7-流砂的成因与防治,井点降水的作用与种类

井点降水的作用
井点降水的作用
塌方 涌水
涌水 a) a) 塌方
管涌
管涌
b)
b)
c)
c)
水压
水压
a)防止涌水； b)稳定边坡； c)防止管涌； d)减少横向荷载； e)防止流砂。
流砂
流砂 e) e)
d
d
井点降水的种类
井点有两大类：轻型井点和管井井点。 一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素确定。 各种井点的适用范围 井点类别 一级轻型井点 轻型 井点 多级轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井 井点 管井井点 深井井点 土的渗透性 (m/d) 0.1~50 0.1~50 0.1~50 < 0.1 20~200 10~250 降水深度 3~6 视井点级数而定 8~20 视选用的井点而定 3~5 >15 (m)
流砂的危害—— 土体完全丧失承载力，土体边挖边冒流砂，至使施工条件恶化，基坑难 以挖到设计深度。 严重时会引起基坑边坡塌方、临近建筑因流砂而出现地基被掏空的现象， 引起建筑开裂、沉降、甚至倒塌。
流砂的成因
流砂现象产生的原因，是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作 用的结果。 动水压力——
地下水的渗流对单位土体内骨架产生的压力，用 GD 表示。
流砂的防治
（1）防治流砂的主要途径
减少或平衡动水压力；
设法使动水压力方向向下；
截断地下水流。
流砂的防治
（2）防治流砂的具体措施 枯水期施工法 枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，就不易产生 流砂。
抢挖并抛大石块法 分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，在挖至标高后立即铺竹、 芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，将流砂压住。此法适用于治理局部 的或轻微的流砂。
hA
L
A
w
hA F A
Fra Baidu bibliotek
TLF
w
HA
a
GD
B
ZA
hB
LFcosa B
w
HB
ZB
hB F
w
LF
流砂的成因
由∑X=0得： γw hA F - γw hB F - T L F + γw L F cosα= 0 将 cosα=(ZA-ZB)/L 代入上式可得 ：
T w
(hA Z A ) (hB Z B ) H A HB w L L
hA
L
A
w
hA F A
TLF
w
HA
a
GD
B
ZA
hB
LFcosa B
w
HB
ZB
hB F
w
LF
流砂的成因
T w (hA Z A ) (hB Z B ) H A HB w L L
HA HB 为水头差与渗透路径之比，称为水力坡度，用 i 表示。 L
T i W
G D T i W
设止水帷幕法
将连续的止水支护结构（如连续板桩、深层搅拌桩、密排灌注桩等）打入 基坑底面以下一定深度，形成封闭的止水帷幕，使土的渗流路径延长、减小水 力坡度，从而减小动水压力，防止流砂产生。
人工降低地下水位法 即采用井点降水法（如轻型井点、管井井点、喷射井点等），使动水压力 的方向向下，从而能有效地防止和根治流砂。因此，此法应用广泛且较为可靠。
流砂的危害—— 土体完全丧失承载力，土体边挖边冒流砂，至使施工条件恶化，基坑难 以挖到设计深度。 严重时会引起基坑边坡塌方、临近建筑因流砂而出现地基被掏空的现象， 引起建筑开裂、沉降、甚至倒塌。
流砂的成因
基坑挖土至地下水位以下，当土质为细砂土或粉砂土的情况下，采用集 水坑降低地下水时，坑下的土有时会形成流动状态，而随着地下水流入基坑， 这种现象称为流砂现象。
式中，负号表示GD与所设水渗流时受到的总阻力T 的方向相反，与水的 渗流方向一致。
流砂的成因
T i W G D T i W
由上式可知，动水压力 GD 的大小与水力坡度成正比，即水位差 HA-HB 愈大，则 GD 愈大；而渗透路程 L 愈长，则 GD 愈小。 当水流在动水压力的作用下对土颗粒产生向上压力，如果动水压力 大于土的浮重度 ' 时（ GD ≥ '），便产生流砂。
知识点7：流砂的成因与防治， 井点降水的作用与种类
主要 内容
流砂的成因 流砂的防治 井点降水的作用 井点降水的种类
流砂的成因
基坑挖土至地下水位以下，当土质为细砂土或粉砂土的情况下，采用集 水坑降低地下水时，坑下的土有时会形成流动状态，而随着地下水流入基坑， 这种现象称为流砂现象。
GD与单位土体内的渗流水受到土骨架的阻力T 大小相等，方向相反。
流砂的成因
水在土体内从 A 向 B 流动，
AB柱体：长度为L，横断面积为F， A、B之间的水头差为HA-HB。
hA
L
A
w
hA F A
TLF
w
HA
a
GD
B
ZA
hB
LFcosa B
w
HB
ZB
hB F
w
LF
流砂的成因
作用土柱体中水的力有： A，B两端的静水压力，分别为：γw hA F 和 γw hB F； 柱体内孔隙水的重量和土骨架浮力的反力： γw L F； 柱体中土骨架对渗流水的总阻力：T L F； 考虑到地下水的渗流加速度很小（a≈0），因而忽略惯性力。