一种泄压装置在坡地地下室底板的布置方法与流程

1.本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种泄压装置在坡地地下室底板的布置方法。


背景技术：

2.针对地下室底板抗浮安全问题，现有提出了一种具有主动抗浮、水压感知和浮力动态调节功能的泄压装置，其申请号为cn201921502132.9，该专利所公开的泄压装置，对于降雨充沛地区坡地地下室设有倾斜底板，其所受水浮力呈非均匀分布特征，地下水水头分布复杂，上述泄压装置的水压感知和排水及时特性对该类底板抗浮泄压具有较好的适用性。但是，如何根据雨量参数、土体特性、底板自身结构参数等，合理确定泄压装置的数量和位置，建立坡地地下室底板泄压装置布置方法，以此保证底板的抗浮安全是亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种泄压装置在坡地地下室底板的布置方法解决了现有缺乏一种根据雨量参数、土体特性和底板自身结构参数，合理确定泄压装置的数量和位置的方法的问题。
4.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种泄压装置在坡地地下室底板的布置方法，包括以下步骤：
5.s1、计算底板坡底侧水头；
6.s2、根据底板坡底侧水头，计算承压段长度；
7.s3、根据承压段长度，计算底板的最不利截面水头；
8.s4、根据底板的最不利截面水头和单个泄压装置影响半径，计算单个泄压装置排水量；
9.s5、根据单个泄压装置排水量，得到泄压装置在坡底地下室底板的位置和数量，实现泄压装置的布置。
10.进一步地，所述步骤s1包括以下分步骤：
11.s11、计算目标场地的暴雨强度；
12.s12、根据目标场地的暴雨强度和径流系数，计算底板坡底侧水头强度；
13.s13、根据底板坡底侧水头强度，计算底板坡底侧水头。
14.进一步地，所述步骤s11中计算目标场地的暴雨强度的公式为：
[0015][0016]
其中，q为目标场地的暴雨强度，t为目标场地的降雨时间，a1为雨力参数，c为雨力变动参数，b为降水历时修正参数，m为暴雨衰减指数，p为目标场地暴雨重现期。
[0017]
进一步地，所述步骤s12中计算底板坡底侧水头强度的公式为：
[0018]hq2
＝(1 ψ)q
[0019]
其中，h
q2
为底板坡底侧水头强度，ψ为径流系数，径流系数为根据目标场地的建筑密度选取得到，q为目标场地的暴雨强度。
[0020]
进一步地，所述步骤s13中计算底板坡底侧水头的公式为：
[0021][0022]
其中，h2为底板坡底侧水头，h
q2
为底板坡底侧水头强度，t为目标场地的降雨时间，为底板坡底侧水头初始值。
[0023]
上述进一步方案的有益效果为：计算得到地下室坡底处在暴雨期间的积水水头高度，即地下室底板承受的最大水头高度。
[0024]
进一步地，所述步骤s2计算承压段长度的公式为：
[0025][0026][0027][0028][0029]
其中，h1为地下室底板下部潜水、承压水与底板三者交界位置水头初始值，h1为底板坡顶侧地下水位，s1为底板坡顶侧含水层厚度，s2为底板坡底侧含水层厚度，h2为底板坡底侧水头，q为地下室底板下部潜水与承压水二者的交界面渗流量初始值，k为含水层透水系数，t2为坡底侧顶至含水层底部距离，为地下室底板下部潜水、承压水与底板三者交界位置水头修正值，l2为地下室底板区域承压段初始长度，l为地下室底板区域底板的水平投影长度，为地下室底板区域承压段长度修正值。
[0030]
上述进一步方案的有益效果为：通过对地下室底板下部潜水、承压水与底板三者交界位置水头的计算可得到地下室底板区域承压段长度，从而明确地下室底板需考虑抗浮设计的范围。
[0031]
进一步地，所述步骤s3中计算底板的最不利截面水头的公式为：
[0032][0033][0034]
[0035][0036]
其中，ξo为地下室底板承压区域进口段的阻力系数，ξv为地下室底板承压区域内部垂直段阻力系数，s2为底板坡底侧含水层厚度，t2为坡底侧顶至含水层底部距离，k为含水层透水系数，h2为底板坡底侧水头，为地下室底板区域承压段长度修正值，为地下室底板下部潜水、承压水与底板三者交界位置水头修正值，为地下室底板下部潜水与承压水二者的交界面渗流量修正值，为底板的最不利截面水头。
[0037]
上述进一步方案的有益效果为：将底板最不利截面水头作为泄压装置的设计抗浮水头，以保证地下室底板任意位置抗浮安全。
[0038]
进一步地，所述步骤s4包括以下分步骤：
[0039]
s41、根据对称布置泄压装置原则，计算单个泄压装置影响半径r；
[0040]
s42、将单个泄压装置影响半径r重叠部分的中点位置作为控制点，并基于泄压装置群对中点的水头降深，计算满足控制点水头降深的单个泄压装置排水量qw；
[0041]
s43、根据满足控制点水头降深的单个泄压装置排水量qw，计算单个泄压装置需要的降深dw；
[0042]
s44、根据单个泄压装置需要的降深dw，计算单个泄压装置初始时刻的承压水影响半径r0；
[0043]
s45、筛选初始时刻的承压水影响半径r0和单个泄压装置影响半径r两者间的较大值
[0044]
s46、为保证泄压装置初始时刻与稳定排水期均满足底板泄压要求，故根据较大值重新计算单个泄压装置排水量。
[0045]
上述进一步方案的有益效果为：选取泄压装置初始时刻与稳定排水期间所需的最大水头降深作为泄压装置水头降深设计值，可保证底板在全泄压周期中的安全。
[0046]
进一步地，所述步骤s41中计算单个泄压装置影响半径r的公式为：
[0047][0048]
其中，k为含水层透水系数，s为地下室底板区域含水层厚度，tw为单个泄压装置排水时间，μ
*
为地下室底板区域含水层贮水系数；
[0049]
所述步骤s42中计算满足控制点水头降深的单个泄压装置排水量qw的公式为：
[0050][0051][0052][0053]
其中，t为地下室底板区域含水层导水系数，dm为地下室受浮底板最不利截面所需
降深，n为参与排水工作的泄压装置个数，r为单个泄压装置影响半径，为所有参与排水工作的泄压装置到地下室底板其相邻泄压装置影响半径重叠部分中点i的等效距离，r
in
为某一参与排水工作的泄压装置n至i点的距离，为底板的最不利截面水头，s2为底板坡底侧含水层厚度，h为底板自身抗浮水头。
[0054]
进一步地，所述步骤s43中计算单个泄压装置需要的降深dw的公式为：
[0055][0056]
其中，t为地下室底板区域含水层导水系数，r为单个泄压装置影响半径，qw为满足控制点水头降深的单个泄压装置排水量，rw为泄压装置自身排水口半径；
[0057]
所述步骤s44中单个泄压装置初始时刻的承压水影响半径r0的公式为：
[0058][0059]
其中，dw为单个泄压装置需要的降深，k为含水层透水系数；
[0060]
所述步骤s46中重新计算单个泄压装置排水量的公式为：
[0061][0062][0063]
其中，为单个泄压装置最终所需的排水量，t为地下室底板区域含水层导水系数，为单个泄压装置最终需要的降深修正值，r为单个泄压装置影响半径，rw为泄压装置自身排水口半径，为初始时刻影响半径r0和单个泄压装置影响半径r两者间的较大值，k为含水层透水系数。
[0064]
综上，本发明的有益效果为：
[0065]
针对坡地地下水水头沿坡顶向单调减小的特点，将抗浮措施布置于地下结构的最不利位置，而无需对底板其余位置再进行抗浮设计，降低了底板浮力设计面积与工程成本。对泄压装置各技术指标的计算中，考虑了降雨强度、地表径流等特定因素对抗浮措施的影响，使得泄压装置在不同的地质气象条件、结构强度、场地周边环境，均能因地制宜地开展地下结构的抗浮设计。
附图说明
[0066]
图1为一种泄压装置在坡地地下室底板的布置方法的流程图。
具体实施方式
[0067]
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
[0068]
如图1所示，一种泄压装置在坡地地下室底板的布置方法，包括以下步骤：
[0069]
s1、计算底板坡底侧水头；
[0070]
步骤s1包括以下分步骤：
[0071]
s11、计算目标场地的暴雨强度；
[0072]
步骤s11中计算目标场地的暴雨强度的公式为：
[0073][0074]
其中，q为目标场地的暴雨强度，t为目标场地的降雨时间，a1为雨力参数，c为雨力变动参数，b为降水历时修正参数，m为暴雨衰减指数，暴雨衰减指数m根据《室外室外排水设计规范》(gbgb50014-2016)附录a“暴雨强度公式的编制方法”按数理统计或解析方法进行计算确定，p为目标场地暴雨重现期。
[0075]
s12、根据目标场地的暴雨强度和径流系数，计算底板坡底侧水头强度；
[0076]
步骤s12中计算底板坡底侧水头强度的公式为：
[0077]hq2
＝(1 ψ)q
[0078]
其中，h
q2
为底板坡底侧水头强度，ψ为径流系数，径流系数为根据目标场地的建筑密度选取得到，q为目标场地的暴雨强度。
[0079]
s13、根据底板坡底侧水头强度，计算底板坡底侧水头。
[0080]
步骤s13中计算底板坡底侧水头的公式为：
[0081][0082]
其中，h2为底板坡底侧水头，h
q2
为底板坡底侧水头强度，t为目标场地的降雨时间，为底板坡底侧水头初始值。
[0083]
s2、根据底板坡底侧水头，计算承压段长度；
[0084]
步骤s2计算承压段长度的公式为：
[0085][0086][0087][0088][0089]
其中，h
t
为地下室底板下部潜水、承压水与底板三者交界位置水头初始值，h1为底板坡顶侧地下水位，s1为底板坡顶侧含水层厚度，s2为底板坡底侧含水层厚度，h2为底板坡底侧水头，q为地下室底板下部潜水与承压水二者的交界面渗流量初始值，k为含水层透水系数，t2为坡底侧顶至含水层底部距离，为地下室底板下部潜水、承压水与底板三者交
界位置水头修正值，l2为地下室底板区域承压段初始长度，l为地下室底板区域底板的水平投影长度，为地下室底板区域承压段长度修正值。
[0090]
s3、根据承压段长度，计算底板的最不利截面水头；
[0091]
步骤s3中计算底板的最不利截面水头的公式为：
[0092][0093][0094][0095][0096]
其中，ξo为地下室底板承压区域进口段的阻力系数，ξv为地下室底板承压区域内部垂直段阻力系数，s2为底板坡底侧含水层厚度，t2为坡底侧顶至含水层底部距离，k为含水层透水系数，h2为底板坡底侧水头，为地下室底板区域承压段长度修正值，为地下室底板下部潜水、承压水与底板三者交界位置水头修正值，为地下室底板下部潜水与承压水二者的交界面渗流量修正值，为底板的最不利截面水头。
[0097]
s4、根据底板的最不利截面水头和单个泄压装置影响半径，计算单个泄压装置排水量；
[0098]
步骤s4包括以下分步骤：
[0099]
s41、根据对称布置泄压装置原则，计算单个泄压装置影响半径r；
[0100]
步骤s41中计算单个泄压装置影响半径r的公式为：
[0101][0102]
其中，k为含水层透水系数，s为地下室底板区域含水层厚度，tw为单个泄压装置排水时间，μ
*
为地下室底板区域含水层贮水系数；
[0103]
s42、将单个泄压装置影响半径r重叠部分的中点位置作为控制点，并基于泄压装置群对中点的水头降深，计算满足控制点水头降深的单个泄压装置排水量qw；
[0104]
步骤s42中计算满足控制点水头降深的单个泄压装置排水量qw的公式为：
[0105][0106][0107]
[0108]
其中，t为地下室底板区域含水层导水系数，dm为地下室受浮底板最不利截面所需降深，n为参与排水工作的泄压装置个数，r为单个泄压装置影响半径，为所有参与排水工作的泄压装置到地下室底板其相邻泄压装置影响半径重叠部分中点i的等效距离，r
in
为某一参与排水工作的泄压装置n至i点的距离，为底板的最不利截面水头，s2为底板坡底侧含水层厚度，h为底板自身抗浮水头。
[0109]
s43、根据满足控制点水头降深的单个泄压装置排水量qw，计算单个泄压装置需要的降深dw；
[0110]
步骤s43中计算单个泄压装置需要的降深dw的公式为：
[0111][0112]
其中，t为地下室底板区域含水层导水系数，r为单个泄压装置影响半径，qw为满足控制点水头降深的单个泄压装置排水量，rw为泄压装置自身排水口半径；
[0113]
s44、根据单个泄压装置需要的降深dw，计算单个泄压装置初始时刻的承压水影响半径r0；
[0114]
步骤s44中计算初始时刻的承压水影响半径r0的公式为：
[0115][0116]
其中，dw为单个泄压装置需要的降深，k为含水层透水系数；
[0117]
s45、筛选初始时刻的承压水影响半径r0和单个泄压装置影响半径r两者间的较大值
[0118]
s46、为保证泄压装置初始时刻与稳定排水期均满足底板泄压要求，故根据较大值重新计算单个泄压装置排水量。
[0119]
所述步骤s46中重新计算单个泄压装置排水量的公式为：
[0120][0121][0122]
其中，为单个泄压装置最终所需的排水量，t为地下室底板区域含水层导水系数，为单个泄压装置最终需要的降深修正值，r为单个泄压装置影响半径，rw为泄压装置自身排水口半径，为初始时刻影响半径r0和单个泄压装置影响半径r两者间的较大值，k为含水层透水系数。
[0123]
s5、根据单个泄压装置排水量，得到泄压装置在坡底地下室底板的位置和数量，实现泄压装置的布置。
[0124]
实验：下面以成都天府新区沈阳路某坡底地下室底板为例，对本发明实施例中的方法进行说明。
[0125]
首先，根据2015年3月成都市水务局与成都市气象局发布的《关于发布成都市中心
城区暴雨强度公式(修订)的公告》，目标场地暴雨重现期p(50年)、降雨历时t(240min)、参数a1、c、b和n分别为0.267、0.651、27.346和0.953(lgp)-0.017，设计暴雨强度下底板坡底侧水头h2，获取暴雨强度q＝0.53mm/min；根据所在区域建筑密度选取对应的径流系数ψ＝0.5，获取坡底侧水头强度h
q2
＝0.797mm/min，进一步获取坡底侧水头h2＝5.19m；其次，根据坡顶侧地下水位h1＝1m、坡顶侧含水层厚度s1＝6.3m、坡底侧含水层厚度s2＝3.4m和含水层透水系数k，结合坡底侧水头h2和坡底侧顶至含水层底部距离t2，获取潜水、承压水与底板交界位置水头修正值为4.16m，承压段长度修正值为228.3m；再其次获得底板最不利截面水头修正值
[0126]
然后，按对称原则布泄压装置，根据获得泄压装置影响半径r＝17.78m，该底板横向宽度为71.056m，布置于地下室坡底端侧墙轮廓线内侧，所需台数为4；以泄压装置影响半径r重叠部分的中点位置作为控制点，计算满足控制点水头降深的单个泄压装置排水量qw＝2.73m3/d。
[0127]
最后，由单个泄压装置水头降深，计算单个泄压装置需要的降深dw＝10.2m，计算初始时刻影响半径r0＝0.11m，重新计算泄压装置排水量
[0128]
综上，该底板横向宽度为71.056m，经计算泄压装置的间距为17.78m，泄压装置的排水量为733.91m3/d，数量为4台，布置于地下室坡底端侧墙轮廓线内侧。