深基坑降水建筑環(huán)境影響研究范文

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摘要:使用傳統(tǒng)模型研究深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響時(shí)研究分析效果差。為此對(duì)深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境的影響進(jìn)行研究。引入持水重度、相關(guān)密度指標(biāo)、給水度等概念，計(jì)算土層持水密度;采用分層總和法，將周邊建筑環(huán)境土層分為潛水含水層、承壓含水層、隔水層、半承壓含水系統(tǒng)四部分，代入計(jì)算出的土層持水密度，分析土層應(yīng)力增量;在土層應(yīng)力增量分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用FLAC方法計(jì)算基坑降水引起的地面沉降程度，實(shí)現(xiàn)深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響的研究，完成影響研究模型的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:深基坑;降水;周邊建筑環(huán)境;影響研究;實(shí)驗(yàn)論證

前言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高促進(jìn)了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，也促進(jìn)著各類基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，建筑工程作為各行各業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，是影響社會(huì)建設(shè)的重要因素之一。建筑工程施工不僅包括各基礎(chǔ)工程的建造施工，還包括前期的勘測(cè)、設(shè)計(jì)和后期的養(yǎng)護(hù)、管理等活動(dòng)，其施工對(duì)象涵蓋了諸多工程范圍內(nèi)的設(shè)施與場(chǎng)所內(nèi)的建筑物、構(gòu)筑物、工程物等，影響范圍極其廣泛［1］。建筑工程的施工情況不僅影響著建筑工程本身的建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)效率，還在一定程度上影響著城市的綜合建設(shè)質(zhì)量，反映著社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，各種科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，也對(duì)建筑施工起到了深刻影響，使建筑工程技術(shù)更加智能化和自動(dòng)化，但是隨著市場(chǎng)需求水平的不斷提高，也對(duì)建筑施工的性能提出了更高的要求［2］。

1深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響研究模型設(shè)計(jì)

1．1計(jì)算土層持水密度

引入相關(guān)概念，對(duì)土層持水密度進(jìn)行計(jì)算。首先引入持水重度概念。持水重度是指經(jīng)過地下水的抽降，土體釋放出重力水時(shí)土體的重度。在實(shí)際應(yīng)用過程中，土體可分為粗粒土和細(xì)粒土。對(duì)于粗粒土而言經(jīng)過地下水抽降，土體中的重力水能夠較快排出，土體中結(jié)合水很少幾乎可以忽略不計(jì)，其持水重度近似等于天然重度;而細(xì)粒土經(jīng)過地下水抽降，土體中的重力水沒有完全排除，還保留有一定數(shù)量的結(jié)合水，因此其持水重度與天然重度間存在差異［3］。依據(jù)持水重度的概念提出持水密度p，持水密度與持水重度γ之間的關(guān)系計(jì)算如下：其次，引入相關(guān)密度指標(biāo)概念，如天然密度、干密度、飽水密度、浮密度、土粒密度等概念，具體如表1所示［5］。最后，引入給水度概念。給水度表示在潛水含水層上部，潛水面下降部位引起重力排水的能力，其數(shù)值大小變化與時(shí)間有關(guān)，排水時(shí)間越長(zhǎng)給水度越大，并逐漸趨近于一個(gè)固定值，其變化如圖1所示。通過上述概念得到持水密度p計(jì)算公式如下：其中，psat為飽水密度，μ為給水度，pd為干密度，ps為顆粒密度，e為孔隙比，n為孔隙度。通過上述公式，完成持土密度p的計(jì)算。

1．2分析土層應(yīng)力增量

在計(jì)算出的持土密度基礎(chǔ)上，使用分層總和法分析土層應(yīng)力增量。分層總和法采用一維固結(jié)理論，其核心內(nèi)容是運(yùn)用總應(yīng)力法將各水頭作用所產(chǎn)生每層土的變形量疊加起來即為地面沉降量。選擇合適的滲流公式計(jì)算地下水位，繪制地下水位曲線。計(jì)算每一地下水位差值下地面的最終沉降量［6］。將周邊建筑環(huán)境土層分為潛水含水層、承壓含水層、隔水層、半承壓含水系統(tǒng)四部分。分析四部分的土層應(yīng)力增量情況，其情況各有不同，經(jīng)過綜合分析，得到其土層應(yīng)力增量S計(jì)算公式如下［7］:其中ai為i層土的壓縮系數(shù)，pi為i層土因降水產(chǎn)生的附加應(yīng)力，hi為i層土的厚度，ei為i層土的初始孔隙比。通過上述過程，完成土層應(yīng)力增量的分析。

1．3實(shí)現(xiàn)影響研究

在土層應(yīng)力增量的基礎(chǔ)上，運(yùn)用FLAC方法計(jì)算基坑降水引起的地面沉降程度。參考相關(guān)工程信息，繪制基坑降水示意圖如圖2所示。運(yùn)用FLAC方法對(duì)深基坑降水引起的地面沉降程度進(jìn)行計(jì)算，地面沉降程度b計(jì)算公式如下:其中，b1為壓縮層的初始厚度，S為前文計(jì)算出的土層應(yīng)力增量，γ為測(cè)定的持水重度，SS為壓縮層的比儲(chǔ)水系數(shù)。通過上述公式，完成對(duì)深基坑降水引起的地面沉降程度的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響的研究。引入持水重度、相關(guān)密度指標(biāo)、給水度等概念，計(jì)算土層持水密度;采用分層總和法，將周邊建筑環(huán)境土層分為潛水含水層、承壓含水層、隔水層、半承壓含水系統(tǒng)四部分，代入計(jì)算出的土層持水密度，分析土層應(yīng)力增量;在土層應(yīng)力增量分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用FLAC方法計(jì)算基坑降水引起的地面沉降程度，實(shí)現(xiàn)深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響的研究，完成影響研究模型的設(shè)計(jì)。

2影響研究模型的環(huán)境應(yīng)用

使用設(shè)計(jì)的深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響研究模型對(duì)于環(huán)境保護(hù)而言具有深遠(yuǎn)現(xiàn)實(shí)意義。首先，使用影響研究模型能夠幫助人們明確的認(rèn)識(shí)到深基坑降水問題和生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題之間的關(guān)系。通過分析深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境的影響，能夠深刻揭露出深基坑降水問題不僅影響到周邊建筑的質(zhì)量，還可能對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境存在一定程度的威脅。深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境而言可能造成的地面沉降、水土流失等問題，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看來，這一問題的持續(xù)惡化不利于生態(tài)環(huán)境的改善，甚至可能造成更為嚴(yán)重的后果。在這一情況下，使用設(shè)計(jì)的深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響研究模型有助于引起人們警惕，加強(qiáng)對(duì)這一問題的重視程度，有效防止問題的進(jìn)一步惡化。其次，使用影響研究模型能夠幫助人們?nèi)娴姆治鰡栴}，提出科學(xué)的解決方案。通過影響研究模型能夠科學(xué)高效的分析深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境的影響，通過對(duì)數(shù)據(jù)的采集監(jiān)測(cè)和分析處理，更加清晰明了的找到解決問題的重點(diǎn)和關(guān)鍵，從而為水土加固提供可行的解決方案。使用設(shè)計(jì)的深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響研究模型有助于進(jìn)一步理解環(huán)境問題的成因，為解決方案的提出奠定基礎(chǔ)。最后，使用影響研究模型能夠幫助人們真正有效的解決生態(tài)環(huán)境問題。一方面，這一模型通過增強(qiáng)人們對(duì)深基坑降水影響問題的重視程度能夠做到防微杜漸，在問題沒有進(jìn)一步惡化之前防患于未然，從而有效降低惡劣生態(tài)問題的形成概率;另一方面，在影響研究模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行生態(tài)環(huán)境治理，采取的方案相對(duì)完善，能夠有效提高生態(tài)環(huán)境治理的效率和質(zhì)量，從而進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境。通過使用設(shè)計(jì)的深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響研究模型能夠從認(rèn)識(shí)問題、分析問題和解決問題三個(gè)角度有力促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，從而達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境的目的。

3實(shí)驗(yàn)論證分析

為證明設(shè)計(jì)的深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響研究模型的有效性，設(shè)置仿真實(shí)驗(yàn)，選取某深基坑工程模型，對(duì)其基礎(chǔ)要素進(jìn)行設(shè)置，將其作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象置于降水條件下，分別采用設(shè)計(jì)研究模型和傳統(tǒng)研究模型對(duì)深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響進(jìn)行研究。對(duì)比兩種模型的研究效果，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3．1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)實(shí)驗(yàn)變量進(jìn)行控制。測(cè)試的是深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響研究模型的有效性，由于不同深基坑降水條件對(duì)周邊建筑環(huán)境影響效果不同，不同深基坑工程設(shè)置受降水影響效果也不同，因此需要控制除影響研究模型以外的其他變量因素保持不變，防止干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象和環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，實(shí)驗(yàn)對(duì)象和實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置如表2所示。

3．2對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

設(shè)置對(duì)比試驗(yàn)，保證其他條件相同，一組采用設(shè)計(jì)影響研究模型，另一組采取傳統(tǒng)研究模型對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象在不同降水強(qiáng)度下影響周邊建筑環(huán)境的情況進(jìn)行研究分析。記錄影響研究耗費(fèi)時(shí)間，并與提前測(cè)定的真實(shí)情況進(jìn)行對(duì)比得出研究模型準(zhǔn)確度，計(jì)算影響研究效率，繪制對(duì)比曲線。影響研究效率對(duì)比結(jié)果如圖3所示。通過圖3可以看出，設(shè)計(jì)的影響研究模型在進(jìn)行深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響研究時(shí)具有明顯優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行測(cè)試的16小時(shí)中，雖然隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增加，對(duì)降水量進(jìn)行了調(diào)整，導(dǎo)致影響研究模型的影響分析效率有所波動(dòng)，但其波動(dòng)范圍較小，說明這一研究模型相對(duì)較為穩(wěn)定，能夠適應(yīng)不同情況的工作需要，使用設(shè)計(jì)研究模型進(jìn)行影響研究分析的研究分析效率始終位于75%～95%之間，具有極高有效性。而使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行研究分析時(shí)，其分析效率隨著降水量的調(diào)整發(fā)生了較大波動(dòng)，從30%到65%持續(xù)波動(dòng)，說明這一研究模型運(yùn)行穩(wěn)定性不高難以適應(yīng)實(shí)際需要，且效率遠(yuǎn)低于研究模型的研究分析效率。上述數(shù)據(jù)證明，設(shè)計(jì)的影響研究模型能夠提高35%的影響分析效率，具有極高有效性。

4結(jié)語(yǔ)

深基坑降水會(huì)對(duì)周邊建筑環(huán)境產(chǎn)生較大影響，這種影響不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)成本的增加，還可能造成嚴(yán)重事故威脅人的生命安全。因此通過對(duì)深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境的影響進(jìn)行研究，能夠加強(qiáng)相關(guān)管理人員對(duì)這一問題的重視程度，采取相應(yīng)技術(shù)措施改善這一問題，從而減少其對(duì)生態(tài)環(huán)境和人文環(huán)境的破壞。對(duì)深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境影響研究模型進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的影響研究模型能夠適應(yīng)各種條件下的工作需要，對(duì)用較少的時(shí)間，更為全面的研究深基坑降水對(duì)周邊建筑環(huán)境的影響，相比傳統(tǒng)模型大幅提高影響研究的效率。

作者：范寒光 單位：機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司