[发明专利]一种预测非完整井抽承压水引起的水头降低的方法

说明书

本发明公开一种预测非完整井抽承压水引起的水头降低的方法，包括以下步骤：a、确定降水井所在场地周边环境情况、工程地质条件及各土层参数；b、在降水井抽水前，在与降水井同一水平面的任意位置处至少设置两个观测井和若干沉降观测点，记录各观测井中心到降水井中心的水平距离，并监测降水井抽水前各观测井水头的初始稳定读数；c、在降水井抽水后，分别监测并记录降水井抽水后各观测井水头达到动态稳定后的读数，获得各观测井中心处的水头降低值，并确定降水目的层的水头降低值的预测公式。本发明的优点是：服务于工程现场监测，通过较少的工程地质条件和监测点布置，结合监测数据和预测公式，得出较为精确的预测降水目的层的水头分布公式。

技术领域

本发明涉及土木工程地表沉降预测的技术领域，尤其是一种预测非完整井抽承压水引起的水头降低的方法。

背景技术

滨海地区的软土层分布较为广泛，地下水资源丰富，大部分区域有潜水层和若干承压含水层，部分区域还有微承压含水层。微承压含水层的渗透性较承压含水层低，但仍具有较大的承压性。随着城市地下空间开发，常需要对地下水进行处理。为了保证地下空间施工和使用过程的安全性，需要在前期的地质勘查中进行抽水试验，以此确定水文地质参数。随着承压含水层水头的降低，原先土体的受力状态将发生改变，由有效应力原理可知，相应的土层内必然会由于有效应力的增大而出现固结沉降变形，进而引起各土层和地表的变形，影响周边环境和建构筑物。

关于承压含水层减压降水的研究，主要包括理论推导和数值分析两个过程。19世纪中叶，Dupuit提出单井定流量降水稳定时的水头分布公式，该公式奠定了地下水稳定流理论基础。随后，Theis及一些学者研究提出承压含水层采用完整井降水的非稳定流公式。在数值分析方面，陈崇希、薛禹群和Ye等学者提出矫正公式、考虑多尺度有限元等方法，提高了抽水引起的水头分布数值模拟结果的精度。然而，在实际工程抽水试验中，常用的抽水降压井为非完整井，而对于非完整井抽水引起的水头降低曲线采用理论方法进行计算非常复杂且不易实现，在工程中较少使用理论方法对水头降低进行计算分析，因此，提出一种可以用于施工前期地质条件勘察，预测承压含水层（包括微承压含水层）抽水试验对降水目的层水头降低的方法显得尤为重要。

经检索，中国专利CN201811174540公开了一种预测承压含水层减压降水引发地表沉降的方法，包括：确定单井以恒定流量抽水时承压含水层中任意一点水位降深；利用叠加原理对水位降深进行叠加，得到群井抽水时承压含水层中任意一点水位降深；利用有效应力原理求得群井抽水引起的有效应力的增加；利用单向压缩公式求得承压含水层任意一点压缩量；根据群井抽水试验测得的抽水井流量和地表沉降数据，对地表沉降表达式中的待定系数拟合求参，求得地表沉降的预测公式进而用于预测承压含水层减压降水引发的地表沉降。

但是上述专利存在以下不足：1.上述专利用于确定完整井以恒定流量抽水时的水位降深，是基于地下水流向完整井的非稳定流理论的，而本发明预测的是非完整井抽承压水在稳定状态下引起的水头降低分布；2.上述专利为理论预测，而本发明侧重于现场监测，是一种通过布置较少的水头降深监测测点预估抽水试验影响范围内降水目的层水头分布的方法。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种预测非完整井抽承压水引起的水头降低的方法，通过测量降水目的层的层顶埋深、各观测井到降水井的水平距离和降水目的层的水头降低值，确定水头降低的预测公式，实现对水头降低的准确预测，适用于非完整井。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种预测非完整井抽承压水引起的水头降低的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

a、确定降水井所在场地周边环境情况、工程地质条件及各土层参数，所述土层参数包括降水目的层以及所述降水目的层的层顶埋深；