[发明专利]确定基坑开挖面上方止水帷幕渗漏对周边环境影响的方法

权利要求书

1.一种确定基坑开挖面上方止水帷幕渗漏对周边环境影响的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

第一步，对基坑进行现场勘查，确定土层划分信息及地下水分布情况，并通过钻孔取土进行室内土工试验，获取土层的物理力学参数；

第二步，获取基坑平面尺寸、开挖深度，以及止水帷幕厚度、埋置深度、弹性模量、渗透系数，确定考虑强度折减效应的止水帷幕等效弹性模量E’；

第三步，观测基坑开挖面上方止水帷幕的渗漏情况，记录渗漏位置、渗漏形态，确定止水帷幕渗漏处渗漏面积D、实际渗漏量Q_k；

第四步，采用有限元分析软件建立基坑开挖面上方止水帷幕渗漏的三维流固耦合模型；依据现场调查，在三维流固耦合模型相应的渗漏位置按照渗漏面积设置自定义渗漏单元，模拟基坑开挖过程；

所述的自定义渗漏单元是指具有一定渗透性和刚度的二节点线单元，该自定义渗漏单元与三维模型中的实体单元共节点，且有三个基本参数：渗漏面积D_z、渗漏位置的渗透系数k和弹性模量E；其中：渗漏面积D_z由第三步中实测的渗漏面积D确定，满足公式：D_z＝D/n，式中n为止水帷幕渗漏位置所经过的网格节点；渗漏位置的渗透系数k通过设定不同数量级的渗透系数k_j来确定；

第五步，对自定义渗漏单元假设不同数量级的渗透系数k_j，激活基坑开挖面上方止水帷幕内侧的渗流边界，确定止水帷幕在各个工况下渗漏一段时间后的渗漏量Q；

第六步，建立笛卡尔直角坐标系，横轴为不同数量级的渗透系数k_j，纵轴为渗漏量Q，作出渗漏量Q与渗透系数k_j的相关关系图，并根据关系图确定现场测定的实际渗漏量Q_k对应渗漏位置的渗透系数k；

第七步，对三维流固耦合模型中的自定义渗漏单元设置渗漏位置的渗透系数k，进行渗流固结模拟，确定基坑开挖面上方止水帷幕渗漏引起的基坑周围地下水位及地面沉降量。

2.根据权利要求1所述的一种确定基坑开挖面上方止水帷幕渗漏对周边环境影响的方法，其特征在于，第一步中：

所述的土层划分是指：通过钻孔取土的方法对基坑内地表以下2.5倍基坑深度范围内的土层进行划分，随后获取施工现场土样进行室内土工试验，得到施工现场土层划分信息和地质信息，确定各土层土性及相应土层的厚度；

所述的地下水分布情况是指：采用钻孔探水仪对基坑场地进行地下水钻孔探明，由揭露的土体类型判断含水层的类型及厚度；钻井观测不同含水层的稳定水位，对于承压含水层采取隔水措施将被测含水层和其他含水层隔离后测其稳定水位。

3.根据权利要求1所述的一种确定基坑开挖面上方止水帷幕渗漏对周边环境影响的方法，其特征在于，第二步中，所述的止水帷幕等效弹性模量E’满足以下公式：

E’＝ηE_s，

其中：η为模量折减系数，取1/5；E_s为钢筋混凝土的弹性模量。

4.根据权利要求1所述的一种确定基坑开挖面上方止水帷幕渗漏对周边环境影响的方法，其特征在于，第二步中，所述的止水帷幕渗透系数分为水平方向及垂直方向，水平方向和垂直方向的渗透系数均取混凝土渗透系数。

5.根据权利要求1所述的一种确定基坑开挖面上方止水帷幕渗漏对周边环境影响的方法，其特征在于，第三步中：

所述的渗漏位置是指：渗漏区域在整个基坑平面的位置坐标，以及在基坑垂直方向上的深度大小；

所述的渗漏形态是指：地下水经止水帷幕渗入基坑时所呈现的渗漏形状。

6.根据权利要求1所述的一种确定基坑开挖面上方止水帷幕渗漏对周边环境影响的方法，其特征在于，第三步中，所述的止水帷幕渗漏处渗漏面积D通过以下方式确定：

目测渗漏区域位于地表面的大概位置，在所开挖基坑附近的地表面上选取参照物，参照物在基坑平面图上有位置坐标，测出参照物和渗漏区域的距离，确定渗漏区域在整个基坑平面的位置坐标；在渗漏区域的平面位置坐标处下放测绳，分别测量渗漏区域最顶端深度h₁、最底端深度h₂及渗漏区域两个侧边之间的距离L，得到渗漏面积D：

D＝L×(h₂-h₁)。