1、第 15 卷 第 6 期 建 筑 监 督 检 测 与 造 价 2022 年12 月 Supervision Test and Cost of Construction 11 作者简介：作者简介：林中平（1972），男，本科学历，工程师，主要从事建筑工程施工与管理。浅析地下水对地下室基坑边坡稳定的影响浅析地下水对地下室基坑边坡稳定的影响 林中平（厦门长实建设有限公司，福建 厦门 361000）摘要：摘要：结合某保障性住房工程项目，通过构建地下水对基坑边坡稳定性影响模型，研究了有无支护、不同地下水水位、水位线工况情况下边坡稳定性变化情况，得出结论：在岩质边坡且分界面存在倾角的情况下，地下水软化作用
2、下，分界面上层滑体滑移加速。水位线以下岩土层抗滑力随基坑水位线升高而下降，并针对性提出了基坑支护和水位线降水等措施。关键词：关键词：地下水；地下室；基坑边坡；边坡稳定性 中图分类号：中图分类号：TU477 文献标识码：文献标识码：A 文章编号：文章编号：1674-2133（2022）06-11-05 Influence of groundwater on stability of basement foundation pit slope LIN Zhong-ping(Xiamen Changshi Construction Co.,Ltd.,Fujian,Xiamen 361000,Chin
3、a)Abstract:In combination with a indemnificatory housing project,by building a model for the influence of groundwater on the stability of foundation pit slope,the change of slope stability with or without support,different groundwater levels,and water level conditions are studied,and the conclusion
4、is drawn that the sliding of upper sliding mass at the interface is accelerated under the softening effect of groundwater when the rock slope and interface exist in the dip angle.The anti sliding force of rock and soil layer below the water level decreases with the increase of the water level of the
5、 foundation pit.Key words:groundwater;basement;Foundation pit slope;slope stability 1 1 前言前言 在高地下水位建筑工程中，地下水位变化对土体中渗流场和应力场产生影响，加之地下水分布不均和土地渗透系数变化等问题1，导致地下水与土地相互作用更为复杂，不确定性因素对基坑工程稳定性评价准确性产生不利影响2，可能引地下水变化引起流土、管涌等问题，并对基坑边坡产生不利影响，如流土、管涌等问题，并与基坑边坡产生交互影响，导致边坡土体出现软化、锚杆与土体握裹力下降、土体潜蚀等问题3，进而影响基坑边坡稳定性、安全性，造成建筑
6、工程地下室基坑边坡破坏问题。本文结合翔安黎安居住区保障性安居工程项目，基于现场岩土勘察报告，充分考虑建筑场地条件，结合水位监测和 FLAC3D 三维建模分析潜水面高度和基坑水位线高度对地下室基坑边坡稳定性的影响，并结合工程边坡稳定性风险提出了边坡支护稳定性控制措施。12 建 筑 监 督 检 测 与 造 价 第 15 卷 第 6 期 2 2 工程概况工程概况 翔安黎安居住区保障性安居工程位于厦门市翔安区马巷镇黎安社区东，东侧为规划舢山北路，南侧为规划横二路，北侧为规划横一路，西侧为规划黎安路。本标段工程包含地下室 1 层、地上 15幢楼及室外配套工程。根据项目规划，项目总用地面积 49962.2
7、m2，总建筑面积为 147599.4m2，地下室建筑面积为 33815.82m2。项目基坑开挖采用自然放坡开挖方案，基坑深度 7.5m，分级放坡开挖深度为 3.0m，台阶宽度为 1.5m，采用锚杆挂网支护方案。根据工程设计，该工程基坑边坡设计安全等级为一级，边坡设计安全系数1.25。根据岩土勘察报告，场地自上而下岩土层分为杂填土层、可塑黏土、强风化白云岩、中风化白云岩。地下水水位为 0.52.0m，季节变化大，每年 34 月份进入雨季，降雨量较大，79 月份为台风高发季节，地下水受自然降雨补给，地下水主要赋存于杂填土层和可塑黏土层中。3 3 模型建立模型建立 3 3.1.1 构建三维模型构建三
8、维模型 为深入研究地下水对基坑边坡稳定性的影响，以单侧边坡为基础构建三维模型，模型尺寸为25.75m（宽）10.5m（高）40m（长），模型自上而下土层依次为杂填土层、红黏土层、强风化岩层、中风化岩层。其中，中风化岩层和强风化岩层界面与水平面呈 22.6夹角。采用 M-C 模型软件构建模型（如图 1 所示）。图图 1 边坡模型示意图边坡模型示意图 3 3.2.2 工况设计工况设计 为深入研究地下水高度和基坑水位线高度对边坡稳定性的影响，在模型中保持基坑水位线不变的情况下，调整地下水位高度，假设地下水水位高度为 8.3m、11.3m 和 14.3m（如图 2 所示），研究 3 种工况情况下地下水
9、水位高度对边坡稳定性的影响。同时，为研究水位线高度对边坡稳定性的影响，在保持地下水水位高度不变的情况下假设水位站高度为 9.0m、6.0m 和 3.0m。通过组合工况模型分析（如表 1 所示），研究地下水对边坡稳定性的影响。图图 2 不同工况下水位线不同工况下水位线 表表 1 不同工况组合不同工况组合 水位 工况编号 无锚固支护 有锚固支护 原水位 1-0 2-0 14.3 1-1 2-1 11.3 1-2 2-2 8.3 1=3 2-3 9.0 1-4 2-4 6.0 1-5 2-5 3.0 1-6 2-6 2022 No.6 林中平：浅析地下水对地下室基坑边坡稳定的影响 13 4 4 模型
10、结果分析模型结果分析 4 4.1.1 支护对边坡稳定性的影响支护对边坡稳定性的影响 根据模型分析结果，该工程中中风化和强风化岩层分界面与边坡平面垂直，即为切向坡。以边坡临空面方向为 X 向，岩层分界向为 Y 向，则根据工况 1-4 结果，强风化岩层在该工况情况下最大位移为 0.86m。，表明在地下水作用下，岩层侧向位移较小。但在 X 向位移最大为 11.2m，最大位移位置出现在岩层分界面下方。工况 1-1 情况下，岩质边坡未出现贯通性破坏情况，仅在边坡上部出现局部楔形滑动情况，变形情况属于滑移-压致拉裂，属于典型的在楔形破坏工况。根据模型应力云图可知，在工况 1-3 情况下，岩层分界面应力集中
11、在 Y 向，X 向无显著应力集中情况（如图 3 所示）。其主要原因是在岩质边坡受地下水侵蚀作用情况下出现沿 Y 向滑移趋势，遇上部岩层阻挡后，上部岩层呈 X 向移动，从而呈现出岩质边坡出现 X向滑坡问题4，因此，该工程地质数据咋切向坡，且部分岩层分界面暴露于边坡临空面，应对岩质边坡进行支护，防止岩分界面在上层岩层滑移形成滑坡灾害。4 4.2.2 潜水高度对边坡稳定性的影响潜水高度对边坡稳定性的影响 在不同工况情况下，结合不同边坡应力、位移和安全系数模拟分析结果，在潜水高度为11.3m 情况下，地下室边坡 X 向最大位移咋为 6.64m；潜水高度为11.3m时，咋边坡X向最大位移为6.43m；潜
12、水高度为 14.3m 情况下，最大位移为 10.90mn，且岩层分界面最低点为 13.3m，表明潜水主要通过弱化岩层分界面的力学特性对边坡稳定性产生影响。在宏观层面而言，潜水高度对边坡稳定性影响主要体现为潜水对岩层分界面上访岩石层临空面方向位移，即随着潜水高度增加，边坡自重增大，图图 3 工况工况 1-4 情况下边坡应力云图情况下边坡应力云图 边坡底部 X 向水平应力增加。在无地下水情况下，边坡底部 X 向应力为 2.58105Pa，而随着水位高度调整为 14.3m 时，坡底 X 向应力增加至 4.19105Pa，且坡底 Z 向位移增大。结合潜水高度与边坡稳定安全系数变化趋势分析，当工况为 1
13、-0、1-1、1-2、1-3 情况下时，边坡安全系数分别为 1.169、1.090、1.105 和 1.120（如表 2 所示），表明随潜水高度增加，边坡安全系数逐渐下降，但在 1-3 请工况下反而安全系数提高，表明潜水水位线高度变化对边坡稳定性影响并不显著。但潜水高度对岩层分界面位移影响显著，1-1 工况下 X 向位移较大，1-1、1-2、1-3 工况下边坡 X 向、Z 向均高于1-0 工况，且安全系数低于 1-0 工况，因此，在该项目施工中，应通过设置在疏干井、截水沟等施工技术降低基潜水高度，防止潜水影响基坑岩层分层界面黏结性能，导致岩层滑动、位移，确保基坑边坡安全。14 建 筑 监 督
14、检 测 与 造 价 第 15 卷 第 6 期 表表 2 不同工况情况下位移、应力和安全系数不同工况情况下位移、应力和安全系数 工况 X 向位移/mm Z 向位移/mm 坡底 X 向应力/105Pa 安全系数 1-0 5.93 0.77 2.55 1.169 1-1 10.93 4.31 4.43 1.090 1-2 6.42 3.05 3.35 1.105 1-3 6.02 2.87 2.70 1.120 4 4.3.3 基坑水位线对边坡稳定性的影响基坑水位线对边坡稳定性的影响 在不同工况下在，边坡应力、位移和安全系数存在较大差异。结合模型分析结果，1-0 和 1-6 工况下，边坡 X 向、Z
15、 向位移差异较大（如表 3 所示），且随着水位线变化，边坡 X 向最大位移部位由岩层分界面向坡脚位置移动，坡体位移和坡底向上隆起高度先增后降，其主要原因是在地下水浮力作用下，边坡上部滑体有效质量下降，降低了上部强风化岩层滑移趋势，提高了岩层分界面稳定性。但随着水位线高度增加，坡底岩层稳定性下降，坡底应力和 Z 向位移先增加后减小，表明随着水位线高度增，边坡最大位移位置发生变化。因此，水位线高度对边坡稳定性影响显著，在该工程施工中应避免边坡底不出现积水问题。表表 3 不同工况情况下位移、应力和安全系数不同工况情况下位移、应力和安全系数 工况 X 向位移/mm Z 向位移/mm 坡底 X 向应力/
16、105Pa 安全系数 1-0 5.93 0.77 2.55 1.169 1-4 3.43 2.94 5.16 0.503 1-5 13.82 4.93 6.38 0.983 1-6 10.91 4.33 4.41 1.082 5 5 工程支护方案设计及效果分析工程支护方案设计及效果分析 结合地下水对边坡稳定性的影响分析，综合分析地下水对边坡稳定性的影响主要途径包括两个方面，一是由于岩层分界面存在倾角，在地下水软化作用下，分界面上层滑体滑移加速；二是水位线以下岩土层抗滑力随基坑水位线升高而下降。针对上述问题，可从基坑支护和水位线降水等方面进行治理。5 5.1.1 基坑支护基坑支护 针对基坑边坡岩层分界面滑移问题，可在岩层分界面设置锚杆支护，岩层咋分界锚杆深度为10.0m，放坡坡度为 1：1.5。平台部位宽度 1.5m，锚杆长度 9.0m。锚固体与坡面锚固强度15MPa。5 5.2.2 排水降水措施排水降水措施 针对厦门地区地下水位高、地下水受地面降雨和地下水侧向补给等问题，该工程可采用地下连续墙止水帷幕，减少侧向地下水向基坑边坡的侧向补给。针对基坑内部坑底地下水，可采用井点机排水方案，沿
