环境岩土工程学课件东南大学潘华良环境岩土工程学概论人类工程活动造成的环境岩土工程问题

第8章

人类工程活动造成的

环境岩土工程问题解决工程与环境之间的矛盾的几点原则：(1)环境补偿的原则(2)工程避让的原则(3)环境治理的原则8.1打桩对周围环境的影响预制桩及沉管灌注桩等挤土桩，在沉桩过程中，桩周地表土体隆起，桩周土体受到强烈挤压扰动，土体结构被破坏。探讨受打桩扰动后桩周土的工程特性，对合理进行桩基设计具有重要意义。桩挤土效应的理论分析1.小孔扩张理论塑性区的应力变化对饱和软土，其塑性区任一点的应力两个方向(径向、切向)上的总应力增量：R--塑性区半径；cu--土的不排水强度；ρ--离桩心距离；弹性区的应力变化

R--塑性区半径；cu--土的不排水强度；ρ--离桩心距离；塑性区边界上径向位移、塑性区半径及桩土界面的挤压力Pu--桩土界面径向挤压应力；cu--土的不排水强度；up--塑性区边界上的径向位移；E--土的弹性模量；μ--土的泊松比。2.强扰动区的范围当土体确定后，土的力学指标E、μ、c、φ不变，塑性区半径与小孔直径呈线性关系。沉桩对周围环境的影响(1)噪音的影响。打桩时柴油锤产生的噪音可高达120dB以上，一根长桩至少要锤击几百次乃至几千次。这对附近的学校、医院、居民、机关等都具有一定的干扰作用，打桩产生的噪音影响人们学习、工作和休息。(2)振动的影响。打桩时会产生一定的振动波向四周扩散。振动对人来说，较长时间处在一个周期性微振动作用下，会感到难受。特别是住在木结构房屋内的居民，地板、家具都会不停地摇晃，对年老有病的人影响尤大。在通常情况下，振动对建筑物不会造成破坏性的影响。点振源，迅速衰减,精密机床、仪器仪表的正常操作有影响(3)挤土效应的影响。桩打入地下时，桩身将置换同体积的土。因此在打桩区内和打桩区外一定范围内的地面，会发生坚向和水平向的位移。大量土体的移动常导致邻近的建筑物发生裂缝、道路路面损坏、水管爆裂、煤气泄漏：边坡失稳等等一系列事故。上海外白渡桥立剖面图按桩的挤土效应，桩可分为：排挤土桩如混凝土预制桩、木桩等；排土的体积与桩的外包体积相等；非排挤土桩排挤土的体积为零。如钻孔灌注桩、挖孔桩等；低排挤土桩排挤土的体积小于桩的外包体积，如开口的钢管桩，工字钢桩等。Y型沉管灌注桩减少挤土影响的措施：(1)预钻孔取土打桩。先在打桩的位置上用螺旋钻钻成一直径不大于桩径2／3、深度不大于桩长2／3的孔，然后在孔位上打桩；(2)设置防挤孔。在打桩区内或在打桩区外，打设若干个出土的孔。出土孔的数量可按挤土平衡的原理估算；(3)合理安排打桩顺序和方向。对着建筑物打桩比背着建筑物打桩的挤土效应要不利得多；(4)控制打桩速率。打桩速度越快，挤土效应越显著；(5)设置排水措施。促使由打桩挤压引起的超孔隙水应力消散；(6)其他。如设置防振沟等等。加强监测。8.2基坑开挖造成地面移动或失稳随着经济建设的发展，高层建筑的基坑面积越来越大，深度也越来越深。开挖基坑，大量卸荷，由于应力释放，即使有刚度很大的支护体系，坑周土体仍难于避免会发生水平方向和竖直方向的位移。再由于地下水的渗流，基坑施工期长，坑周土体移动对建筑物、道路交通、供水供气管线、通讯等造成很大的威胁。深、坦大基谁坑工纽奉程及勉其环葡境土闸工问膛题地表宏沉降喉与土妨层位灯移(1核)墙男体弹尾性变向位；(2天)基野坑卸冒载回赤弹、免塑性军隆起绘、降甚水不贷当引惧起的刑管涌护、翻涉砂；(3)捉墙外土痕层固结内沉降；(4)丸井点或绑深井降脆水带走版土砂(锣也是一奔种地层宾损失)挣；(5)顿墙段接绝头处土水砂漏失雾；(6)伍槽壁开制挖，地堪层向槽闹内变形矛。3.地鲜铁车糟站深监大基垃坑的眠施工垃技术冒要求(1股)撑记后挖灭，留餐土堤岩；(2姜)对肤支撑伸施加柿设计嗓轴力圆(3锅0％敞～7刺0％拖)的预应放力；(3骄)每嫩步开店挖及鬼支撑能的时池限tr≤24世h；(4恳)坑批内井点降秧水以固结冬土体、联改善土研性，减表少土的慰流变发批展。5.并变形恨监控(1)咸施工工铃况实施于情况跟蒜踪观察港；(2垫)日节夜不蔽中断还的现颂场监蹈测与冈险情笔及时届预测吐和预屡报；(3益)定辞量反稳馈分各析，竭信息袄化设佳计施版工；(4燃)及性时修伸改、喷调整别施工纹工艺织参数时；(5推)及鼠时提绵出、郊检验饰、改林进设刘计施锄工技间术措震施。6.胸减少载沉降淋的措扑施(1略)采补取刚牙度较悉大的坛地下针连续中结构君；(2形)分中层分提段开并挖，赌并设晓置支塞撑；(3鲜)基衔底土以加固织；(4)翅坑外注死浆加固漫；(5笨)增虎加维溉护结咸构入淹土深兆度和喝墙外脖帷幕羡；(6水)尽吩量缩忍短基慨坑施弹工时善间；(7潮)降更水时徒，应巾合理规选用晶井点朴类型向，优雷选滤庸网，盏适当乱放缓懂降水款漏斗蚁线坡美度，愿设置穴隔水帜帷幕件；(8桃)在疯保护蒸区内系设置达回灌探系统旋；(9)容尽量减苦少降水旨次数。8.队2.营2.抬深基遇坑开尺挖对呜临近末地下逼管线讲的影单响1.地郊下管线楚位移计阻算地下管书线位移求计算可达按竖向赶和水平干两个方戒向的位敲移分别台计算。(2落)地鞋下管喝线竖踩向位轿移计晓算沉陷错区的昼竖向婶位移赵方程y(x坑)：地下管糠线水平煌位移方闹程y(宅x)8.3撒软土隧旬道推进饶时的地能面移动在软钻土地孕层中械，地拥铁、蜡污水权隧道巴等常蜂采用崇盾构旨法施纺工。耀盾构戏在地漂下推减进时贵，地奸表会飘发生严不同总程度慨的变博形。地表骆的变蛙形与隧道宣的埋差深、盾构帜的直购径、软土拌的特鸡性、盾构绣的施工方挂法、衬砌背街面的压折浆工艺等因匆素有绒关。盾构掘明进中的押环境问讽题由于升盾构敏掘进抚引起泽地层版扰动议，诸雨如土签体地表沉蜂降和分层土体克移动、土体矿应力、含水垫量、孔隙绘水压谢力、弹性滩模量、泊松要比、强度和承载力等物圈理力预学参挺数的份变化母是不伪可避衬免的肤。武警荐战士帜正用愁黄沙打填堵为凹陷劣的地响面20架03闲年7喉月2栏日凌卖晨，气上海踢地铁祥四号蛙线发洒生地拖面沉绑陷事隙故，险楼房矮倒塌恩，外捕滩防盯汛墙眨被破右坏。盾构姐掘进飘引起颜的土蛮体沉体降机维理1.水和泥筛浆的扰与动盾构经沈过的地框区，可桨能引起地下抖水含弃量和雄紊流鬼运动状态鲁的改衫变。2.对不良陡土层的敢影响盾构法事施工刀里盘的切集削旋转朝振动引雷起饱和砂土歇或砂腿质粉帮土的鉴部分拘液化。3.周围土捕体应力状状态的肠变化盾构掘皱进对土敢体的影膜响范围8.何4抽寸汲地塌下水土引起览的地谅面沉膛降地下乓水位夹上升咸引起诉的岩鲁土工耳程问燃题1.浅亦基础地瓦基承载召力降低2.此砂土听地震寸液化鱼加剧3.烦建筑送物震间陷加皂剧4.首土壤夸沼泽察化、尾盐渍华化5.彩岩土尼体产姓生变及形、津滑移后、崩冲塌失雕稳等6.地终下水位支冻胀作怎用的影脉响7.对渠湿陷殖性黄坏土、抬崩解据性岩负土、络盐渍纲岩土宜的影轰响8.膨辛胀性袭岩土君产生团胀缩调变形抽汲晒地下辽水产碍生的框环境腹问题1.攻地表属塌陷2.协地面偷沉降3.科海(究咸)骆水入弃侵4.地泻裂缝的蓝复活与若产生5.地率下水源朋枯竭，往水质恶贺化7.糕抽汲疫地下起水出蒙现环乡丰境问至题的棒现状据最新伤统计(器中国日率报，2雷004粒年7月臭23日呆)我国仙已有5决0多个柿城市由沫于过量蛙的抽汲睡地下水诉造成4币865偶5km2的地独面沉臂降。人工回晕灌与地举面回弹1.回愁灌对地伟面沉降垮的影响抽汲礼地下蹈水导枣致地记面沉挺降，树是由锋于地下水渴位下降，导光致孔隙虑水压玩力降黄低，土中渴有效晓应力匠增加，地层发岛生压密堂变形的外在蛋表现。回灌煤，则详有利赴于稳请定地苗下水吴位，罪并促班使地下殊水位吨回升，使土顶中孔隙水侮压力增另大，土颗猴粒间的孕接触应轮力减小淋，土层发订生膨胀，从班而导严致地径面回锹弹可贞控制鄙地面粉沉降各。在地下拌水集中辅开采地巨区，如易沪东工愉业区，直回灌前课195兼9年1中0月至熊196党6年9康月，地届面累计唤下沉0耍.5～倾1m，白回灌后泥196往5年9右月至1鄙974委年9月挎，地面贼累计上蝴升18华～36催mm；袄同一时时期，沪吧西工业班区回灌积前地面驾累计下足沉43筒～59旬cm，债回灌后筝地面累断计上升择26～泰~44浩mm。申昆末毛纺锯厂位赵于昆困山市渗区、贝长江楼三角突洲冲生积平捡原。境内水鹿网密集箩，水利采资源丰智富，主摇要河、罢湖有吴会淞江、扑娄江、醒阳澄湖付、淀山翼湖，水愈面占全盏市总面剩积22％。申昆毛梢纺厂自19泛89年开忠始已浆连续6年采用渠深井回泊灌。如2号井脉剖面袖，孔苦深68宪m以上为东粉砂、喊粉细砂损潜水、燥微承压惰水含水仰层，68苗m～96m为第稍一承垄压水知，细庭砂含馋水层杀厚度16m，滤坛水管世位置73m～89m，承症压水灶位埋搬深7.君5m，水温20℃，杂出水映量56m3／d申昆毛演纺厂深导井回灌剂量每年2万t左右，坐用水量<1.舰6万t，回顾灌时唉问10留0d～105旨d。夏灌冬观用井一冬般从6、7月份同自来景水水贸温高乡丰于25朱.6℃时雾开始插回灌义，到9月份水汉温低于25.版6℃时停妻止。冬灌夏甜用井在12月份鹊自来私水水购温低叙于12穿.6℃时开秋始回灌凡，到翌运年3、4月水贺温升索至12.絮6℃停灌糕。2号井试地验曲线摸，夏灌沸期回灌简水量2.回39万t，平糖均水唉温28.急2℃，冬甚用期用聪水量0.4术4万t，平绕均水蛮温25.蔬4℃，9个月采洲灌期中殖在含水织层中温拜差3℃。3号井试岸验曲线爷可以看抛出：冬逃灌期回贡灌水量2.松03万t，平吉均水翼温9.2℃，夏疼用期水况量1.6首3万t，平算均水裂温11面.4℃，10个月采就灌期中的在含水羡层中温狗差2.2℃。2.贫地面旗回弹漆模型物的建纳立与趁求解相对于落含水层倘(组)里的抽水轿压密过居程而言肢，人工甲回灌导助致的含避水层(淹组)的花回弹。撑(膨胀老)过程而是完全愚弹性的唤，即回剖灌引起仰的含水稀层(组虾)的竖捧向膨