[發明專利]懸掛式止水帷幕下基坑定流量抽水的承壓水位確定方法

有效

• 申請號: 201510657979.4
• 申請日: 2015-10-13
• 公開（公告）號: CN105369812B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 沈水龍;武永霞;張寧;吳懷娜
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E02D17/02
• 分類號: E02D17/02;E02D19/18;E02D19/10
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 徐紅銀,郭國中

技術領域

本發明涉及一種建筑、水利、交通、環境等地下工程領域中的施工技術，具體地，涉及一種懸掛式止水帷幕下基坑定流量抽水的承壓水位確定方法。

背景技術

基坑工程是高層建筑物建設和地下空間工程的重要組成部分，基坑降水則是基坑開挖施工的關鍵步驟，基坑降水的效果對基坑開挖的安全和基坑周邊地面的沉降有重大影響。隨著城市規模的擴展、土地成本的上漲和施工技術的進步，我國基坑工程逐漸呈現出深、大的趨勢，部分基坑深度已達40m。深大基坑的開挖，通常需要降低承壓水水位。為減小降水對周邊環境的影響，基坑周圍常利用止水帷幕隔絕基坑內與基坑外含水層的水力聯系，減弱地下水的滲流活動。然而，因承壓含水層厚度大，大多數基坑止水帷幕不能將承壓含水層完全隔斷，因而呈現出一種懸掛式的帷幕。當在基坑內抽水時，止水帷幕的存在使得地下水滲流面積減小、滲流方向改變、滲流路徑延長，使基坑內外地下水出現水頭差，從而達到保護環境的目的。受到場地條件和施工等因素的影響，基坑工程中的觀測井數量有限，基坑外觀測井數量很少甚至沒有，難以判斷基坑內外地下水的變化范圍，因此確定止水帷幕作用下基坑內降水時基坑內外承壓水位的變化，對指導基坑工程建設、保護基坑外部環境以及減小地面沉降具有重要意義。

經對現有技術文獻檢索發現，目前工程界常用數值法模擬計算止水帷幕作用下基坑降水引起的地下水位變化。劉國峰等于2014年在《工程勘察》上發表的《連續墻埋置深度對超深基坑降水效果的影響研究》一文中通過三維數值模型詳細對比分析了不同地下連續墻深度下坑內降水時基坑內外地下水滲流場的分布。但建立數值模型較為復雜，現場工程師難以直接應用。王軍輝等于2009年在《水文地質工程地質》上發表的《地下結構對滲流場阻隔問題的解析—半解析法》一文中提出滲流場在長條形構筑物的影響下達到穩態時水位變化的確定方法。王軍輝等的方法僅局限于研究范圍內無源匯項，且構筑物在水平或垂直方向將含水層完全隔斷的情況。此外，該方法僅能確定地下水通過構筑物下部時即滲流面積減少產生的水位變化，不能確定滲流方向改變對水位的影響，也沒有考慮含水層的各向異性，結果偏小。對于止水帷幕作用下基坑內定流量抽水問題，目前尚沒有直接確定基坑內外承壓水位的方法，因此有必要在這一方面做進一步研究。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種懸掛式止水帷幕下基坑定流量抽水的承壓水位確定方法，在獲取承壓含水層土層信息及抽水信息的基礎上，根據達西定律與水量守恒原理，針對基坑內定流量抽水過程，確定止水帷幕未進入含水層時的地下水水位和止水帷幕引起的地下水位的變化值，從而確定懸掛式止水帷幕下基坑內定流量抽水時基坑內外承壓水水位。

為實現以上目的，本發明提供一種懸掛式止水帷幕下基坑定流量抽水的承壓水位確定方法，所述方法通過下列步驟實現：

第一步、獲取基坑場地的土層劃分以及承壓含水層滲透系數和厚度，即：

通過鉆孔取土方法獲取基坑場地的土層劃分，利用采集的土樣進行室內滲透試驗以確定承壓含水層的滲透系數，根據土層劃分信息確定承壓含水層的厚度b；

第二步、結合基坑設計及降水方案，確定基坑止水帷幕信息和降水井信息；

第三步、確定多口降水井抽水時的影響半徑R；

第四步、確定在止水帷幕未進入承壓含水層的情況下，多口降水井抽水時各個單井抽水作用下含水層中任一點的承壓水位h_ni(r_i)；

第五步、確定單井抽水時止水帷幕減小承壓含水層過水斷面引起的承壓含水層的水位變化Δh_1i(r_i)；

第六步、確定單井抽水過程中止水帷幕改變滲流路徑引起的承壓含水層中任一點的水位變化Δh_2i(r_i)；

第七步、結合第四步、第五步和第六步，確定懸掛式止水帷幕下基坑內單井抽水時承壓含水層中任一點的承壓水位h_i(r_i)；

第八步、結合第七步，確定基坑內多口降水井抽水時承壓含水層任一點的承壓水位h。

優選地，第一步中：

所述的鉆孔取土方法是指：在基坑設計深度的2.5倍范圍內，利用厚壁取土器在每個土層選取3個土樣；

所述的室內滲透試驗是指：利用Φ200的環刀沿每個土層水平向和垂向各切取3個扁圓柱體土樣，將土樣放入滲透儀中，根據確定時間內水位及水量的變化，確定承壓含水層的水平滲透系數k_x和豎向滲透系數k_z的試驗方法。