[发明专利]悬挂式帷幕承压水基坑定流量抽水三维流场水位分布确定方法

说明书

本发明公开了悬挂式帷幕承压水基坑定流量抽水三维流场水位确定方法，该方法在承压含水层地质勘探资料以及降水方案资料的基础上，将渗流场分为7个渗流区域，基于各区域满足达西定律和流量均衡定律，推导了单井和群井定流量降水下承压含水层各区域的水位分布。本发明可全面求解基坑降水井降水形成的三维渗流场的整体分布状态，为悬挂式帷幕下基坑定流量降水对周边环境的影响预测分析提供了可靠的依据。

技术领域

本发明涉及一种基坑降水的确定方法，具体涉及一种悬挂式帷幕承压水基坑定流量抽水三维流场水位确定方法。

背景技术

地下水的分布对深基坑施工有着重要影响，特别是对于沿海的富水砂卵石地区，含水层的渗透性极大，对于地下水的控制难度也显著增加，控制不当则易出现基坑安全事故，所以在制定方案前，需对基坑开挖过程中的地下水分布状况进行全面分析研究。对于强透水深基坑中的地下水控制方案，主要分为隔水方案、降水方案、隔降组合式方案，其中隔水方案造价过于高昂，且含水层过厚时，底部隔水结构施作效果不佳，易出现渗漏；而采用纯降水方案，则由于强透水地层中所需抽水量过大，使得地下水大量流失，造成周边的地层大幅度沉降；采用隔、降组合式降水方案，则可在减少造价的同时控制地下水抽取量，但在制定此类降水方案时，需选取未完全封堵的悬挂式止水帷幕作为阻隔结构，此时降水造成的渗流场形成了三维流态，既存在朝向降水井的径向渗流，又存在竖向渗流，此时对于地下水水位难以按照传统的方式进行解析计算，采用数值模拟的结果受边界条件和建模方式影响而准确性难以评估，而按照施工经验进行抽水方案制定往往会造成极大浪费，同时也无法预测坑内外的施工安全性。

目前对于悬挂式止水帷幕下基坑降水井定流量抽水后的水位预测方法，已有部分学者尝试进行解析求解，如，王军辉等提出了长条形帷幕阻隔影响下的稳态水位变化方法(王军辉，韩煊，周宏磊，等。地下结构对渗流场阻隔问题的解析～半解析法[J].水文地质工程地质，2009，36(2)：13-18.)；武永霞对此进一步改进，提出了一种止水帷幕两侧水位差确定方法(武永霞，沈水龙，陈牧等，一种止水帷幕作用下止水帷幕两侧水位差的确定方法，详见专利申请号的201510673164.5的专利申请文件)以及悬挂式止水帷幕下基坑定流量抽水的承压水位确定方法(详见专利申请号的201510657979.4的专利申请文件)，确定了止水帷幕两侧的水位差由天然水位差、通过止水帷幕下端的水位差和止水帷幕边界水位差三部分组成，叠加为止水帷幕两侧的水位差，并在水位差求解基础上，进一步提出了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，可计算悬挂式止水帷幕下基坑内外的承压含水层的水位分布。但此前对于水位的计算均局限于Dupuit假设，认为过流断面为圆筒型剖面，而在含水层较深时，前述的计算方法忽略了帷幕及非完整井方案引发三维渗流而造成的含水层上下部的水位差异，仅在假设断面水位一致的情况下进行计算，难以准确评估承压含水层的各点的水位分布状态。

因此，研制一种全面分析悬挂式止水帷幕下三维流场的水位分布的解析计算求解方法成为了深基坑降水方案制定所急需。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有基坑降水的水位解析计算方法中，只能考虑含水层内的水位的平面分布，而忽略悬挂式帷幕下三维渗流引发的水位竖向分布情况，提出一种悬挂式止水帷幕下承压含水层水位的稳态三维分布场的求解方法，基于达西定律和流量均衡原理，并采用圆筒渗流微元和圆环渗流微元假定，可确定承压含水层各点的水头分布情况

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种悬挂式帷幕承压水基坑定流量抽水三维流场水位确定方法，所述悬挂式帷幕承压水基坑定流量抽水三维流场水位确定方法包括以下步骤：