[發明專利]止水帷幕作用下定水位抽水時降水井抽水量的確定方法

有效

• 申請號: 201510659002.6
• 申請日: 2015-10-13
• 公開（公告）號: CN105297752B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 沈水龍;武永霞;袁垚;吳懷娜
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E02D19/10
• 分類號: 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

本發明涉及的是一種建筑工程技術領域的方法，具體是一種止水帷幕作用下，基坑內單井定水位抽水時降水井抽水量的確定方法。

背景技術

沿海地區分布有巨厚的，海陸交替沉積的第四紀沉積物，其地下水豐富。隨著我國經濟建設的進行，地下建筑設施，如地下商場、地鐵車站、地鐵隧道等日漸增多，地下工程施工過程中，遇到的問題也逐漸增大。位于地下水位以下的地下工程，在施工過程中，需要在開挖前降低地下水位，以避免開挖過程中，出現流砂及管涌等現象，確保地下工程施工的安全。然而，直接降水往往會導致地面沉降過大等一系列的問題，因此，目前最常用的辦法是通過設置止水帷幕等措施，以減少降水對周邊環境的影響。當基坑內抽水時，止水帷幕的阻擋作用改變了地下水的滲流方向，減少了滲流面積，延長了滲流路徑，使得在基坑內快速降水達到要求的同時，控制了坑外的水位降深。然而，在現有實際工程中，往往不會測量降水井的抽水量，為工程研究需要，因此，有必要確定降水過程中降水井抽出的水量。

經對現有技術文獻檢索發現，目前止水帷幕作用下基坑降水問題多用數值分析進行模擬，即使運用解析分析方法，計算仍然具有一定局限性。2015年Wu等在《Canadian Geotechnical Journal》發表的《Characteristics of groundwater seepage with cut-off wall in gravel aquifer.II:Numerical analysis》中利用數值模擬方法分析了止水帷幕作用下基坑內抽水時，基坑內水位降深達到某一值時，需要抽出的地下水水量。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單寬流量的確定方法。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。對于止水帷幕作用下基坑內定水位抽水問題，目前尚沒有直接精確確定降水井抽水量的方法，因此有必要在這一方面做進一步研究。

發明內容

本發明針對現有技術方法的不足，提供一種止水帷幕插入到承壓含水層中，基坑內單井定水位降水時，降水井抽水量計算的確定方法，本發明在獲取承壓含水層土層信息及基坑內抽水信息的基礎上，依次確定承壓含水層初始水位、抽水后降水井的水位，降水井的影響半徑，從而確定降水井抽水量。

為實現以上目的，本發明提供一種止水帷幕作用下定水位抽水時降水井抽水量的確定方法，所述方法包括以下步驟：

第一步、通過鉆孔取土方法，獲取基坑工程施工現場的土層劃分信息，隨后對獲取的施工現場土樣進行室內常規試驗，得到施工現場各土層的相關物理力學參數和承壓含水層信息；

第二步、結合基坑設計及降水方案，確定基坑設計信息、降水井信息；

第三步、確定基坑內單口降水井定水位抽水時，降水井的抽水量Q；

降水井的抽水量Q按照以下步驟確定：

①確定基坑內降水井中心到基坑內側邊緣任一點的水平距離r₁及降水井中心到基坑外側邊緣任一點的水平距離r₂；

②確定止水帷幕作用下承壓含水層的厚度b(r)；

③根據達西定律和水量守恒原理，確定降水井抽水時，地下水通過止水帷幕下方進入基坑時承壓含水層任一點的承壓水位h(r)：

④針對上述步驟③，結合止水帷幕兩側水位邊界條件確定降水井的抽水量Q。

優選地，第一步中，所述的鉆孔取土方法是指：用厚壁取土設備，在基坑降水現場對基坑開挖區域從地面至基坑坑底設計深度的2.5倍范圍內取土，用于做室內常規試驗，取土量根據試件量確定，以每層土不少于三個試件為宜。

優選地，第一步中，所述的相關物理力學參數是指：各層土的滲透系數k。

優選地，第一步中，所述的室內常規試驗是指常規滲透試驗，即采用環刀法分別沿土層水平向和垂向切取扁圓柱體的土樣，每層土不少于三個試件為宜；試驗時，將圓柱形試樣放在滲透儀中，根據一定時間內水位及水量的變化，確定各層土的滲透系數k。

優選地，第一步中，所述的承壓含水層信息是指：根據各層土的滲透系數k和土層劃分信息，確定承壓含水層頂板埋置深度L、承壓含水層厚度b。

優選地，第二步中，所述的基坑設計信息，是指：基坑的設計尺寸，止水帷幕形狀、埋置深度L₁及厚度L_b。