封闭式槽结构设计水位探讨?
因此抗浮设计水位取值合理与否直接关系到构筑物的安全性及经济性。封闭式路堑U型槽结构作为较大跨度工程,在对其进行抗浮设计水位分析时,需重点考虑以下问题:(1)U型槽结构跨越区域相对较大,不同区域含水层岩性及分布特征、地下水赋存状态可能存在一定差异;(2)对于远期最高水位接近自然地面的工程,其最高水位最终取值需结合工程场区现状及设计地形条件进行综合分析。本文以北京某封闭式路堑U型槽结构工程为例,在分析场区水文地质条件的基础上,对涉及抗浮问题的各主要含水层进行远期最高水位预测,并运用FEFLOW模拟软件进行渗流计算,最终确定U型槽结构抗浮设计水位。FEFLOW是由德国WASY水资源规划系统研究所研制开发的地下水模拟软件包,是功能较为齐全的地下水水量及水质计算机模拟软件系统,采用迦辽金有限单元法进行复杂的二维、三维稳定及非稳定流模拟。
1工程场区概况
1.1工程概况拟建封闭式路堑U型槽结构工程呈近南北走向,全长约398m(里程桩号K0+331~K0+729),标准段宽约32m。结构底板标高为31.03~22.09m(埋深自南北两端向中部逐渐增加,最大埋深10.62m),底板标高最低点处相应的里程桩号为K0+526。工程场区典型地层及构筑物基础埋置情况见图1。
1.2工程场区水文地质条件根据勘察资料,场区地面下最大钻探深度39.10m深度范围内主要量测到4层地下水,各层地下水的类型、赋水地层层位及岩性、水位标高见表1。场区所在区域潜水为渗入—蒸发型,主要接受降水入渗和管道渗漏等补给,并以蒸发为主要排泄方式;层间水的天然动态类型属渗入—径流型,以地下水侧向径流和越流补给为主,排泄方式主要为侧向径流和越流;承压水天然动态类型属渗入—径流型,补给方式为地下水侧向径流和越流,并以侧向径流、人工开采为主要排泄方式,受人为因素影响,多年来该层地下水水位变化较大。
由图1可见,拟建构筑物基础主要坐落于潜水含水层、第1层层间水含水层及其之间的相对隔水层中,其抗浮设计水位将主要受潜水和第1层层间水水位变化的共同影响。根据渗流理论,场区各层地下水都存在水力联系,而潜水和承压水水位在各种不利因素影响下存在升高的可能,并在渗流作用下间接导致第1层层间水水位升高和结构基底处水压力增大。因此,针对本工程而言,需预测潜水和承压水的远期最高水位,并在此基础上通过渗流分析计算,最终确定本工程的抗浮设计水位。值得注意的是第1层层间水含水层之上的相对隔水层层厚南北向变化较大,其南端厚度约为1m,向北逐渐增厚至3m左右;第1层层间水含水层之下的相对隔水层层厚及埋深南北向也存在差异。
2场区地下水远期最高水位预测
2.1场区潜水远期最高水位预测场区潜水主要受大气降水入渗补给量的影响。根据场区所在区域地下水水位长期观测数据,历年(自1955年以来)最高地下水水位标高拟合值接近自然地面。勘察期间钻孔孔口处地面标高为30.73~32.70m,其中场区北部局部区段(里程桩号K0+699~K0+729)地形较低(钻孔孔口处地面标高在30.73~31.53m左右)。根据潜水分布规律相关研究成果,该层地下水在历史高水位期与地形密切相关,地形较高处地下水位也相对较高,历年最高地下水水位埋深一般在地表下0.30~0.50m。考虑场区现状和设计地形条件,综合确定场区潜水远期最高地下水水位建议值见表2。
2.2场区承压水远期最高水位预测预测场区承压水含水层水位变化,应充分考虑地下水开采量的减少、官厅水库放水引起的永定河渗漏以及即将实现的“南水北调(中线)工程”等人为活动的影响。通过研究、分析区域性承压水多年水位变化趋势、变化幅度与上述各因素的关系,预测得到工程场区承压水的年平均水位标高将达到21.70m。考虑工程场区承压水水位最大年变幅的50%为4.00m,则工程场区承压水的远期最高水位标高将达到25.70m。3场区地下水渗流数值模拟由于U型槽结构底板除位于潜水含水层内,还主要坐落于第1层层间水含水层及其之上的相对隔水层中。为获得U型槽结构底板不同位置未来最高水位预测条件下最大水压力,需要分析工程场区水文地质条件,概化水文地质概念模型,在此基础上建立地下水数学模型,运用FEFLOW软件建立地下水渗流的数值模拟模型,通过对模型的识别、校正,并将场区远期潜水及承压水最高水位预测值作为边界条件输入模型,即可计算工程场区不同深度、范围内地基土层中的地下水压力分布。
3.1水文地质概念模型依据勘察资料揭露的地层以及地下水资料,同时考虑工程设计条件,建立场区一定深度地基土层的三维非均质有限元渗流模型。在垂直方向上,按照地层岩性和赋水特征,将其分为7大层,自上而下分别为潜水含水层、第1相对隔水层、第1层间水含水层、第2相对隔水层、第2层间水含水层、第3相对隔水层和承压水含水层。由于含水层、相对隔水层的岩性、透水性无明显方向性,因此,整个模拟区域可概化为各向同性的非均质三维流含水系统。根据对工程场区水文地质条件的分析,在对各层地下水水位进行现状分析、预测时,将依据自然、人为因素对地下水的影响程度进行综合取值,将先考虑地下水的侧向径流和越流补给、排泄影响,将模型的侧边界设置为隔水边界,构筑物基础底板概化为Ⅱ类隔水边界,将潜水含水层和承压水含水层概化为Ⅰ类定水头边界[3]。
3.2地下水渗流数学模型本工程中应用三维稳定流偏微分方程对渗流问题予以描述,对于三维稳定流,其控制方程为[4,5]:式中:h为渗流总水头函数;K为土层渗透系数;n为边界外法线的单位矢量;B1为给定水头边界条件;B2为给定流量边界条件。
3.3地下水渗流数值模拟模型应用FEFLOW软件建立相应于水文地质概念模型的数值模型,模型的形状以及边界条件等根据建立的水文地质概念模型确定。模拟区域为170×500m2的区域,垂向上划分为7层,包括4个含水层和3个相对隔水层;水平方向上进行三角形剖分,共分为800个有限单元网格。各层顶、底板标高用钻孔实测数据以差值方式赋值。模拟区域网格剖分三维视图见图2。
3.4参数设置及模型识别模型中各土层渗透系数均根据工程所在区域邻近工程已有资料确定,其中邻近工程粘性土层渗透系数采用采取原状土样并进行室内渗透试验方法确定,轻亚粘土、中亚砂土层渗透系数采用提水试验方法计算确定,细砂、粉砂层渗透系数采用颗分数据并利用经验公式计算确定,砂、卵石层渗透系数根据抽水试验确定。采用勘察期间水位实测数据对模型进行识别和校正,主要是对粘性土渗透系数取值进行微调,直至各层水位数值模拟结果和实测结果十分接近为止。模型中各土层渗透系数最终取值见表3。
3.5基底最大水压力预测将已获得的场区远期潜水最高水位预测值(见表2)及承压水最高水位预测值(27.50m)作为Ⅰ类定水头边界条件输入模型,通过数值模拟,计算在潜水及承压水预测远期最高水位条件下场区地下水渗流场。根据数值模拟计算结果,预测高水位时期场区水压力分布图见图3。根据数值模拟计算结果可计算获得工程场区不同位置、深度的地下水压力及等效水位值,拟建U型槽结构基底中线预测水压力及等效水位标高见图4。综合考虑本工程的特点及抗浮设计水位取值对工程安全、经济性的影响等因素,本工程抗浮设计水位可分段取值:里程桩号K0+331~K0+397段的抗浮设计水位标高按31.90m考虑;里程桩号K0+397~K0+496段的抗浮设计水位标高按31.50m考虑;里程桩号K0+496~K0+729段的抗浮设计水位标高按31.10m考虑。本工程潜水及第1层层间水含水层之间的相对隔水层南北向分布不均,南端厚度较小会直接造成该区段地下水垂向补给相对较大,第1层层间水预测水位升高,同时出现向北端的水平向渗流,最终决定了拟建U型槽结构抗浮设计水位接近于潜水预测最高水位。
4结论与建议
本文以北京某平改立工程封闭式路堑U型槽结构为例,采用地下水数值模拟软件FEFLOW,在对工程场区进行水文地质条件分析及远期最高水位预测的基础上进行了渗流模拟,计算确定了U型槽结构抗浮设计水位,由此可以得出如下结论建议:(1)在抗浮设计水位分析中,可在水文地质条件分析的基础上,建立适宜的水文地质概念模型并确定数值模型,采用地下水数值模拟技术来计算抗浮设计水位。(2)当拟建构筑物跨越区域相对较大时,如工程场区含水层岩性及分布特征、地下水赋存状态存在一定差异,则可以考虑使用FEFLOW等地下水模拟软件建立三维数值模型进行渗流计算,以更准确地刻画工程场区水文地质特征。(3)当工程场区潜水远期最高水位接近自然地面时,其最高水位与地形密切相关,一般地形较高处地下水位也相对较高,应考虑场区现状及设计地形状况,综合分析确定其最高水位。(4)针对本工程而言,可以采取结构下加抗拔桩或选择扩大基础加压重层等抗浮设计以避免地下水浮力破坏结构。
更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:https://bid.lcyff.com/#/?source=bdzd
水利水电工程水闸设计分析?
水闸闸室主要有敞开式、胸墙式、涵洞式三种,在水利水电工程泄洪时尽可能使水流恢复至自然状态,避免水闸前水位过高导致水冲击现象。上述三种水闸具有不同特点,敞开式水闸平底宽,更有利于排涝泄洪,水流宽阔稳定,结构简单,操作方便。胸墙式水闸一般用于水位波动较大,下游水量有限制要求的河流。涵洞式水闸一般用于水位高,孔...
闭式管网为何不用克服高度引起的静压水头?高度引起的压力难道不是位压...
1、闭式管网的循环水泵不用克服高度引起的静压水头,高度引起的水位压头实际存在,但是供水与回水两条管道高度相同互相抵消,所以不用计算。2、采暖系统中的闭式系统,是指采暖系统中的循环水既不与外界空气接触又不向外释放,这样的系统循环水泵只需计算系统的总阻力损失就可以了。
河水电站工程设计综述?
前池净宽3.5m,为整体U型槽结构。压力前池末端为压力管道进水闸,设计引用流量2.5m3\/s,结构型式为孔口式,由闸室段及渐变段组成。闸室段长5.75m,闸室底板厚1.2m,边墩厚1.5m。闸底板高程854.96m,一孔,孔口尺寸1.2m×1.2m,进口设置一扇拦污栅及一扇事故检修闸门,相应启闭设备为电动葫芦...
PDS差压变送器测除氧箱水位怎么算量程,我的灌是密闭式的,高度2米8...
即:2800×10×1=28000Pa=28KPa 变送器量程为 0-28KPA
四桩井槽大型导管架平台
台的井槽分配如表14-19。 井口位置水深:6座井口平台位置的水深从29.4m到31m,平均30.4m,如表14-20。 表14-19 SZ36-1各井口平台井槽分布 表14-20 6座井口平台位置的水深 设计寿命:25年。 设计极端环境条件:取50年一遇情况。 (二)环境条件 水位关系:如图14-15所示。 图14-14 SZ36-1油田水位关系图 风...
给排水与绿化工程施工方法?
滤管的顶部高程,宜为井管处设计动水位以下不小于0.5m。 (18)井壁管长度的允许偏差应为±100mm;井点管安装高程的允许偏差为±100mm。 沟槽开挖——: (1)管道沟槽底部的开挖宽度,宜按下式计算: B=D1+2(b1+b2+b3) 式中B——管道沟槽底部的开挖宽度(mm); D1——管道结构的外缘宽度(mm); b1——管道...
暖通系统如何区分开式与闭式系统
因此,要求在闭式系统中,必须设置一定的定压设备以保持高层建筑顶部水管完全充满水(即管内处于正压状态),此定压设备常用开式膨胀水箱,水箱水位通常应高出最高的系统水管1.5m以上。在一些工程中,为了防止开式不箱引起的腐蚀,或在屋顶设置开式水箱有困难时,也有的采用了气体定压罐,定压罐压力应...
压力罐内部结构是怎样
水位下降,罐内空气压力也随之下降。当降至所要求的下限压力值时,电接点压力表的指标即接通下限触点,继电器动作,电机与电源接通、水泵重新启动工作。正常情况下,水泵可在无人控制的情况下工作,并可根据用水量的变化,自行调整水泵开停次数与工作时间,保证向管网连续供水。
单级蜗轮蜗杆减速器设计(F=5KN,V=0.7,D=390)
本次是设计一个蜗轮蜗杆减速器,减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器(电机——联轴器——减速器——联轴器——带式运输机),本人是在周知进老师指导下独立完成的。该课程设计内容包括:任务设计书,参数选择,传动装置总体设计,电动机的选择,运动参数计算,蜗轮蜗杆传动设计,...
火电厂中开式水系统和闭式水系统是怎样定义划分的?
工作介质水基本上在一个封闭的循环系统运行的称之为闭式水。所以,直接连接大江和大河、大海以及采用凉水塔等方式的循环系统一般都同时会有热量和工质的交换,所以称之为开式循环;只从设备的换热器将热量带走,再到冷却用的表面换热器中将热量交换出去,不存在工质损失的循环系统则称为闭式循环。
当涂邢茵栀: 基础埋置深度 (embedment depth of foundation ) 一般是指基础底面到室外设计地面的距离,简称基础埋深.地下室采用箱型基础或筏基时,基础埋置深度自室外地面标高算起.采用独立基础或条形基础时,应从室内地面标高算起. 影响基础...
临泽县15710473436: 建筑结构设计中“抗浮设计水位为 - 13.10m"是什么意思? - ?
当涂邢茵栀: 抗浮设计水位 结构整体抗浮稳定验算时应考虑的地下水位,国家规范没有明确规定;主要用于结构的整体稳定验算及结构构件设计计算 ①《北京市建筑设计技术细则》结构专业第3.1.8条:地下室外墙、独立基础及防水板基础中的防水板等结构构件进行承载力设计,结构设防水位(即抗浮设计水位)取最近3-5年的最高水位(包括上层滞水). ②福建省防洪设计暂行规定: 对于重大工程按室外地面以上500mm高度地下室的抗浮设计水位; 对于重大工程,一般宜进行抗浮设计水位的专项论证. 摘自 朱炳寅 《建筑结构设计分析》 也是从网站粘贴来的.希望对你有点帮助.
临泽县15710473436: 溢洪道结构设计应按哪几种工况设计 - ?
当涂邢茵栀: 溢洪道(yì hóng dào)是水库等水利建筑物的防洪设备,多筑在水坝的一侧,像一个大槽,当水库里水位超过安全限度时,水就从溢洪道向下游流出,防止水坝被毁坏. 包括:进水渠 控制段 泄槽 出水渠. 溢洪道的设计和布置合理与否,不仅...
临泽县15710473436: 地基的选择 地基和基础的区别 - ?
当涂邢茵栀: 一、地基与基础的概念 地基:承受由基础传下来荷载的土体或岩体.地基承受建筑物荷载而产生的应力和应变是随着土层深度的增加而减小,在达到一定的深度以后就可以忽略不计. 基础:建筑物地面以下的承重构件.它承受建筑物上部结构...
临泽县15710473436: 什么是围堰? - ?
当涂邢茵栀: 围堰是指在水利工程建设中,为建造永久性水利设施,修建的临时性围护结构.其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置,以便在围堰内排水,开挖基坑,修筑建筑物. 一般主要用于水工建筑中,除作为正式建筑物的一部分外,围堰一般在用...
临泽县15710473436: 怎样才能快速了解基础工程这行 - ?
当涂邢茵栀: 基础工程 概述: 一. 各类型的水工建筑物对地基基础的要求 1. 具有足够的强度,能够承受上部结构传递的应力; 2. 具有足够的整体性和均一性,能够防止基础的滑动和不均匀沉陷; 3. 具有足够的抗渗性和耐久性,防止发生严重...
临泽县15710473436: 道路工程质量通病及防治措施 - ?
当涂邢茵栀: 首先说明,帮人不是为分数. 湘西捍匪( - 高级经理 六级)虽然分高,但是为人.....为吾所不齿!! -------------------------------------------------------- 市政工程质量通病及防治 <排水部分> 市政道路排水系统是城市市政设施得以正常使用的重要设施之一,...
临泽县15710473436: 请问市政工程一般需要编制哪些施工方案? - ?
当涂邢茵栀: 一般工程应编制安全专项施工方案的分部分项有哪些?专项方案编制应当包括哪些内容?下列危险性较大的分部分项工程以及临时用电设备在5台及以上或设备总容量在50kW及以上的施工...
临泽县15710473436: 一个市政立交工程(道路、排水、桥梁、隧道),需要做哪些专项方案? - ?
当涂邢茵栀: 需要编写的方案有:路基路面方案、挡土墙施工方案、排水工程方案、桥梁下部结构施工方案(桩基施工方案、承台施工方案、立柱施工方案)、桥梁上部结构施工方案(现浇箱梁施工方案、桥面系施工方案)、现浇箱梁支架搭设方案、隧道施工方案、隧道爆破施工方案等方案,其中隧道施工,隧道爆破,现浇箱梁支架搭设均需要专家评审.
临泽县15710473436: 如何购买好的玻璃钢化粪池 - ?
当涂邢茵栀: 〈一〉、化粪池基底与建筑物水平净距不应小于化粪池基底与建筑基底高差的2倍.〈二〉、化粪池地基一般情况下,在天然素土上,铺设50-100mm黄沙垫底找平即可,如遇特殊地基,应作特殊处理.〈三〉、施工作业程序放线→挖基槽、排...