[发明专利]一种基于透明砂土的基坑降水地下水渗流可视化模拟试验方法

说明书

本发明是一种基于透明砂土的基坑降水地下水渗流可视化模拟试验方法，本方法涉及内容包括透明砂土模型试验参数相似关系、透明砂土材料配制、孔隙流体配制、示踪剂配制、模型装置设计和试验流程。本方法适用于地质工程、岩土工程技术领域，能够广泛应用于各类基坑地下水渗流问题进行可视化模拟。

技术领域

本发明属于地质工程、岩土工程技术领域，尤其是涉及一种基于透明砂土的基坑降水地下水渗流可视化模拟试验方法。

背景技术

近年来，随着我国基本建设的发展，越来越多的深基坑遭遇承压水和降水过程中的环境保护问题。特别是在建筑密集区，如何平衡基坑内降水和基坑外水位降落，从而控制降水诱发的沉降问题成为研究的热点。随着基坑降水领域的不断深入研究，在基坑降水过程中的墙-井作用关系已经逐步被广大学者和工程人员所认可。然而，由于受地质条件和观测手段的限制，墙-井作用下承压水渗流模式和紊流现象不能被直接观察。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述技术缺陷而提供的一种基于透明砂土的基坑降水地下水渗流可视化模拟试验方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于透明砂土的基坑降水地下水渗流可视化模拟试验方法，其特征在于，本方法涉及内容包括透明砂土模型试验参数相似关系、透明砂土材料配制、孔隙流体配制、示踪剂配制、模型装置设计和试验流程。

所述的透明砂土模型试验参数相似关系是依据模型试验相似理论推导得出的。首先确定几何相似比1:100，试验参数相似关系推导如下：

(1)依据达西定律

已知α_p＝α_l＝100,α_g＝1,α_ρ＝*₁,α_μ＝*₂,α_k＝*₃,α_d＝*₄

式中：α_下标表示某一物理参数量值在原型条件下与模型条件下的比值，其中_下标可表示为以下物理量：几何尺寸l，单位是m；压力p，单位是Pa；平均速度ν，单位是m/s；流体密度ρ，单位是kg/m³；动力粘滞系数μ，单位是Pa·s，重力加速度g，单位是m/s²；渗透系数K，单位是m/d；孔隙介质的渗透率k，单位是m·d，它只与固体骨架的性质有关；雷诺数R_e；固体骨架颗粒平均粒径d，单位是m；*₁；*₂；*₃；*₄均表示常数，需利用试验或其他方法确定；

(2)依据福希海默公式

已知α_p＝α_l＝100,α_g＝1,α_ρ＝*₁,α_μ＝*₂,α_k＝*₃,α_β＝*₅,α_d＝*₄