[发明专利]基于三维降深的悬挂式帷幕承压水基坑抽水量确定方法

说明书

本发明提供了一种基于三维降深的悬挂式帷幕承压水基坑抽水量确定方法，首先计算坑外的水位降深控制值，并推导出基坑总涌水量控制值；在确定坑内承压水顶部的安全降深并布置降水方案后，通过坑内承压水安全降深控制值确定了降水方案的基坑总涌水量和单井抽水量，并可进一步验算基坑涌水量是否处于控制值内。本发明基于达西定律和流量均衡定理，充分考虑了悬挂式止水帷幕下基坑降水形成的三维渗流场和坑内外的安全水位降深，可精确计算特定降水方案下基坑和降水井的抽水量，又能确保此抽水量下的坑内、外的承压水的水位降深均处于安全可控范围。基于本发明制定的降水方案既减少了施工花费，又确保了降水施工的安全性。

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别地，涉及一种基于三维降深的悬挂式帷幕承压水基坑抽水量确定方法。

背景技术

对于处于高水位承压含水层地层中的深基坑，开挖前需布置降水井降低基坑范围内的承压水位，以防止在基坑开挖过程中，基坑范围上部土体的土压力减小，而下部承压水的压力使得基坑底部出现突涌破裂。相关的基坑降水规范及地下水动力学书籍中，多在无止水帷幕条件下对降水造成的水位变化及抽水流量进行求解。而对于止水帷幕存在的情况，因边界条件有所改变，难以采用解析法求解，现有的相关书籍及手册中，在降水方案的制定中，推荐采用数值方法模拟，但数值方法结果受参数及边界取值影响较大，难以验证其准确性，对于抽水量的预测效果欠佳。

针对悬挂式止水帷幕下的基坑降水涌水量难以采用解析求解的情况，相关的技术人员和学者提出了部分解决方法。如曹净建立了一种悬挂式止水帷幕渗流场求解的共形映射求解方法，可求解悬挂式止水帷幕下的潜水基坑的渗流流量^[1]；王军辉基于近似修正法，提出了一种近似大井法涌水量修正预测方法，基于假定水头求解了止水帷幕下潜水含水层和承压含水层的基坑涌水量近似值^[2]；沈水龙等提出了一种止水帷幕作用下定水位抽水时降水井抽水量确定方法，基于径向渗流的假设确定了完整单井降水抽水量^[3]；施成华等提出了一种非均质承压水层的悬挂式止水帷幕基坑定水位抽水量确定方法，基于非完整井的大井法公式，引入止水帷幕深度及地层渗透系数各向异性的修正，建立了止水帷幕下的涌水量预测方法^[4]。但前述计算方法均未考虑止水帷幕下降水渗流场的三维流态分布及具体的渗流路径，仅将帷幕阻隔下的基坑降水渗流场视为平行渗流，渗流路径简化为竖向^[1]、径向^[3]进行推导，不符合实际渗流情况，在采用经验修正方法^[2,4]对传统的涌水量公式进行改进时，缺乏合理的理论依据，故所预测的涌水量精度欠佳。而针对具体降水方案，上述方法无法预测不同降水井布置方案下(单井、群井降水)的差异性的涌水量计算结果；且在确定抽水量后，也无法求解坑外地下水位的三维降深分布和降深控制值，以评估分析降水方案的合理性。

因此，研制一种承压含水层下基坑降水方案制定中，可综合考虑三维渗流路径、坑外安全水位控制降深、坑内安全水位控制降深的降水井抽水量的精确预测方法，成为工程所急需。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于三维降深的悬挂式帷幕承压水基坑抽水量确定方法，以解决预测效果差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于三维降深的悬挂式帷幕承压水基坑抽水量确定方法，具体步骤如下：

(1)根据基坑底板抗突涌安全验算，确定基坑的坑底承压水安全降深值；

(2)合理布置坑内降水井，并根据步骤(1)所得坑底承压水安全降深值确定各降水井涌水量。

作为进一步优选的技术方案之一，步骤(1)的具体方法是：

(1-1)通过基坑底板抗突涌验算公式，确定基坑开挖后承压含水层顶部的安全压力水头值