静安区大中里综合发展项目基坑降水方案
区与地铁区域同时进行模拟及运行。
根据基坑前述稳定性分析验算结果，基坑需要降低承压水水头压力。根据计算在②-a区共布置16口降压井（含4观测备用井）。⑦1层降压井井深均为42.00m，过滤器埋深33.00～41.00m。⑦2层降压井井深均为47.00m，过滤器埋深38.00～46.00m。地铁区域布置4口减压井（1口观测备用井），降压井井深均为45.00m，过滤器埋深38.00～44.00m。对地铁区域、②-a区模拟，减压降水30天后承压水位降深等值线如图5.2、图5.3所示。
图5.2 地铁区域、②-a区运行30天后承压水水位埋深等值线图（单位：m）
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图5.3 地铁区、②-a区运行运行30天后承压水水头降深等值线图（单位：m） 通过上述分析计算，地块基坑共计布置16口减压井（含4口观测备用井），地铁区域布置4口减压井（含1口观测备用井），能够满足基坑开挖要求。
计算中所采用参数为《大中里一期及二期抽水试验报告》中提供数据。
第二节 由降水引起的地面沉降与控制
1.沉降分析
饱和土是由固体颗粒构成的骨架和充满其间的水组成的两相体，当外力作用于土体后，一部分由土骨架承担，并通过颗粒之间的接触进行应力的传递，称之为粒间应力（有效应力）；另一部分则由孔隙中的水来承担，水虽然不能承担剪应力，但却能承受法向应力，并且可以通过连通的孔隙水传递，这部分水压力称为孔隙水压力。
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??APsaPsva
图5.4 有效应力的概念模型
图5.4表示饱和土体中某一放大了的横截面a-a，面积为A，假设土颗粒较小，a-a面都通过了土颗粒的接触点。由于颗粒接触点所占面积As很小，故面积A中绝大部分都是孔隙水压力所占据的面积Aw?A?As。若在该截面每单位面积上作用有垂直总应力?，则在a-a面上的孔隙水处将作用有孔隙水压力u，在颗粒接触处将存在
Ps的大小和方向都是随机的，粒间作用力Ps。现将其分解为竖直向和水平向两个分力，竖直向分力为Psv。考虑a-a面的竖向力平衡可知：
?A??Psv?uAw
两边均除以面积A，则
???PAsv?uAwA
上式中，右端第一项?Psv/A为全部竖直向粒间作用力之和除以横断面面积A，
它代表全面积A上的平均竖直向粒间应力，并定义为有效应力，习惯上用??表示。右端第二项中的Aw/A，由于颗粒接触点面积As根据研究不超过0.03A，故Aw/A?1。由此，上式可简化为
?????u
式中，?——作用在土中任意面上的总应力（自重应力与附加应力）；
??——有效应力，作用于同一平面的土骨架上，也称粒间应力；
u——孔隙水压力，作用于同一平面的孔隙水上。
上式即为饱和土有效应力原理的表达式。抽取地下水引起的土层压缩变形反映在
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土层孔隙的变化，因而，根据土力学原理，由土层孔隙的变化，可以求得土层的压缩变形量。 依土的压缩系数定义?v??ded?'，式中的符号代表随着有效应力?'的增量，孔隙比e逐渐减少，下面推导孔隙比e与土层变形的关系。 ?Sv=e.vV10sS0S0/(1+e0)SS/(1+e)v=e.vV2svsvs图5.5土体孔隙比变化 设土体初始高度为S0，变形后高度为S，有土层变形?S?S0?S，上图表示了土层高度、孔隙比、土粒体积和孔隙体积之间的关系，由于固体颗粒的体积 Vs变化很小，通常假定不变，故有： S0S?1?e01?e
?S?e0?e?eS0??S01?e01?e0
' 从上式得出：
用de代替?e，有?e?de???v?d?，则
?S??v?d?'1?e0S0 （1）
'????p 根据定义
式中：?—土体垂向总应力； p—孔隙水压力 假定?保持不变，则
d?'??dp23
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而依水头H的定义
H?z?p?w p??w(H?z)
假定水体重力密度γw保持不变，则 dp??wdH
'd????wdH (2) 或
即有效应力的增加量可用水头的减少量来表征，这在物理概念上是显然的。 把（2）式代入（1）式有：
?S???v.?w.dH1?e0S0
可见，当水位降深相等时，即dH不变，土层的压缩变形量与原始厚度、初始孔
Es?1?e0隙比和土层压缩系数有关。依定义土体的侧限压缩模量
?S???v，所以土层的压缩
?w.dHEsS0变形量，与水位降深、压缩模量和土层的初始厚度有关。
若共有N层土层，则总的沉降量为：
?S总???i?1N?w.dHiEsiS0i （3）采用Visual modflow有限差分法由渗流方程求出某一时刻的水位降深，给定压缩模量ESi及初始厚度S0i，由沉降方程可求出沉降量。求解过程为：
1）给定初始时刻的孔隙比、渗透系数和孔隙压力等；
2）根据给定的采、灌水量和边界条件，由渗流方程得出某一时刻的水位降深； 3）给定压缩模量ESi及初始厚度S0i； 4）根据沉降方程计算沉降量。 2、计算结果
本次沉降计算针对开挖到底（90天）的工况进行沉降计算，计算结果详见沉降等值线图5.6。
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