第２１卷 常州工学院学报． Ｖｏ１．２１ ２００８年ｌＯ月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｏｃｔ．２００８ 浅析地下水对基坑边坡稳定性的影响 ｑ－，ｆ￣权 翟志勇 蒋敏 （１．￣ｔ＇ｋＨ市宏建岩土工程技术有限公司，江苏常州２１３００２；２．常州康建建设工程有限公司，江苏常州２１３００２） 摘要：地下水极大地影响着基坑的稳定，控制好地下水对基坑边坡稳定意义重大，针对地下水 对土和土钉的作用及地下水的渗流对土体的影响进行分析，强调基坑勘察和设计旗工中应正确认 识地下水对基坑边坡稳定的影响，进而做到有的放矢，合理控制。 关键词：渗流；基坑；边坡稳定；水土作用；水与土钉作用；强度参数 中图分类号：ＴＵ４７３．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—０４３６（２００８）ｚ一０１ｌ６—０３ ０ 引言 埋藏较浅，可针对性隔断、引渗、设泄水孔等降水 措施，治水效果好。潜水分布于松散地层，基岩裂 随着我国经济的快速发展，城市建设也达到 隙破碎带及岩溶等地区，具有统一自由水面，水位 了前所未有的发展，从２０年前仅北京、上海等大 受气象因素影响变化明显，同一场地的水位在一 城市才有高层和超高层建筑到现在一般的中小城 定区域内基本相同或变化具有规律性，水量变化 市都已建有３０层以上的高层建筑，而随之地下开 较大，地下水补给一般以降雨为主，同时接受场地 挖深度也逐渐变深，二层、三层地下室成为很常见 外同层地下水的径流补给，可采用井点降水和管 的事。地下开挖深度的加大对基坑支护结构的稳 井降水，或设帷幕隔断或降水辅以回灌等进行处 定性可靠性要求也越来越高，而影响基坑边坡稳 理。承压水分布于松散地层两个相对隔水层之 定的因素有很多，比如基坑挖深、侧壁土质、周围 间，具有一定水头压力，一般不受当地气候因素的 环境、地下水分布、支护类型等，其中地下水对基 影响，水头保持稳定，由于承压水埋深大，有一定 坑边坡的稳定性影响尤其突出，需特别加以重视。 的水头压力，水量大等，对地基稳定性的潜在危害 从以往的一些工程案例中可以看出，由于地下水 最大。 没有控制好而引起基坑事故占有绝大多数，因此 分析地下水对基坑边坡稳定性影响是非常具有工 ２地下水对土体的作用 程意义。 地下水是一种重要的地质营力，它与土体的 １地下水的基本特征 相互作用改变着土体的物理性质、化学性质和力 学性质，也改变着地下水本身的一些物理、化学和 与深基坑工程有关的地下水按其埋藏条件一 力学性质。按其作用来分为物理作用、化学作用 般可分为包气带的上层滞水，饱和带的潜水和承 和力学作用。物理作用有润滑作用、软化作用、泥 压水三类。上层滞水分布于浅部松散填土中，无 化作用和结合水强化作用，化学作用有离子交换、 统一水面，水位随季节变化，不同场地不同季节水 溶解、水解、溶蚀作用，力学作用包括孔隙水动压 位各不相同，水量较小，与区域地下水无水力联 力和静压力。地下水与岩土体的相互作用影响着 系，与邻近地表水体可能有联系，但联通性差，其 岩土体的变形和强度，主要体现在三方面：１）通 收稿日期：２００８—０６—１９ 丁伯权，翟志勇，蒋敏：浅析地下水对基坑边坡稳定性的影响 １１７ 过物理、化学作用改变土体的ｃ、 值的大小。２） 中土钉对土体一方面有约束作用另一方面可以增 土中由于静水压力作用降低土颗粒的有效应力， 加土体的抗剪能力，土钉对土体的约束作用正是 从而降低土体强度。３）地下水在土体中产生渗 因为土钉体与土体之间接触粘结力和摩阻力。而 流，会产生流土流砂，土体的抗剪强度降低，从而 地下水对土钉墙的作用不仅有水土作用，还表现 大大降低土体的稳定性。一般的，土体的强度可 为对土钉体的作用，即由于水的存在，造成土钉问 用摩尔一库仑破坏准则表示 摩阻力降低。这是由于混凝土和砂浆凝固后，其 ＝ｃ＋ ｔａｒＩ币 （１） 内部具有许多孔隙，这些孔隙对水具有很强的吸 式（１）中ｃ为粘聚力、 为内摩擦角，由此可 附作用，在其孔隙和周围土体中形成相对富水区， 见对基坑边坡稳定影响最大的是粘聚力ｃ和内摩 这样就在土钉和浆体之间以及浆体和土体之间表 擦角 。通过某直剪试验结果来看粘性土含水量 面形成一个水膜，这就降低了钉土问的摩擦力。 与土体强度参数的关系如下表１。 表ｌ 含水量与土体强度参数的关系 ４水的渗流对基坑土体的影响 在基坑开挖支护过程中由于地下水的存在往 往需要进行大面积降水，对于地下水位高的深大 基坑采用工程降水至使坑内外产生一定的水头 差，使得地下水在土体中产生渗流。一方面渗流 会增加土体的侧压力，另一方面由于渗流的作用， 而对土体的抗剪强度产生影响。 根据土体中存在渗流作用，水位降低后，在周 从表１可以看出，含水量的变化对土体的强 围压力作用下，孔隙水从土中排出土体情况模拟 度参数影响很大，特别是粘聚力ｃ影响显著。 试验。在某一围压下施加水头，并保持进出水量 相同（试验过程３ｈ），然后去除水头压力，孔隙水 ３ 地下水对基坑支护中土钉的作用 压力为零时进行剪切试验。表２为某试验所选取 在基坑支护过程中经常用到土钉墙，土钉墙 的参数。 表２试验参数 一 生 ～ 杂 辎 ｛ｌｌ！｝ 相对水头，Ｉｎ 相对水头／ｌ１１ 图１水头一粘聚力曲线 图２水头一内摩擦角曲线 ｌ１８ 常州工学院学报 ２００８年 由图ｌ、图２可见，土体的物理力学参数随相对水 始终存在渗流作用时，随着相对水头增大土体强 头的增大而增大（相对水头为试验水头与大气压 度越低，所以要避免坑侧土体中的渗流，即在基坑 之比，水头增大表明对土体的固结压力增大，相当 降水过程中要持续稳定。 于基坑中降低水位增加对坑体土层的固结压 力），表明固结后的土体颗粒发生移动和位错，颗 ５ 结语 粒间连接加强，但是固结以前由于软化作用，物理 以上从地下水对土体的作用和对土钉墙中土 参数是减小的。 钉的作用以及水的渗流对基坑土影响分析可知， 而根据渗流作用始终存在开挖侧土体当中情 控制好地下水对基坑稳定性起到关键作用，而要 况模拟试验 Ｊ，在某一围压下，施加渗透水头并保 控制好地下水，在基坑勘察阶段就要认真分析地 持过程不变，当进出水量相等时开始剪切，相对水 下水的分布、类型、埋藏条件等，在基坑设计施工 头与粘聚力关系曲线如图３。 阶段做到有的放矢，合理控制，确保基坑支护结构 的安全稳定。地下水控制要遵循疏堵结合方法， 在施工过程中要加强监测，注意观察排水管或抽 水管的含砂量，随时对地下水位观察，保证基坑工 撰 程的顺利实施。 ［参考文献］ 图３特定条件下水头一粘聚力曲线 ［１］岩士工程手册编委会．岩土工程手册［Ｍ］．北京：中国建筑工 由图３可见，粘聚力随相对水头（固结压力） 业出版社，１９９４． ［２］张元禧，施鑫源．地下水水文学［Ｍ］．合肥：中国水利水电出版 增加而减小，表明土体结构受到一定程度破坏，原 社，１９９８． 始粘聚力部分丧失。 ［３］刘广胜，赵维炳．基坑施工中渗流对土体抗剪强度的影响 以上试验说明降低基坑水位使坑壁土体固 ｆ Ｊ］．水利水运科学研究，２０Ｏ０．８（１）：５４～５７． 结，对基坑稳定性是有利的。当基坑侧壁土体中
