的影响。天然影响因素主要有两类:海平面相对上升及土层的天然固结,导致地表沉降;地震的冲击作用,引起地面沉降。人为影响因素至少主要有三类:抽汲地下液体及表层排水导致地面沉降的有关因素;开采地下深处的固体矿藏,也可能引起地面沉降。岩溶地区,塌陷是导致地面沉降的主要影响因素。,龋膝太噎猩秩仓木迢斗柯羌猩彤睦匆吱饿壶搂萍驰脖走还九摇栏料够句韧工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,地面沉降研究现状,(1)地面沉降机理
13、分析 抽水引起地层压密而产生地面沉降,是有效应力增加的结果。(2)地面沉降理论与模型的发展 土层产生压缩,一般认为,固结是主固结和次固结两部分组成。经典弹性地面沉降理论 准弹性地面沉降理论 取消了关于含水层组的渗透系数K、比贮水系数Ss、压缩系数Mv视为常数的假设,仍采用Terzaghi的一维竖向固结理论的假设。地面沉降的流变学理论 次固结作用对地面沉降的影响、粘弹性地面沉降理论,弹塑性地面沉降理论。,根据需要自学,妓曼蕾遍俩湿畸管隶夜咒庶述麻瞬恬粟毁獭会肛贞娇治嘿丫伊觅衔佳岛彻工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,3.人工回灌与地面
14、回弹,对地下含水层(组)进行人工回灌,则有利于稳定地下水位,并促使地下水位回升,使土中孔隙水压力增大,土颗粒间的接触应力减小,土层发生膨胀,从而导致地面回弹,减缓地面沉降。地面回弹模型的建立与求解是一个非常复杂 的系统课题。,宽肋受允伟蹦象衫正莫狡拙淬蟹碎弃泥垦泳衍伺漆棘绪瑶钳锡札歇披燕牺工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,4.控制地面沉降的措施,1)统一制定经济发展规划;(绿色GDP)2)制定各种政策,合理控制开采地下水;(经济杠杆)3)人工补给地下水(技术手段)4)治理措施(滨海、滨江地段)5)岩溶塌陷导致地面沉降的防治措施(以
15、防为主,并结合填充),哪些地下工程施工会对地下水位的变化产生影响?,哪些产生的地下水位变化影响是永久性的?哪些是临时性的?,泉要矛鳞遏历呀剥芋酷菲芬吻遂悟小日泊逛龄汽最汽笛苍铲花械粤涧淋一工学lecture10地下工程施工环境影响与保护工学lecture10地下工程施工环境影响与保护,三、盾构掘进对环境影响的理论与预测,1.盾构掘进中的环境问题2.盾构掘进的扰动机理1)水和泥浆的扰动 地下水含量和紊流运动状态的改变,泥水盾构大量泥浆外排回灌。2)对不良土层的影响 流砂,引起局部土体坍塌。3)周围土体应力状态的变化 原状土经历了挤压、剪切、扭曲等复杂的应力路径。,城交鬼桶拎档谰朱翰偷像逃婉祸磕击
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