[发明专利]止水帷幕作用下定水位抽水时降水井抽水量的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种建筑工程技术领域的方法，具体是一种止水帷幕作用下，基坑内单井定水位抽水时降水井抽水量的确定方法。

背景技术

沿海地区分布有巨厚的，海陆交替沉积的第四纪沉积物，其地下水丰富。随着我国经济建设的进行，地下建筑设施，如地下商场、地铁车站、地铁隧道等日渐增多，地下工程施工过程中，遇到的问题也逐渐增大。位于地下水位以下的地下工程，在施工过程中，需要在开挖前降低地下水位，以避免开挖过程中，出现流砂及管涌等现象，确保地下工程施工的安全。然而，直接降水往往会导致地面沉降过大等一系列的问题，因此，目前最常用的办法是通过设置止水帷幕等措施，以减少降水对周边环境的影响。当基坑内抽水时，止水帷幕的阻挡作用改变了地下水的渗流方向，减少了渗流面积，延长了渗流路径，使得在基坑内快速降水达到要求的同时，控制了坑外的水位降深。然而，在现有实际工程中，往往不会测量降水井的抽水量，为工程研究需要，因此，有必要确定降水过程中降水井抽出的水量。

经对现有技术文献检索发现，目前止水帷幕作用下基坑降水问题多用数值分析进行模拟，即使运用解析分析方法，计算仍然具有一定局限性。2015年Wu等在《Canadian Geotechnical Journal》发表的《Characteristics of groundwater seepage with cut-off wall in gravel aquifer.II:Numerical analysis》中利用数值模拟方法分析了止水帷幕作用下基坑内抽水时，基坑内水位降深达到某一值时，需要抽出的地下水水量。但建立数值模型较为复杂，现场工程师难以直接应用。王军辉等于2009年在《水文地质工程地质》上发表的《地下结构对渗流场阻隔问题的解析—半解析法》一文中提出渗流场在长条形构筑物的影响下达到稳态时单宽流量的确定方法。王军辉等的方法仅局限于研究范围内无源汇项，且构筑物在水平或垂直方向将含水层完全隔断的情况。对于止水帷幕作用下基坑内定水位抽水问题，目前尚没有直接精确确定降水井抽水量的方法，因此有必要在这一方面做进一步研究。

发明内容

本发明针对现有技术方法的不足，提供一种止水帷幕插入到承压含水层中，基坑内单井定水位降水时，降水井抽水量计算的确定方法，本发明在获取承压含水层土层信息及基坑内抽水信息的基础上，依次确定承压含水层初始水位、抽水后降水井的水位，降水井的影响半径，从而确定降水井抽水量。

为实现以上目的，本发明提供一种止水帷幕作用下定水位抽水时降水井抽水量的确定方法，所述方法包括以下步骤：

第一步、通过钻孔取土方法，获取基坑工程施工现场的土层划分信息，随后对获取的施工现场土样进行室内常规试验，得到施工现场各土层的相关物理力学参数和承压含水层信息；

第二步、结合基坑设计及降水方案，确定基坑设计信息、降水井信息；

第三步、确定基坑内单口降水井定水位抽水时，降水井的抽水量Q；

降水井的抽水量Q按照以下步骤确定：

①确定基坑内降水井中心到基坑内侧边缘任一点的水平距离r₁及降水井中心到基坑外侧边缘任一点的水平距离r₂；

②确定止水帷幕作用下承压含水层的厚度b(r)；

③根据达西定律和水量守恒原理，确定降水井抽水时，地下水通过止水帷幕下方进入基坑时承压含水层任一点的承压水位h(r)：

④针对上述步骤③，结合止水帷幕两侧水位边界条件确定降水井的抽水量Q。

优选地，第一步中，所述的钻孔取土方法是指：用厚壁取土设备，在基坑降水现场对基坑开挖区域从地面至基坑坑底设计深度的2.5倍范围内取土，用于做室内常规试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少于三个试件为宜。

优选地，第一步中，所述的相关物理力学参数是指：各层土的渗透系数k。

优选地，第一步中，所述的室内常规试验是指常规渗透试验，即采用环刀法分别沿土层水平向和垂向切取扁圆柱体的土样，每层土不少于三个试件为宜；试验时，将圆柱形试样放在渗透仪中，根据一定时间内水位及水量的变化，确定各层土的渗透系数k。

优选地，第一步中，所述的承压含水层信息是指：根据各层土的渗透系数k和土层划分信息，确定承压含水层顶板埋置深度L、承压含水层厚度b。

优选地，第二步中，所述的基坑设计信息，是指：基坑的设计尺寸，止水帷幕形状、埋置深度L₁及厚度L_b。