伴随经济的飞速发展,城市空间日趋紧缺,引发了地下空间开发的热潮。然而各类地下工程的安全运营都无一例外地受地下水动态变化的强烈制约,因地下水影响而引发了一系列新的岩土工程问题,其中尤为突出的是地下结构物的侧壁水压力及基础底部浮力的合理取值问题。系统开展地下水浮力作用机理及地下结构浮力荷载合理取值问题研究工作具有重要的科学意义和较强的学术价值,其研究成果对于指导抗浮优化设计,减少不必要的资金和材料的投入,确保建筑的安全运行具有重要的工程意义和广阔的应用前景。基于上述背景,本课题采用资料调研-理论分析-模型试验-原位测试相结合的研究方法,以北京市区不同水文地质条件及工程背景下地下水与地下结构共同作用机理及浮力的合理计算模式研究为主线,基于广泛的调研工作概化出合理的地质概念模型,进而设计不同比例尺的模型试验开展机理研究,提出合理的计算模式,结合现场实测与数值分析成果,建立一套抗浮优化评价体系,为合理确定作用于地下结构物的浮力大小提供参考。课题主要研究成果包括:1.研究了北京市中心区水文地质条件及地下水赋存特征,在此基础上对建筑物抗浮有直接影响的浅层地下水进行特征分区,并总结出每个分区的地下水宏观特征,针对不同区域构建典型地质概念模型。2.研制了不同比尺模型试验装置,开发了孔隙水压力监测数据动态采集及实时分析软件系统;基于地质概念模型及工程实际,设计了不同试验工况,开展模拟试验研究。3.依托实际工程进行了建筑场地孔隙水压力原位测试试验,掌握典型场地孔隙水压力分布规律,进一步明确地下水浮力作用机理,为类似工程提供参考。4.基于粘性土微观结构特征、结合水动力学理论,分析了地下水浮力作用机理,建立了相应的数学模型。