摘要
随着地下空间的进一步发展越来越多的地下结构将在各类复杂地质条件与水文条件下修建，因地制宜的选择某些特定地貌与特殊气候的抗浮分析方法将显著提高地下室的的抗浮能力并改善抗浮措施的工作效率，故具有广阔的应用前景。而暴雨条件下的坡地地下结构抗浮分析方法作为应用较广的特定抗浮计算方法之一，其计算结果的精确程度将直接影响该水文地质条件下地下结构的抗浮安全。由于坡地地下室结构的地基倾斜当遭受暴雨等极端降雨天气易于坡底位置形成地表汇水，从而在地下结构两侧形成水头差，并导致浮力在底板上分布不均，增大了底板的抗浮失效风险以及抗浮措施的成本。因此，地下水在坡地地基中的浮力计算方法与其对应的抗浮措施的研究对提高坡地地下室的抗浮安全性与经济性具有重要意义。 本文以地下室倾斜底板与饱和土体的空隙水为研究对象，首先对地下水在坡地地基中的潜水运动与完全承压水运动进行了研究。然后建立了坡地地下水潜水承压水渗流运动的数学模型，重点研究了两类运动状态的地下水交界处的耦合面，并基于渗流连续定理令耦合面上两类地下水的流量相等，提出了坡地地下水的潜水、承压水与底板交界处的水头公式与位置公式。研究地下结构对坡地地下水产生的阻碍作用，通过对比分析了闸坝结构和建筑结构对地下水水头衰减作用的相似性，并基于闸坝地基地地下水的改进阻力系数法提出了坡地建筑物的地下水水头折减公式。 本文基于Geostudio有限元软建立了典型案例的二维渗流模型，通过对坡地地下室倾斜底板的抗浮水头大小与分布范围进行研究，分析了各地质条件下地下水的渗流特征。通过对不同坡顶与坡底水头、不同斜率底板条件下交界水头、抗浮水头及承压长度的偏差分析，进一步完善了坡地抗浮水头公式的适用条件。同时根据不同坡顶坡底水头、不同斜率底板的抗浮水头变化趋势，分析了抗浮水头的影响因素。 在明确了坡地地下室抗浮水头大小与分布范围的基础上，为提高抗浮措施的抗浮效率，对一种新型自动泄压装置进行研究。首先，对自动泄压装置的原理与构造进行分析。然后，根据抗浮水头的分布规律以及群井井流理论，提出了该装置的布置方法。利用暴雨强度公式与地表径流公式，实现了坡底水头计算方法的重构。 分析了成都某实际工程由暴雨引发的抗浮失效事故，并以此为分析案例，通过抗浮水头公式划分了该工程地下室的浮力分区，界定了抗浮控制截面位置及水头值，并通过构件该案列的二维渗流有限元模型，验证了该案列下抗浮水头公式计算结果的正确性。最后，通过自动泄压装置抗浮设计方法，完成了案例工程的抗浮设计。
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