[发明专利]多含水层条件下基坑动态降水室内模型试验方法及装置

说明书

本发明公开了一种多含水层条件下基坑动态降水室内模型试验方法及装置，通过设置分层的供水夹层，并分别连接可升降的水箱和可调节压力的增压泵，为降水模型试验中各含水层提供稳定、均匀且差异化的水力补给，以实现对现场不同承压水层、潜水层的水文条件的分层模拟，降水过程中动态调整水箱位置、增压泵压力和抽水泵转速，维持各含水层稳定的边界水头，并控制模型坑内水位，采用PVC观测管井和水位计感应器、水位数显仪组成水位观测系统，PVC抽水管井、抽水泵和流量计组成抽水系统，动态控制抽水流量并实时监测降水过程试验基坑内外水位和抽水流量变化，通过调整止水帷幕阻隔比、抽水管滤管长度和位置等参数，探究基坑降水中各参数的影响规律。

技术领域

本发明涉及基坑降水工程领域，特别是一种多含水层条件下基坑动态降水室内模型试验方法及装置。

背景技术

随着城市地下空间的开发利用成为当今现代化建设的趋势，部分地区由于地下水水力丰富，在基坑开挖过程中需要大规模的降水，因此优化降水工程来提高降水效率、减少降水费用以及减少降水对环境的影响成为现阶段工程建设的热点问题。

现阶段室内基坑降水模型试验的研究愈发增多，如唐益群等设计了一种现场缩尺降水模型试验，对上海地铁宜山路站的端头井基坑进行三维缩尺模拟，对现场土层进行概化，采用水箱连接模型箱边缘注水孔的方式进行边界供水，并埋置孔隙水压力计、土压力计、测水管、对水土压力及水位进行监测；杨斌等设计了一种二维渗流模型箱，通过调节与模型相连的进水箱和排水箱的水位高度，控制模型边界水位和坑内水位高度，从模型侧面测压孔洞接入测压管并安装在外侧测压板上，用以监测渗流场中各点的水压；王建秀等设计了一种模拟基坑降水承压含水层地下水渗流的透明土试验方法和装置，通过设置可调节水位的外侧供水夹层进行供水，模型箱内用透明土模拟土层，用孔压测量装置测量模型不同位置的孔隙水压力分布，并通过释放示踪剂和拍摄其流动状态的方式，直接观察帷幕渗流路径。

现有的基坑降水模型试验的供水多采用水箱、模型箱直接连接灌水或设置模型边界供水夹层、水箱渗入的方式，此类供水方式只能对模型箱体提供单一的水头，仅可用于单个含水层边界的模拟或者对不同的含水层提供相同水压的边界供水，而无法满足多个含水层的差异性供水。但是现场地层条件较为复杂，各层含水层在降水时的边界水头、水力补给、渗流速度等均有所差异，对于多含水层条件下的降水模型试验，仅采用单一的水力补给难以满足对现场水文条件的模拟需求，而现有的试验也无法实现多含水层的差异性供水。因此，研制一种新的供水方式的降水模型试验，实现不同的潜水、承压水等含水层的多含水层条件模拟成为降水模型试验中的重要改进需求。

参考文献：

[1] 唐益群, 栾长青. 上海地铁宜山路站室内降水大型模型试验分析. 地下空间与工程学报. 2008; 4(3): 483-488.

[2] 薛丽影, 杨斌, 刘丰敏等. 基坑工程地下水渗流模型试验系统研究. 岩土工程学报. 2017, 39(s1): 126-130

[3] 王建秀，刘绍莉，刘笑天等，模拟基坑降水承压含水层地下水渗流的透明土试验方法，国家发明专利：ZL 201610130987.8

[4] 王建秀，高峰，刘绍莉等，模拟基坑降水承压含水层地下水渗流的透明土试验装置，国家发明专利：ZL 201610129898.1。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种多含水层条件下基坑动态降水室内模型试验方法及装置，对每个模型中的含水层提供差异性的供水，以实现现场降水条件更准确的模拟，并利用监测系统准确监测相应土层的水位分布、抽水泵的流量变化，以及调节帷幕深度、抽水管滤管位置和长度，以研究降水工程各设计参数对基坑水位分布和变化的影响。