(1)基坑流砂、管涌影响因素
流砂(管涌)通常是由于人类工程活动而引起的,如开挖边坡、开挖基坑等,多发生于砂性土层中。当砂性土层颗粒级配均匀时,所有颗粒在渗流作用下同时从一近似于管状通道被渗透水流冲走,即为流砂;当砂性土层颗粒级配不均匀时,颗粒大小比值差别较大,在渗流作用下土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出,逐渐形成管形通道,即为管涌。流砂(管涌)发展结果是使基础发生滑移或不均匀下沉、基坑坍塌、基础悬浮等。
流砂与管涌均为常见的地下水渗透变形形式,但其产生的机理有所不同。流砂是在颗粒大小相差不大的砂土层中,由于孔隙率较小,透水性能弱,导致排水不畅,在地下水渗透力作用下顶穿砂土层形成管状通道带走颗粒物形成;而管涌是由于地下水渗透力作用,使得细颗粒物在粗颗粒形成的天然孔隙通道中流失形成,土层透水性能一般较强。
综上所述,流砂与管涌的形成条件均与土层颗粒级配密切相关,而土层的透水性能是土层颗粒级配的直观反映,因此,流砂、管涌与土层的透水性能亦有密切联系。
(2)基坑流砂、管涌可能性分级标准
①流砂、管涌判别方法
根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB 50487—2008)附录G.0.5条规定,无黏性土渗透变形类型判别可采用以下方法:
不均匀系数小于等于5的土可判为流土。
对于不均匀系数大于5的土可采用下列判别方法(P为细颗粒含量百分比):
a.流土:P≥35%
b.过渡型取决于土的密度、粒级和形状:25%≤P<35%
c.管涌:P<25%
②流砂、管涌可能性分级标准
根据前文分析,结合本地区实际情况,本课题按照土层的透水性能大小与渗透变形的相关性,将产生流砂、管涌的可能性划分为大、中、小和极小四级,见表8-2至表8-4。
表8-2 含水层透水性分级表
注:参考《水利水电工程地质勘察规范》(GB 50487—2008)。
表8-3 流砂可能性分级表
注:无实验室数据时,颗粒级配根据岩性特征进行定性判断。
表8-4 管涌可能性分级表
注:无实验室数据时,颗粒级配根据岩性特征进行定性判断。(www.xing528.com)
(3)浅层地下空间开发基坑流砂、管涌可能性评价
①评价空间域
浅层地下空间是指开发深度在0~15 m范围内的地下空间,一般为民用建筑与地下服务设施主要利用的空间域。
②基坑流砂、管涌可能性评价
由研究区的工程地质条件可知,15 m深度以浅地下空间开发断面可能遇到的含水层为③1-2层微承压水。③1-2层粉土、粉砂细颗粒含量百分比P=69.2%≥35%,初步判断可能发生流砂。
因此,根据③1-2层微承压水透水性能,按表8-3对浅层地下空间开发基坑流砂可能性进行评价,评价结果表明,研究区浅层地下空间开发流砂可能性包含了大、中和极小三个等级,各等级所占面积见图8-2。
图8-2 浅层地下空间开发流砂可能性评价结果饼状图
流砂可能性大区(L4):总面积约222.9 km2,占比42%,主要分布在海曙区西部高桥镇—石碶街道一带、江北区洪塘街道宅前张—庄桥街道压赛堰一带和鄞州区下应街道—邱隘镇一带等区域。
流砂可能性中等区(L3):总面积约99.1 km2,占比19%,主要分布在镇海区骆驼街道—江北区甬江街道—鄞州区梅墟街道一带。
流砂可能性极小区(L1):总面积约207.0 km2,占比39%,主要分布在海曙区核心区、鄞州区钟公庙街道及南部、梅墟街道东部、江北区洪塘街道和镇海区骆驼街道东部等区域。
(4)中层地下空间开发基坑流砂、管涌可能性评价
①评价空间域
中层地下空间是指开发深度在15~30 m范围内的地下空间,一般为地铁及大型地下设施利用空间域。
②基坑流砂、管涌可能性评价
由研究区的工程地质条件可知,15~30 m范围内地下空间开发断面可能遇到的含水层为④1-2层微承压水。④1-2层粉土、粉砂细颗粒含量百分比P=57.3%≥35%,初步判断可能发生流砂。
因此,根据④1-2层微承压水透水性能,按表8-3对浅层地下空间开发基坑流砂可能性进行评价,评价结果表明:研究区中层地下空间开发流砂可能性包含了大、中和极小三个等级,各等级所占面积见图8-3。
图8-3 中层地下空间开发流砂可能性评价结果饼图
流砂可能性大区(L4):总面积约77.6 km2,占比15%,主要分布在海曙核心区、海曙区高桥镇、鄞州核心区、江北核心区、江北区庄桥街道—庄市街道一带等区域。
流砂可能性中等区(L3):总面积约288.4 km2,占比54%,主要分布在海曙区西部集士港镇—古林镇—鄞州区石碶街道、鄞州区下应街道、邱隘镇、梅墟街道、镇海区骆驼街道一带。
流砂可能性极小区(L1):总面积约163.0 km2,占比31%,主要分布在海曙区望春桥—卖面桥、江北区洪塘街道、镇海区骆驼街道尚志—贵驷、鄞州区邱隘镇东部等区域。
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