承压水

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3.3.2 地下水动态
地下水的年动态:受人工开采与补给地下水的影响。 1963年以后,采取压缩开采地下水的措施,承压水位 虽然仍受开采量的影响(冬季高、夏季低),由于地下 水开采量逐年下降,总的趋势是逐年回升,并随大幅 度压缩开采量和开展大面积人工补给地下水(回灌)后, 承压水位回升显著,水位回升于1971~1973年达最高 值。
挡土结构
挡土结构
承 压 含 水 层
H0
4、减压降水设计、施工与运行
4.3 基坑隔水帷幕影响减压降水的模式
Q
围护结构 围护结构
Q 潜水位 潜水含水层 承压水位
潜水位
减压井
情形1: 隔水帷幕未 进入减压降 水目的含水 层的顶板以 下,宜优先 考虑选用基 坑外侧减压 降水。
潜水含水层 承压水位
基坑底面
弱透水层 (半隔水层)
⑧1灰色粘性土夹粉砂 ⑧2灰色粉质粘土、粉砂互层
青灰色粉细砂夹粘性土 (第Ⅱ承压含水层) 青灰色粉细砂夹中、粗砂和砾砂透镜体(第Ⅱ承压含水层) 灰蓝~褐灰色粘性土,间夹薄层粉砂 青灰色粉细砂和含砾中粗砂 (第Ⅲ承压含水层) 杂色粘土 灰色~灰黄色中粗砂夹砾砂层 (第Ⅳ承压含水层) 杂色粘土
Q2
Q1
(15)层
2、承压水对地下工程的主要影响
2.5 地下结构抗浮问题 降水工程结束后,地下结构的重量以及基础底面至承 压含水层顶板之间的残留土层的重量不足以抵抗承压 水头的顶托力或潜水含水层的浮力时,地下结构将会
发生上浮。一旦发生了上浮现象,地下结构的复位将
十分艰难。
3、上海地区的地质、水文地质特征
3.1 区域地质地貌概况 从地貌特征上分区,上海市市区及郊区的大部 分地区位于滨海平原区。 在基岩上广泛复盖着新生界第四系地层。
含水性 极 强 强 中等 弱 极 弱 粘粒含量(%) 极 少 <5 5~10 10~15 >15 单位出水量 (l/s•m) >10 10~5 5~1 1~0.01 <0.01 渗透系数(m/d) >50 50~10 10~5 5~1 <1
2、承压水对地下工程的主要影响
2.1 基坑突涌破坏
当基坑开挖深度足够大,
Q4

⑤1、 ⑤2 ⑤3 、⑤4 ⑥
灰色淤泥质粘土
⑤1褐灰色粘性土 ⑤2灰色粉土、粉砂(微承压含水层) ⑤3灰~褐灰色粘性土 ⑤4浅灰~绿色粘性土 暗绿色粘性土
⑦1
Q3 ⑦2
草黄色~灰色粉土、粉砂 (第Ⅰ承压含水层)
灰色粉细砂 (第Ⅰ承压含水层)
⑧1、 ⑧2
⑨1 ⑨2 ⑩层 (11)层 (12)层 (13)层 (14)层
4、减压降水设计、施工与运行
4.2 承压含水层减压降水的必要性
潜水位 承压水位 潜水位 承压水位
潜水含水层
潜水含水层
弱透水层 (半隔水层)
弱透水层 (半隔水层)
弱透水层 (半隔水层)
承 压 含 水 层
H0
基坑底面
基坑开挖面以 下,当承压含 水层顶板处的 土的自重应力 小于承压水头 压力时,必须 降低承压含水 层水头,以防 止基坑底面发 生突涌、流土 现象。
在砂层、粉砂层、砂
围护墙体向地面塌陷一侧移动
质粉土或其他透水性
较好的夹层中,止水 帷幕或围护墙因开裂、 空洞等,致使大量的 地下水夹带砂粒涌入 基坑,坑外产生水土 流失。
基坑底面 漏空成洞穴
2、承压水对地下工程的主要影响
2.4 坑底砂性土层的管涌破坏
在砂性土层中开挖基
坑,如不采取井点降
水措施或井点降水未 达到预定效果,在坑 内外水头差作用下, 基坑底部可能产生冒 水翻砂现象。
基坑底面
弱透水层 (半隔水层)
弱透水层 (半隔水层)
l (l-d)
d
承 压 含 水 层
L
M
4、减压降水设计、施工与运行
4.3 基坑隔水帷幕影响减压降水的模式
Q 潜水位 承压水位 潜水含水层 基坑底面 弱透水层 (半隔水层) 弱透水层 (半隔水层) Q 潜水位 承压水位 潜水含水层
围护结构
围护结构
减压井
4、减压降水设计、施工与运行
4.1对承压含水层减压降水的逐步重视
上世纪80年代初,嫩江路煤气过江顶管的竖井,因未考虑减压降 水措施,在基坑开挖深度达到20.00多米时,坑底发生突水,大 量水和砂涌入坑内,地下连续墙下沉了十几厘米。 由于及时将黄浦江的水注入坑内,抬高坑内的水头,事故未进一 步扩大。后来,通过在该基坑外侧进行减压降水,使竖井施工得 以顺利完成。其后,黄浦江上游引水工程的过江顶管工作井,也 在进行了减压降水后顺利完成施工。从此,深基坑的减压降水逐 步得到重视。
3、上海地区的地质、水文地质特征
3.3.2 地下水动态
地下水的年动态:受人工开采与补给地下水的影响。 1963年以前,以开采地下水为主,开采量逐年增加, 地下水位逐年下降,每年随开采量而变化,冬季开采 量少,水头较高,夏季开采量大,水位较低。由于开 采量逐年增加,总的水位呈逐年下降趋势。
3、上海地区的地质、水文地质特征
减压降水后,在承压含水
地面沉降漏斗 地面沉降漏斗
层中形成了水位降落漏斗,
必然在基坑周围引起地面 变形。地面沉降的分布形
承压水降落漏斗
承压水降落漏斗
承压水位
态与承压水降落漏斗的分
布形态基本上相似的。
弱透水层 (半隔水层)
基坑底面
弱透水层 (半隔水层)
承 压 含 水 层
2、承压水对地下工程的主要影响
2.3 围护结构开裂、空洞引起的流砂
3、上海地区的地质、水文地质特征
3.2 第四系地层 上海地区基岩面以上的整个松散沉积层均划归 第四系,沉积物的厚度一般为250~400m。 上海市市区及郊区的大部分地区,地面下0~ 150m深度内的地层组成详见下表。
地质年代
土层序号
① ② ③ 人工填土、浜土
土 层 名 称 及 特 征
②0江滩土②1褐黄色粘性土②2灰黄色粘性土②3层灰色粘质粉土、砂质粉土、粉砂 ③1灰色淤泥质粉质粘土,夹薄层粉砂 ③2灰色粉性土、粉砂,夹薄层粘性土③3灰 色淤泥质粉质粘土,夹薄层粉砂
3、上海地区的地质、水文地质特征
3.3 水文地质特征 地表下(深度大于30.0m)分布5个承压含水层, 对应的土层编号分别为⑦层、⑨层、(11) 层、 (13)和(15)层。
虽然局部地区含水层缺失,但总厚度大、水
量丰富。
上海市区真大路—龙华路水文地质工程地质剖面
3、上海地区的地质、水文地质特征
上 海 市 地 貌 类 型 分 区 图
平从 地 上 原地 面 海 区貌 数 市 。特 十 位 在征 米 于 基上 至 长 岩分 百 江 上区 米 三 广, 的 角 泛上 零 洲 复海 星 前 盖市 孤 缘 着市 丘 的 新区 外 南 生及 , 部 界郊 地 , 第区 势 境 四的 平 内 系大 坦 除 地部 , 松 层分 略 江 。地 显 西 区东北 位高部 于西有 滨低高 海。出
减压井
情形3: 隔水帷幕进入 减压降水目的 含水层中,且 含水层中隔水 帷幕的长度较 大。宜选用基 坑内侧减压降 水。
M
承 压 含 水 层
l (l-d)
d
承 压 含 水 层
L1
弱透水层(半隔水层)
承 压 含 水 层
4、减压降水设计、施工与运行
4.3 基坑隔水帷幕影响减压降水的模式
Q 减压井 减压井 围护结 构 Q 围护结 构 潜水位 承压水位 潜水含水层 潜水位 承压水位 基坑底面 潜水含水层
情形4: 隔水帷幕 完全贯穿 减压降水 目的含水 层。宜选 用基坑内 侧减压降 水。
弱透水层 (半隔水层)
弱透水层 (半隔水层)
弱透水层(半隔水层)
承 压 含 水 层
l
承 压 含 水 层
(l-d)
d
承 压 含 水 层
4、减压降水设计、施工与运行
4.4 不同地层结构区的减压降水及环境问题
从宏观上分析,上海市的第四系地层大体上可以 认为在30.00m深度内以粘性土层为主。在30.00m深度
3、上海地区的地质、水文地质特征
3.3.3 开采地下水与地面沉降
1966~1976年,依据在承压含水层中回灌自来水的试 验研究成果,进行大面积回灌后,第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ承压 含水层的水头迅速恢复,上海市大面积地面沉降基本 得到控制。 自上世纪80年代以来,上海地区城市建设活动的加剧, 尤其是地下空间开发的迅猛发展,对上海市地面沉降 具有重要的影响。
以下存在5个承压含水层。5个承压含水层反应了第四
纪经历了5个沉积旋徊。 某些地层的缺失或厚薄形成浅部的不同地层结构
区。不同的地层结构对基坑降水及其引起的地面变形
具有明显的不同影响。
4、减压降水设计、施工与运行
4.4.1 吴淞江故道区 区内埋深2.00~3.00m以下为粉土、砂质粉土、粉 细砂,松散~稍密,砂性土厚度0.00~16.00m。区内 第③、④层缺失或变薄,地下水位埋深约1.00m,砂 层的渗透系数0.1~0.27m/d。
承压含水层的特性及其对地下工程的影响
含水层的基本特性
承压水对地下工程的主要影响
上海地区的地质、水文地质特征
减压降水设计、施工与运行
减压降水工程实例
1、含水层的基本特性
1.1 地下水类型 按埋藏条件分类:潜水、承压水
按贮存条件分类:孔隙水、裂隙水、岩溶水
1、含水层的基本特性
1.2 含水性划分指标
挡土结构
挡土结构
4、减压降水设计、施工与运行
4.2 承压含水层减压降水的必要性
潜水位 承压水位 潜水位 承压水位
潜水含水层
潜水含水层
弱透水层 (半隔水层) 基坑底面
弱透水层 (半隔水层)
基坑开挖面 已到达承压 含水层顶板 以下,必须 将承压水头 降至基坑底 面以下,以 防止坑底发 生管涌、流 土现象。
3.3.1 地下水补给
深层第Ⅴ承压含水层地下水的补给来自西部 (江苏),其上部承压含水层的补给主要来自长 江。浅层潜水的补给来源主要为雨水、地表水 体。
3、上海地区的地质、水文地质特征
3.3.2 地下水动态
地下水的初始状态:承压水水位与潜水位是一致的。
根据调查资料,上海市开凿第一口井始于1860年(清咸丰十年,距 今146年),井深76.80m,位于黄浦江边旗昌洋行内,相当于抽汲 第Ⅱ承压含水层地下水。当时,承压水水头离地面0.50m左右 。 随着承压水的逐步开采,承压水头逐年下降,并随年开采强度的 变化而变化。
潜水位 承压水位 承压水位 潜水位
承压含水层顶板以上土层
的重量不足以抵抗承压含 水层顶板处的承压水头压
弱透水层 (半隔水层) 基坑底面
承压水位
弱透水层 (半隔水层)
承 压 含 水 层
力时,基坑开挖面以下的
土层将发生突涌破坏。
弱透水层(半隔水层)
2、承压水对地下工程的主要影响
2.2 环境岩土工程问题
该区采用坑外降水对地面变形影响很大,水位下 降后易引起沉降和不均匀沉降。采用坑内降水必须设 隔水帷幕,隔水帷幕不能漏水,且有足够的插入深度, 防止侧向进水、流砂、坑底管涌等。
d L
减压井
弱透水层 (半隔水层)
l (l-d)
承 压 含 水 层
M
4、减压降水设计、施工与运行
4.3Βιβλιοθήκη Baidu基坑隔水帷幕影响减压降水的模式
Q Q
围护结构
围护结构
潜水位
减压井
潜水含水层 承压水位
减压井
潜水位 潜水含水层 承压水位
情形2: 隔水帷幕进入 减压降水目的 含水层中,但 含水层中隔水 帷幕的长度较 小。宜优先考 虑选用基坑外 侧减压降水。
上海市区承压含水层地下水位年动态变化
3、上海地区的地质、水文地质特征
3.3.3 开采地下水与地面沉降
巨量开采地下水是导致上海市大面积地面沉降的主要 原因。 上海市地面沉降特点:沉降量随开采量增加而增加, 沉降漏斗与承压水头降落漏斗的形状基本一致(受上部 粘性土土层不同组合而有差异);沉降漏斗与开采层次 有关,特别是与开采浅部(150m以上)第Ⅱ、Ⅲ承压含 水层的关系更为紧密。
3、上海地区的地质、水文地质特征
3.3.2 地下水动态
地下水的日动态:似潮汐变化 含水层的水位在24小时内出现二次高峰和低谷,以第 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ承压含水层最为明显,其水位变化规律与 潮水位的变化一致。 在近江边及位于冲刷岸处,井内水位变化幅度大,一 般可达1.00m多;在堆积岸和远离江边的井内,水位 变化幅度小,甚至很不明显。
(16)层
灰~灰白色中、细砂 (第Ⅴ承压含水层)
粘性土夹砾石层
3、上海地区的地质、水文地质特征
3.2 第四系地层 从水文地质角度考虑,对上海地区地下空间开发、轨道交通建设、
深基坑工程具有重要影响的关键地层为:⑤2(微承压含水层)、
⑦ (第Ⅰ承压含水层)、⑨ (第Ⅱ承压含水层)。 ⑤2层土性变化较大(粉细砂、粉砂、砂质粉土、粘质粉土, 有时呈现互层化分布),各勘察单位在划分标准上不统一。水文 地质分析时易导致误判,在降水设计中应慎重、认真对待。
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