中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司海南分公司 570100
摘要：就目前来看,我国沿海地区抗浮水位的研究成果颇有成效,但是相关各方的研究分歧仍然较大,这就使抗浮水位在实际应用中容易被质疑,也影响了科研工作持续、系统的进行。本文将利用已有的水文和土力学科的理论，从抗浮水位的概念、抗浮水位分析、抗浮水位分析技术系统三个方面进行阐述，并结合我国实际国情提出了建设性建议。
关键词：沿海地区；抗浮水位；建议；分析
引言：受全球变暖的影响，我国沿海地区地下水位逐步回升，由于地下水位回升引起的结构上浮以及变形比比皆是。抗浮逐步成了人们关注的话题，与发达国家相比，我国的抗浮技术还比较落后，所以目前的抗浮手段仅停留在被动抗浮阶段，而抗浮水位对抗浮技术的安全性和工程造价有着十分鲜明的影响。我国最早对抗浮水位的研究可以追溯到上世纪九十年代中期，孔隙水压力分布和地下水位预测方法被引入，之后关于沿海地区抗浮水位的研究逐步变成了岩土工程与结构工程中的重点研究对象。但是，抗浮水位的复杂性又兼之我国特殊的地貌环境导致目前的抗浮水位的概念、方法和技术都不够成熟，研究成果也没有形成体系，本文着力于消除学术观点之间的隔阂，不断的推动我国沿海地区抗浮水位研究的发展。
（一）抗浮水位的概念
抗浮水位是指地表水位的设计水位或者设防水位，但是地下水的运动规律及赋存较之地表水更为复杂，所以其概念也没有形成统一的定义，以下我们会择取三种极具代表性的沿海抗浮水位概念加以阐述。
1）二维抗浮水位
二维抗浮水位强调一个场地的抗浮水位只有一个，如果存在多层含水层则各层地下水位最高值为抗浮水位，建筑物基底是否处于含水层都与抗浮水位无关。这一概念较为直观的定义了抗浮水位，也比较接近国际社会对抗浮水位的定义。二维抗浮水位的概念适用于单一含水层或地下含水层各层条件相似的地域。
2）准三维抗浮水位
这一概念是用建筑基底所在水层地下水最高水位值为标准，同时考虑相对弱透水层的孔隙水压力的一中抗浮水位。与二维抗浮水位相比，准三维抗浮水位考虑了弱透水层的存在，较为合理的处理了多层含水层与层间弱透水层之间的差别。但是需要收集大量的水位检测资料这就增加了准三维抗浮水位在实际应用中的困难。
3）三维抗浮水位
三维抗浮水位并不是简单的含水层最高水位问题，而是当基底层处于不利位置时与孔隙水压力对应的一种等效水位，含水层及层间弱透水层之间存在一种密切的水力联系，应将其作为一个完整的地下水赋存系统来看待，并用三维渗流模型才能完美解答。
（二）沿海地区弱透水层孔隙水压力分布规律
我国沿海地区底层软土较多，多层含水层的地下水运动和赋存都比较复杂，因此水压力的分布也比较特殊。
1）孔隙水压力折减
分析孔隙水压力的分布一般使用渗流分析法，这是一种基于有效应力原理以及渗流原理基础上的方法，多层含水层之间会发生垂向渗流，水位会出现损失，并导致孔隙水压力减小。这种方法抗浮比较经济，孔隙水压力比静水压力小很多，对实际工程应用意义重大。
2）结合水对孔隙水压力的影响
①折减明显：结合水对孔隙水压力折减的影响极大，即便没有渗流情况，结合水使弱透水层的连通性降低，从而导致孔隙水压力的折减。
②折减不明显：如果遇到粘性土质，则结合水对孔隙水压力的影响相对较小。孔隙水压力长期处于稳定状态则黏土层完全可以传递孔隙水压力，也完全可以略结合水对孔隙水压力的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3）结合水的强弱对孔隙水压力的影响不同
这是一种普适性较强的观点，这种观点认为弱结合水可以传递静水压力而强结合水的情况则相对复杂，塑限含水量是强结合水的液限，一旦含水量低于液限就说明没有自由水。以上观点也认为在有效应力足够准确的情况下，不同的受压情况结合水对孔隙水压力分布的影响也不尽相同。
（三）沿海地区预测最高地下水位的方法
1）历史最高水位法
将历史最高水位数据作为未来最高水位的预测值，这种方法应用比较普遍。在水文条件比较简单的区域如果地下水位监测时间较长则可以使用这种方法。这种方法以实测数据为准，所以具有较强的说服能力。但是历史最高水位并不能代表远期水位，只是过去的水位变化规律。所以，历史最高地下水位法并不是完全的准确无误，实际使用时一定要结合当地的实际情况。
2）反演法
这种方法主要根据地下水水位观测的数据生成动态曲线图，从而分析出影响地下水位的因素，并通过定量分析法反演出各个影响因素对地下水影响程度的参数。通过类比再将现在与未来影响因素之间的关系相互转换，从而实现对远期高水位的监测。这种方法的可靠性高，比较适合单个点状的建筑物。
3）数值法
数值法属于经典的水位预测方法，利用有限差分法和有限单元法把实测的数据建立模型，对远期水位变化进行跟踪检测。这种方法可以适应各种边界较强的条件，如果各种条件发生变化则必须及时给予维护和完善。
（四）沿海地区抗浮水位分析方法技术体系
所谓技术体系是指抗浮水位在实践中的推广，目前我国的抗浮水位案例很多，但是目前对抗浮水位基本问题的研究存在较大的异议，而且没有统一的技术体系，以下我们将介绍两种技术体系方法。
1）区域法
区域法体系建立的基础是区域地下水三维瞬态流模型，它最好的践行了三维抗浮水位。它利用区域地下水位的最新监测数据导入区域地下水三维瞬态模型，并通过数据分析预测所处空间任意一点的最高液限，并得到结构基地处的最高液限，进而得出抗浮水位的分析数据。这种技术体系的适用性和实用性都比较强，为了提高这个模型的精准度，在地下水分布较复杂的区域可以将三维模型和一维渗流模型相结合，从而得到更为合理的抗浮水位分析结论。区域法目前在我国属于相对科学的一种方法体系，但是在进行数据模型的分析过程中必须有大量的数据来支持。
2）场域法
九十年代中期三维抗浮水位的概念开始盛行，但是当时的技术条件并不能实现建立三维渗流模型。为了建设需要，催生了一种间接的技术体系，这种技术体系应用宏观数据进行水位预测反演，进而来预测所在场地的最高液限。然后通过垂向一维渗流孔隙水压力模型对场地内各种深度的液限进行分析。这种技术体系适用于跨度较长的地下工程，但是场域法的数据分析量非常庞大，分析结果在空间上的协调也比较困难，而且一些重要条件的适应性很差。
结论
随着我国经济的不断发展，沿海地区的经济发展势头更是势不可挡，地下空间的开发变得越来越重要，沿海地区抗浮水位的研究也取得了丰硕的成果，但是抗浮水位本身就比较复杂，目前还没有形成统一的理论体系。而且这些理论在实践中各有优缺点，还需要通过进一步的研究加以完善改进。在应用二维、准三维以及三维这三种抗浮水位概念的时候要深刻理解三种概念的关系，并结合实际情况灵活使用。虽然我国沿海地区抗浮水位的发展水平较国外还有较大差距，但是只要我们取长补短不断进步，我国的抗浮水位研究也会出现质的飞越。
参考文献：
[1]贾益纲，费逸，吴光宇等．某大型地下室结构上浮拱起工程事故分析与处理[J]．施工技术，2016,45（16）：:48
[2]沈小克，周宏磊，王军辉，等．地下水与结构抗浮[M]．北京：中国建筑工业出版社，2013
[3]唐孟熊，胡贺松，张程林．地下结构抗浮[M]．北京：中国建筑工业出版社，2016
[4]黄志仑，马金普，李丛蔚．关于多层地下水情况下的抗浮水位[J]．岩土工程技术，2016，19（4）：:182-183
论文作者:王世军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/11
标签：浮水论文; 水压论文; 孔隙论文; 水位论文; 含水层论文; 地下水论文; 沿海地区论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;