[发明专利]承压水层圆形基坑悬挂式止水帷幕涌水量解析方法在审

专利信息
申请号: 202210194240.4 申请日: 2022-03-01
公开(公告)号: CN114357592A 公开(公告)日: 2022-04-15
发明(设计)人: 孔恒;吴杰;李鹏飞;郭飞;郭彩霞;王凯丽 申请(专利权)人: 北京工业大学
主分类号: G06F30/13 分类号: G06F30/13;G06F30/20;E02D17/02;E02D5/18;E02D31/02;E02D19/10
代理公司: 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 代理人: 沈波
地址: 100124 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 水层 圆形 基坑 悬挂 止水 帷幕 水量 解析 方法
【说明书】:

发明公开了承压水层圆形基坑悬挂式止水帷幕涌水量解析方法,本方法应用地下水动力学原理求解出承压水层悬挂式止水帷幕圆形基坑的涌水量,引入基坑渗径影响系数,并提出其确定方法,主要实施步骤包括S1、基坑外渗流量求解;S2、基坑内渗流量求解;S3、确定基坑涌水量;本方法建立了承压水地层中悬挂式止水帷幕基坑涌水量的计算模型,采用数值模拟正反分析拟合得到了关键参数:渗径影响系数的计算公式,并通过大量验证工况的补充数值模拟对本方法解析解进行验证,计算结果吻合较好,表明了本方法解析模型的正确性与合理性。

技术领域

本发明涉及一种悬挂式止水帷幕涌水量解析方法,尤其涉及承压水层圆形基坑悬挂式止水帷幕涌水量解析方法,属于深基坑底部止水帷幕涌水量分析技术领域。

背景技术

近年来,随着国家经济不断增长,城市化水平不断提高,城市中出现越来越多的超高层建筑与大规模地下综合体,导致深基坑的数量急剧增加。深基坑底部往往存在承压水层,当承压水层的水头较高时,需要采取降水减压措施来避免坑底突涌以及结构整体上浮等问题。现有的地下水减压措施中,抽水井配合悬挂式止水帷幕组成的“墙—井”截排减压系统因具有控水效果好、施工简单快速等优点被广泛采用。在“墙—井”系统的设计过程中,为了合理设计减压井群的总抽水量或总疏干量,需准确计算出不同坑底水头设计值下悬挂帷幕基坑内的涌水量。目前,国内外学者采用理论推导、数值模拟、室内模型试验等研究手段对悬挂帷幕基坑内涌水量展开研究。王军辉等通过分析悬挂式止水帷幕影响下渗流场中绕流和非绕流两个区域的渗流特征,对大井法公式进行修正并推导出考虑止水帷幕条件下潜水和承压水的涌水量计算公式。张志红等针对基坑内外流网分布规律,根据地下水动力学原理推导出深厚潜水层中悬挂式止水帷幕圆形基坑的涌水量计算公式。李瑛等将悬挂帷幕基坑按面积等效为井壁进水的大直径承压完整井,推导出基坑截排减压降水涌水量计算的简化公式,并与数值计算结果进行对比验证得出结论:简化公式在帷幕插入比大于0.6、基坑半径与承压含水层厚度比值小于2.0时具有较高精度。肖铭钊等通过对武汉长江隧道武昌盾构井基坑水文地质条件的分析,建立三维渗流有限元模型,并对悬挂式止水帷幕深基坑降水过程进行数值模拟计算。在基坑总抽水量一定的条件下,定量分析了止水帷幕插入深度与基坑内外水头值的相互关系。李光明等依托天津某地铁换乘车站基坑降水工程,通过现场抽水试验数据反演出数值模型的地层参数,然后利用有限差分法对悬挂帷幕基坑降水过程中坑内涌水量进行数值模拟计算。张邦沛,张钦喜等通过室内模型箱实验探究帷幕插入深度对基坑内涌水量的影响,并提出了止水帷幕插入深度合理取值范围,为实际工程中止水帷幕设计参数提供参考。

但是,现有理论解析求解悬挂帷幕基坑涌水量与实际情况及数值模拟结果对比存在较大误差,仅在某些特定r0/M、L/M范围内具有较好的精度(其中r0圆形基坑半径,L为止水帷幕插入深度,M为承压含水层厚度),原因是坑内渗径长度取值不合理。现有数值方法对悬挂帷幕基坑的研究大多是基于某些特定工程,结果的精确性依赖于特定的边界条件及水文地质参数,对工程的指导不具有普适性。在此背景下,本方法应用地下水动力学原理求解出承压水层悬挂式止水帷幕圆形基坑的涌水量,引入基坑渗径影响系数,并提出其确定方法,本发明的解析方法与数值模拟取得了很好的一致性。

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