[發明專利]確定基坑開挖面下方止水帷幕滲漏對周邊環境影響的方法

在審

• 申請號: 201510690599.0
• 申請日: 2015-10-22
• 公開（公告）號: CN105239611A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 沈水龍;武永霞;劉曉雪;吳懷娜
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;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

本發明涉及的是一種建筑工程技術領域的方法，具體是一種確定基坑開挖面下方止水帷幕滲漏對周邊環境影響的方法。

背景技術

隨著地下空間的不斷發展，涌現出越來越多的基坑工程，目前，基坑工程開挖深度達到20～30m越來越常見，而針對基坑降水問題，現今廣泛使用的井點降水與止水帷幕相結合的方法來降低基坑內地下水位。其中，止水帷幕是工程主體外圍止水系列的總稱，用于阻止或減少基坑側壁及基坑底地下水流入基坑而采取的連續止水體，常見的止水帷幕有高壓旋噴樁、深層攪拌樁止水帷幕，旋噴樁止水帷幕等。然而，在實際工程中，因施工工藝、施工技術不當等原因使得止水帷幕出現不同程度的滲漏，若滲漏發生在基坑開挖面下方的承壓含水層，則可能會發生管涌現象，導致管線破壞，建筑物開裂，甚至危及生命。為此，確定基坑開挖面下方止水帷幕滲漏對周邊環境影響的方法，對基坑安全開挖具有非常重要的意義。

經過對現有技術文獻的檢索發現，對止水帷幕滲漏的研究主要集中在滲漏對地下水位的影響上，尚未考慮止水帷幕滲漏對周邊環境的影響，而目前所采用的分析方法為二維有限元法，如Pujades于2012年在《EngineeringGeology》上發表的《Hydrauliccharacterizationofdiaphragmwallsforcutandcovertunnelling》中利用二維有限元法繪制了不同滲漏條件下水位降深導數與時間的關系圖，并提出了一些解析計算公式，通過兩者的結合可以計算止水帷幕的滲漏系數，其缺點是僅適用于一定條件下的條形基礎。Vilarrasa于2011年在《EngineeringGeology》上發表的《Amethodologyforcharacterizingthehydrauliceffectivenessofanannularlow-permeabilitybarrier》中利用二維有限元法的數值模擬結果，繪制出不同止水帷幕滲漏程度下水位降深隨時間變化的判斷圖，但其適用于止水帷幕完全隔斷含水層的情況。事實上，基坑止水帷幕滲漏屬于空間問題，采用三維有限元法模擬滲漏情況更符合實際，結果相比于二維有限元法更精確。因此，有必要建立三維數值模型來模擬基坑開挖面下方止水帷幕滲漏情況，確定基坑開挖面下方止水帷幕滲漏對周邊環境的影響。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種確定基坑開挖面下方止水帷幕滲漏對周邊環境影響的方法，該方法是在現場勘查和基坑信息的收集基礎上，采用超聲波成像CT技術確定止水帷幕滲漏位置及滲漏面積大小，通過基坑抽水試驗獲取觀測井水位的實測值等數據；建立三維流固耦合模型，將止水帷幕滲漏處按照滲漏面積設置滲漏單元，模擬抽水試驗并進行分析模型計算，最終獲得觀測井水位的計算值；通過實測值和計算值的擬合情況，確定止水帷幕滲漏處滲透系數；對滲漏單元輸入滲漏處的滲透系數，進行滲流固結模擬，最終確定基坑周圍地下水位及地面沉降量。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供一種確定基坑開挖面下方止水帷幕滲漏對周邊環境影響的方法，所述方法包括如下步驟：

第一步，對基坑進行現場勘查，確定土層劃分信息及地下水分布情況，并通過鉆孔取土進行室內土工試驗，獲取土層的物理力學參數；

第二步，結合基坑設計及降水方案獲取基坑平面尺寸、開挖深度、止水帷幕參數、基坑降水井及觀測井信息；

第三步，采用超聲波成像CT技術檢測基坑開挖面下方止水帷幕的滲漏情況，確定止水帷幕滲漏處所在基坑平面的位置坐標，記錄滲漏處在垂直方向的位置深度h及滲漏面積D；

第四步，進行單口降水井或多口降水井抽水試驗，且在抽水試驗過程中記錄基本觀測數據，即抽水井抽水量、觀測時間及相應觀測井水位、抽水井水位；

第五步，采用有限元分析軟件建立基坑開挖面下方止水帷幕滲漏的三維流固耦合模型；依據現場調查，在模型相應的滲漏位置按照滲漏面積大小設置滲漏單元，模擬基坑開挖過程；

第六步，在三維流固耦合模型的相應單元節點上設置降水井及觀測井，輸入抽水井抽水量，觀測時間及相應觀測井水位，模擬抽水試驗并進行分析模型計算，最終獲得觀測井水位的計算值；通過觀測井水位的實測值和計算值的擬合情況，確定止水帷幕滲漏處滲透系數k的大小；

第七步，對三維流固耦合模型的滲漏單元設置止水帷幕滲漏處的滲透系數k，進行滲流固結模擬，最終確定基坑開挖面下方止水帷幕滲漏下基坑周圍地下水位及地面沉降量。

優選地，第一步中，所述的土層劃分是指：