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武汉地区厚互层土中基坑抗突涌破坏评价方法研究_熊宗海简介：

熊宗海可能是一位专注于武汉地区厚互层土中基坑抗突涌破坏评价方法研究的学者或者工程师。此类研究通常涉及到土木工程领域，特别是在城市地下空间开发，如地铁、隧道或大型建筑物的基坑施工中，如何评估和控制由于地下水位变化、土体压力分布不均导致的基坑稳定性问题。可能的研究内容包括基坑降水控制、支护结构设计、土体加固技术等，以确保施工过程中的安全。

然而，由于公开信息的限制，关于熊宗海的详细信息，如具体的研究成果、论文发表、工作单位等，我没有详细的数据。如需获取更详尽的信息，可能需要直接查看其在学术数据库、专业期刊或相关机构的公开资料。

武汉地区厚互层土中基坑抗突涌破坏评价方法研究_熊宗海部分内容预览：

1厚互层士突涌破坏判别方法

互层土主要由黏性土隔水层与砂性土含水层交互 构成，可以视为多个薄层承压含水层组成的体系。因 此抗突涌稳定性分析时，可以对厚互层土中每个薄层 承压水含水层进行计算分析，根据突涌不稳定薄层承 玉含水层的受力情况，再进一步判断基坑是否存在整 体突涌的风险，具体如下： （1）当计算结果表明抗突涌不稳定仅局限于厚互 层土小范围时，应当判定此时基坑不会发生突涌，即处 稳定状态。如果抗突涌不稳定区域只在厚互层七顶 部，并未深人互层土含水层中，其少数几个薄层承压水 含水层赋存水量十分有限，因此往表现为互层土顶部 的少量释水而形成“流水”、“流砂”现象（图1）。此时 窦涌的水量会迅速衰减，由于无持续水源，表层突涌并 不会影响工程的质量与安全。所以这种情况下，可以 认定为基坑未发生坑底突涌灾害。 （2）当计算结果表明厚互层土含水层突涌不稳定 区域贯通至下部砂层时，则应当判定为基坑发生突涌 此时发生突涌的范围将与下部高承压含水砂层贯通，

图1武汉万象城基坑厚互层土中“流砂”和“流水”现象 Fig.1 Phenomenon of“quicksand"and“flowing water"of thick interbedded soil in Wuhan Huarun Wanxiang

基坑将出现持续不断的大量涌水涌砂，会严重影响工 程的施工，甚至威胁基坑的安全，如武汉市江汉区常青 路中石油大厦就是由于坑底长时间大量涌水冒砂导致 基础难以施工。

CJ∕T 534-2018 游泳池及水疗池用循环水泵2关于将厚互层土层视为隔水层的证明

图2厚互层土剖面 Fig. 2 Cross section model of interbedded soil layer

第n层砂性土上部土层因自重引起的抗力为

由于互层土中黏性土与砂性土的重度要大于水的

地区互层土基坑突涌不稀

武汉地区互层土的平均天然重度为17， 19kN/m"，互层土中砂性土的承压水头高出互层土顶 部1~2m。水的重度取10kN/m²，其典型断面土体参 数如表1所示。 随着土体不断的开挖，互层土中抗突涌不稳定的 区域逐渐向下部拓展，因此当上覆不透水黏土层被完 全挖除后，其抗突涌临界状态范围达到最大，此时：

R,=H·YH P. = (a + H) :y

式中：H一第n层砂性土上部互层土的厚度：

表1武汉地区典型互层土分布情况 Table 1 Typical Distribution of inter bedded soil

当R=P时,求得极限厚度Hx为2.0~3.0m。 即在开挖互层土上覆不透水黏土层整个过程中，互层 土出现突涌不稳定的范围集中于顶部2.0m厚度范围 内，而武汉地区大部分深厚互层土的厚度在7～12m 间，局部甚至可达20m。因此对于发育有深厚互层土 的基坑，在开挖互层土上覆土层过程中，互层土突涌不 稳定区域只在其顶部小部分范围内，而其下部大部分 乃然处于稳定状态，表现出隔水层的性质。在此种情 况下，如将互层土作为承压含水层进行抗突涌验算显 然是不合理的，应当将其作为隔水层处理。

3互层土基坑突涌计算及公式

根据土体渗透破坏类型，坑底突涌可分为面积力 失稳破坏和体积力失稳破坏，如图3所示，图中F为 承压含水层水压力J为渗透力。

图3基坑渗透破坏受力验算示意图 Fig.3Schematic diagram of foundation pit seepage failure calculation

针对某一种上覆土层只能采用其中一种计算分析 方法，这是由于渗透体积力是孔隙水压力梯度的体现， 反映了孔隙水压力的变化规律。而此时，上覆土底部 水压力与土体内部孔隙水压力自平衡，因此不能再计

人接触面的面积力[4]。实际工程中，面积力失稳表现 为坑底土表面出现网状裂缝；体积力失稳则表现为坑 底涌水、涌砂。对于坑底为弱透水互层土的基坑，基坑 突涌形式常常为后者[7,17]。所以下面按体积力失稳建 立相关计算。 由于互层土中各交互单元层较薄，在武汉地区勘 察时并未对其精细分层，往往依据现场及室内试验对 其物理力学性质及水文特征采取综合取值。基于此， 计对互层土地区基坑突涌分析提出以下假设：1 互层土层中各分层水头一致；②将互层土层看作均 土层，物理力学指标与勘察报告中综合取值一致。 图4为考虑土体强度时的基坑坑底单元体受力分 析图。单位士体的稳定条件如下118

图4出渗面单位土体受力分析 Fig.4 Stress analysis diagram of the unit of the seepage surface

1）渗透力J=i; 2）土体自重与浮力的合力； (3）土体间的摩擦力tang

4)单位土体所受的黏聚力c。 因此坑底互层土层土产生突涌的条件为18]

Yi≥y $'tanp+ (+ tang +c) = ( + sytang

则坑底土体产生突涌渗透破坏的条件为： i≥i.

则坑底土体产生突涌渗透破坏的条件为： i≥i.

式中：i—坑底互层土层中水力坡降； i—土体突涌破坏临界水力坡降： 一坑底互层土侧压力系数。 图5为互层土坑底突涌计算简图。由于厚互层土 层中赋存有弱承压水，因此在坑底突涌验算中应当考 虑其中地下水的影响。在厚互层土内部地下水作用下

图5互层土坑底突涌计算示意图 Fig.5Schematic diagram of calculation at the bottom of foundation pit in interbedded soil

达到渗透破环状态的主体中，会形成一定的“流水”和 “流砂”通道。同时由于土颗粒受到渗透力的顶托松 动，其间的摩擦力及黏聚力将会大大减弱，故在后续的 抗底突涌验算中不考虑这部分土体的摩擦阻力及黏聚 力的影响，可以增加安全储备。基于此，首先计算由厚 互层土内部的地下水作用而达到渗透破坏状态的土体 深度，仅考虑上部土体浮重引起的突涌抗力：

式中：k坑底抗突涌安全系数。

以武汉华润万象城基坑工程为例，钻孔揭露土层 自上而下分布依次为黏土、厚互层土、粉细砂，其中厚 互层土物理力学指标如表2所示，厚互层土中承压水 头高度在互层土顶部1.0m处，下部砂层承压水头高 度位于厚互层土顶部3.0m。 法进行比较CECS344-2013标准下载，计算结果如图6所示。

武中：d一一互层土中地下水作用下达临界水力梯度 土层深度/m； 坑底互层土平均浮重度/（kN/m）； 九. 一互层土含水层的承压水头/m；

表2武汉万象城基 物理力字指标 WuhanWanxiangFoundationPi

（1）在考虑厚互层土的土体强度后，坑底抗突涌 安全系数为3.5，规范采用的压力平衡法计算安全系 数为1.5，本方法约为规范方法的2.2倍。因此按照 本方法计算坑底突涌稳定性将比只考虑土体自重更接 近工程实际、更经济。 （2)本文计算方法得到的结果与文献[19]及 [20]存在较大偏差，主要是计算原理不同。文献[19] 针对的是不透水的黏土层，从面积力失稳的角度进行 分析，以黏土层部分顶升作为坑底突涌破坏形式，从而 推导出考虑黏土强度的突涌计算方法。互层土层垂向

上具备弱透水性，在突涌中往往表现为流土、流砂形式 的渗透破坏，与黏土层在水压力作用下的发生的顶裂、 页升突涌破坏形式存在明显不同。因此基于不透水层 的计算方法不适合于厚互层土。 （3）文献[17]中弱透水层的计算方法与本节提出 的方法结果相近。原理上两者相似，均从坑底土突涌 渗透破坏的力学机理出发，充分考虑动水压力，即渗透 力的影响，建立了基坑抗突涌稳定分析。虽然厚 互层土层在垂向上呈弱透水性，但是还需考虑到互层 土层中赋存的弱承压水对土体突涌稳定的影响，因此

本节提出方法的计算结果稍小于文献[17」中计算 结果DB14∕T 1551-2017 水平岩层公路隧道设计指南，

（1）在合理的简化与假设情况下，将厚互层土含 水层看作多个薄层承压含水层，采用压力平衡方法判 定突涌不稳定区域。得出在开挖厚互层土上覆黏土层 时，突涌不稳定区域仅局限于顶部的1~2m小范围 内，基坑整体处于稳定状态，说明此时可以将厚互层土 层看作隔水层。 （2）建立了厚互层土基坑抗突涌稳定分析， 并提出相应的突涌稳定性安全系数计算公式。结合武 某深基坑工程，计算出厚互层土突涌稳定性安全系 数，与《建筑基坑支护技术规程》和现有文献计算结果 进行了对比，得出本方法计算结果是规范法的2.2倍， 与现有文献计算结果相近，更符合工程实际，但仍需大 量工程实践的检验。

参考文献（References）