[发明专利]悬挂式止水帷幕下基坑定流量抽水的承压水位确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑、水利、交通、环境等地下工程领域中的施工技术，具体地，涉及一种悬挂式止水帷幕下基坑定流量抽水的承压水位确定方法。

背景技术

基坑工程是高层建筑物建设和地下空间工程的重要组成部分，基坑降水则是基坑开挖施工的关键步骤，基坑降水的效果对基坑开挖的安全和基坑周边地面的沉降有重大影响。随着城市规模的扩展、土地成本的上涨和施工技术的进步，我国基坑工程逐渐呈现出深、大的趋势，部分基坑深度已达40m。深大基坑的开挖，通常需要降低承压水水位。为减小降水对周边环境的影响，基坑周围常利用止水帷幕隔绝基坑内与基坑外含水层的水力联系，减弱地下水的渗流活动。然而，因承压含水层厚度大，大多数基坑止水帷幕不能将承压含水层完全隔断，因而呈现出一种悬挂式的帷幕。当在基坑内抽水时，止水帷幕的存在使得地下水渗流面积减小、渗流方向改变、渗流路径延长，使基坑内外地下水出现水头差，从而达到保护环境的目的。受到场地条件和施工等因素的影响，基坑工程中的观测井数量有限，基坑外观测井数量很少甚至没有，难以判断基坑内外地下水的变化范围，因此确定止水帷幕作用下基坑内降水时基坑内外承压水位的变化，对指导基坑工程建设、保护基坑外部环境以及减小地面沉降具有重要意义。

经对现有技术文献检索发现，目前工程界常用数值法模拟计算止水帷幕作用下基坑降水引起的地下水位变化。刘国峰等于2014年在《工程勘察》上发表的《连续墙埋置深度对超深基坑降水效果的影响研究》一文中通过三维数值模型详细对比分析了不同地下连续墙深度下坑内降水时基坑内外地下水渗流场的分布。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水位变化的确定方法。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。此外，该方法仅能确定地下水通过构筑物下部时即渗流面积减少产生的水位变化，不能确定渗流方向改变对水位的影响，也没有考虑含水层的各向异性，结果偏小。对于止水帷幕作用下基坑内定流量抽水问题，目前尚没有直接确定基坑内外承压水位的方法，因此有必要在这一方面做进一步研究。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种悬挂式止水帷幕下基坑定流量抽水的承压水位确定方法，在获取承压含水层土层信息及抽水信息的基础上，根据达西定律与水量守恒原理，针对基坑内定流量抽水过程，确定止水帷幕未进入含水层时的地下水水位和止水帷幕引起的地下水位的变化值，从而确定悬挂式止水帷幕下基坑内定流量抽水时基坑内外承压水水位。

为实现以上目的，本发明提供一种悬挂式止水帷幕下基坑定流量抽水的承压水位确定方法，所述方法通过下列步骤实现：

第一步、获取基坑场地的土层划分以及承压含水层渗透系数和厚度，即：

通过钻孔取土方法获取基坑场地的土层划分，利用采集的土样进行室内渗透试验以确定承压含水层的渗透系数，根据土层划分信息确定承压含水层的厚度b；

第二步、结合基坑设计及降水方案，确定基坑止水帷幕信息和降水井信息；

第三步、确定多口降水井抽水时的影响半径R；

第四步、确定在止水帷幕未进入承压含水层的情况下，多口降水井抽水时各个单井抽水作用下含水层中任一点的承压水位h_ni(r_i)；

第五步、确定单井抽水时止水帷幕减小承压含水层过水断面引起的承压含水层的水位变化Δh_1i(r_i)；

第六步、确定单井抽水过程中止水帷幕改变渗流路径引起的承压含水层中任一点的水位变化Δh_2i(r_i)；

第七步、结合第四步、第五步和第六步，确定悬挂式止水帷幕下基坑内单井抽水时承压含水层中任一点的承压水位h_i(r_i)；

第八步、结合第七步，确定基坑内多口降水井抽水时承压含水层任一点的承压水位h。

优选地，第一步中：

所述的钻孔取土方法是指：在基坑设计深度的2.5倍范围内，利用厚壁取土器在每个土层选取3个土样；

所述的室内渗透试验是指：利用Φ200的环刀沿每个土层水平向和垂向各切取3个扁圆柱体土样，将土样放入渗透仪中，根据确定时间内水位及水量的变化，确定承压含水层的水平渗透系数k_x和竖向渗透系数k_z的试验方法。