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岩体基坑地下室抗浮设计水头合理取值研究

作　者: 余良刚
导　师: 于德湖
学　校: 青岛理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 岩体基坑施工期间抗浮水头渗流坡地地貌
分类号: TU943.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文主要围绕岩体基坑地下室抗浮设计水头取值问题，针对平坦地貌和坡地地貌对其进行研究。通过理论分析提出施工期间极端天气条件下，地下室抗浮水头取值建议公式，以便设计和施工单位根据研究结论制定相应抗浮措施，满足工程实际需要。首先，分析了岩体基坑的地质特点、地下水的赋存形式及来源，阐述了回填土对地下结构抗浮设计的影响、地下水的渗流特性和基本定律。其次，通过研究基坑地下水位增量的计算方法，给出了平坦地貌岩体基坑施工期间的抗浮水头取值建议公式，并定量分析了不同条件下的抗浮水头值。第三，针对坡地地貌岩体基坑的特点，依据渗流学和流体力学基本原理，以二维稳定流为前提，得出降雨条件下的水头计算模型，为后续分析奠定理论基础。第四，制作试验模型，将坡度和降雨量作为变量，模拟坡地地貌岩体基坑地下室周边回填土在暴雨时期地下水位的变化情况，根据试验结果改进水头曲线模型，简化抗浮水头取值公式。第五，利用GeoStudio软件对室内模拟试验工况进行有限元分析，验证简化的抗浮水头取值公式的合理性。最后，结合青岛崂山市民文化中心工程，通过现场水位测试，分析其抗浮设计的合理性，验证抗浮水头计算公式的实用性。

全文目录

摘要  9-10
Abstract  10-11
第1章绪论  11-21
  1.1 选题的背景与意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 地下室抗浮水位的理论研究  12-15
    1.2.2 国内规范对抗浮水位的相关规定  15-16
  1.3 岩体基坑抗浮设计常见问题分析  16-18
  1.4 本文的主要研究内容与技术路线  18-20
  1.5 小结  20-21
第2章岩体基坑地下水的赋存形式与渗流特点  21-29
  2.1 岩体基坑地下水与室外回填土的特点  21-24
    2.1.1 岩体基坑的地质特性  21
    2.1.2 岩体基坑地下水的主要赋存类型  21-22
    2.1.3 岩体基坑地下水的来源  22-23
    2.1.4 回填土对地下结构的影响  23-24
  2.2 岩体基坑地下水渗流特性  24-27
    2.2.1 地下水渗流的基本假定  24-25
    2.2.2 地下水渗流的基本定律  25-26
    2.2.3 地下水渗流对基坑工程的影响  26-27
  2.3 地下水位、抗浮水位与抗浮水头的区别与联系  27-28
  2.4 小结  28-29
第3章平坦地貌岩体基坑地下室抗浮水头取值研究  29-41
  3.1 水位增量计算公式推导  29-33
    3.1.1 水位增量理论分析  29-30
    3.1.2 水位增量的影响因素确定  30
    3.1.3 土体入渗率分析  30-31
    3.1.4 总汇水量分析  31-33
    3.1.5 基坑有效面积计算  33
  3.2 岩体基坑施工期间的抗浮水头取值公式推导  33-34
    3.2.1 基坑水位增量计算  33-34
    3.2.2 抗浮水头计算公式分析  34
  3.3 公式中相关参数分析  34-36
    3.3.1 降雨强度取值  34-35
    3.3.2 孔隙率 n 取值  35
    3.3.3 渗透系数 k 取值  35-36
  3.4 岩体基坑施工期间抗浮水头取值定量分析  36-39
    3.4.1 相关参数取值的确定  36-37
    3.4.2 不同条件下岩体基坑施工期间的抗浮水头值  37-39
    3.4.3 形状不规则的岩体基坑的抗浮水头取值  39
  3.5 小结  39-41
第4章坡地地貌岩体基坑地下室抗浮水头取值研究  41-53
  4.1 坡地地貌岩体基坑的特点  41-45
    4.1.1 地形特点  41-43
    4.1.2 坡地基坑的地下水来源与渗流  43-44
    4.1.3 坡面降雨入渗机理分析  44-45
  4.2 抗浮水头取值公式理论分析  45-52
    4.2.1 理论分析的基本假定  45
    4.2.2 水头计算模型的建立  45-48
    4.2.3 方程初步求解  48-51
    4.2.4 坡面入渗强度的算法  51-52
  4.3 小结  52-53
第5章坡地地貌抗浮水头取值室内模拟试验分析  53-67
  5.1 模型试验构思  53-54
    5.1.1 试验目的  53
    5.1.2 试验思路  53-54
  5.2 试验实施过程  54-59
    5.2.1 工况划分  54
    5.2.2 试验器材设备  54-57
    5.2.3 试验的实施  57-59
  5.3 试验结果分析  59-63
    5.3.1 不同坡度下各工况的水位曲线分析  59-61
    5.3.2 不同降雨量下各工况的水位曲线分析  61-63
  5.4 模型的改进与计算  63-65
    5.4.1 基本假定  63-65
    5.4.2 改进后的计算结果比较  65
  5.5 椭圆方程的简化  65-66
  5.6 小结  66-67
第6章岩体基坑抗浮水头取值有限元分析  67-77
  6.1 软件简介  67-69
    6.1.1 SEEP/W 分析基本原理  67-69
    6.1.2 GeoStudio 软件分析步骤  69
  6.2 有限元分析过程  69-71
    6.2.1 有限元分析工况划分  69-70
    6.2.2 有限元分析过程  70-71
  6.3 有限元结果分析  71-75
    6.3.1 土体水位变化过程  71-72
    6.3.2 有限元结果与室内模拟试验、简化公式计算结果对比分析  72-75
  6.4 小结  75-77
第7章工程实例分析  77-85
  7.1 工程概况及水文地质条件  77-79
    7.1.1 场区、项目概况  77-78
    7.1.2 气候特点  78
    7.1.3 地下水概况  78
    7.1.4 场地地层结构  78-79
  7.2 工程抗浮措施分析  79-80
  7.3 现场水位测试  80-82
    7.3.1 测试的目的与方法  80-81
    7.3.2 测试结果分析  81-82
  7.4 理论公式计算  82
  7.5 小结  82-85
第8章结论及展望  85-87
  8.1 本文总结  85-86
  8.2 展望  86-87
参考文献  87-91
攻读硕士学位期间科研工作  91-92
致谢  92

岩体基坑地下室抗浮设计水头合理取值研究

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