浅析基坑降水对土体固结度计算的影响

郭增 胡慧 赵会燕

摘 要：本文介绍了基坑降水后土体固结度推算公式，以及基坑降水土体c、φ值的动态变化特征，为基坑支护工程提供理论依据，将有利于基坑工程的设计，保证基坑工程的安全。

关键词：基坑；降水；固结度

中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：

土体固结度计算一直是岩土界研究的重要课题，太沙基提出了渗流固结理论一直沿用至今。如何在基坑降水过程中计算土体固结度，是人们一直研究的课题之一，本文将对此做一简单的推算。

一、基坑降水后基坑土体固结度Ut的计算

基坑降水前,基坑土体已经在原有自重压力下正常固结。降水后,在γwΔH作用下再次渗流固结,土体固结度Ut是随着时间的增长,逐步达到固结稳定。此时可以运用太沙基固结理论,进行固结度Ut的计算。设有一基坑,基坑土体渗透系数为k；压缩系数为a；孔隙比为e；降水幅度为ΔH；降水时间为t。根据太沙基渗流固结理论,可以求得基坑土体经过降水时间t后的固结度Ut,具体步骤如下：

(1)由已知基坑土体的渗透系数k、压缩系数a、孔隙比e及降幅ΔH和降水时间t求Tv：

其中,=k(1+ e)γw·a

(2)根据地下水类型确定的α值并求得的Tv,用已有的固结度Ut与时间因素Tv关系曲线,来查得相应的固结度Ut。一般情况而言：潜水降水属α=0情况;承压水降水属0<α<1情况;根据已求出的Tv值和α值查Ut-Tv关系曲线,可得到基坑土体的固结度Ut(降水t时间后)。再根据Ut可推求基坑土体c、φ值的大小。

二、基坑土体为任意固结度Ut时的c、φ值推求

当进行不固结不排水剪切试验时,土体的固结度视Ut= 0；固结不排水时,土体固结度Ut=100%。深基坑降水的过程可将基坑侧壁土体视为由不固结不排水过程逐渐变为固结不排水过程。当降水时间为t时,土体固结度为Ut(0

三、基坑降水土体c、φ值的动态变化特征

基坑在降水的过程中,引起基坑土体c、φ值的变化。相当于土体在一个γw·ΔH压力下渗透固结过程,其c、φ值也相当于从不排水剪(Ut=0),逐渐转变到固结不排水剪(Ut= 100%)的试验结果。

基坑降水后,基坑土体的有效应力增加,引起土体排水渗透固结,从而使基坑土体的c、φ值发生变化。降水后,土体的c值在开始时减小较快,而后趋于较平缓地减小；而土体的φ值是开始时增加较快,而且趋于较缓慢增加。

有一点需要说明的是：过去人们常常误认为基坑土体在降水后,其c、φ值同时会提高,其实它只是土体抗剪强度总体趋势提高而已,并不见得c值和φ值同时都提高。实际上,土体的c、φ值与固结排水条件密切相关,例如同一饱和黏土试样,其不固结不排水剪的c为某一数值,φ≈0,而其经固结后再进行剪切的固结不排水剪结果却是c≈0,φ为某一数值,由此可见,饱和黏土经固结后其c值会降低为零,仅仅是φ值增加而已。

四、结论

利用太沙基渗流固结理论，可以推导出土体任意时刻的固结度，这对基坑支护工程有很重要的理论价值，将有利于基坑工程的设计，保证基坑工程的安全。

参考文献：

[1]殷静.排水固结地基在变荷载作用下的固结度简化分析.港工技术,2009年06期

[2]赵辉.堆载预压排水固结法加固软土地基的固结度分析.探矿工程,2005年03期