懸掛式止水帷幕下基坑定流量抽水的承壓水位確定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種建筑、水利、交通、環(huán)境等地下工程領域中的施工技術，具體地，設 及一種懸掛式止水帷幕下基坑定流量抽水的承壓水位確定方法。
【背景技術】
[0002] 基坑工程是高層建筑物建設和地下空間工程的重要組成部分，基坑降水則是基坑 開挖施工的關鍵步驟，基坑降水的效果對基坑開挖的安全和基坑周邊地面的沉降有重大影 響。隨著城市規(guī)模的擴展、±地成本的上漲和施工技術的進步，我國基坑工程逐漸呈現(xiàn)出 深、大的趨勢，部分基坑深度已達40m。深大基坑的開挖，通常需要降低承壓水水位。為減 小降水對周邊環(huán)境的影響，基坑周圍常利用止水帷幕隔絕基坑內(nèi)與基坑外含水層的水力聯(lián) 系，減弱地下水的滲流活動。然而，因承壓含水層厚度大，大多數(shù)基坑止水帷幕不能將承壓 含水層完全隔斷，因而呈現(xiàn)出一種懸掛式的帷幕。當在基坑內(nèi)抽水時，止水帷幕的存在使得 地下水滲流面積減小、滲流方向改變、滲流路徑延長，使基坑內(nèi)外地下水出現(xiàn)水頭差，從而 達到保護環(huán)境的目的。受到場地條件和施工等因素的影響，基坑工程中的觀測井數(shù)量有限， 基坑外觀測井數(shù)量很少甚至沒有，難W判斷基坑內(nèi)外地下水的變化范圍，因此確定止水帷 幕作用下基坑內(nèi)降水時基坑內(nèi)外承壓水位的變化，對指導基坑工程建設、保護基坑外部環(huán) 境W及減小地面沉降具有重要意義。
[0003] 經(jīng)對現(xiàn)有技術文獻檢索發(fā)現(xiàn)，目前工程界常用數(shù)值法模擬計算止水帷幕作用下基 坑降水引起的地下水位變化。劉國峰等于2014年在《工程勘察》上發(fā)表的《連續(xù)墻埋置深 度對超深基坑降水效果的影響研究》一文中通過=維數(shù)值模型詳細對比分析了不同地下連 續(xù)墻深度下坑內(nèi)降水時基坑內(nèi)外地下水滲流場的分布。但建立數(shù)值模型較為復雜，現(xiàn)場工 程師難W直接應用。王軍輝等于2009年在《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》上發(fā)表的《地下結構對滲 流場阻隔問題的解析一半解析法》一文中提出滲流場在長條形構筑物的影響下達到穩(wěn)態(tài)時 水位變化的確定方法。王軍輝等的方法僅局限于研究范圍內(nèi)無源匯項，且構筑物在水平或 垂直方向?qū)⒑畬油耆魯嗟那闆r。此外，該方法僅能確定地下水通過構筑物下部時即滲 流面積減少產(chǎn)生的水位變化，不能確定滲流方向改變對水位的影響，也沒有考慮含水層的 各向異性，結果偏小。對于止水帷幕作用下基坑內(nèi)定流量抽水問題，目前尚沒有直接確定基 坑內(nèi)外承壓水位的方法，因此有必要在運一方面做進一步研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種懸掛式止水帷幕下基坑定流量 抽水的承壓水位確定方法，在獲取承壓含水層±層信息及抽水信息的基礎上，根據(jù)達西定 律與水量守恒原理，針對基坑內(nèi)定流量抽水過程，確定止水帷幕未進入含水層時的地下水 水位和止水帷幕引起的地下水位的變化值，從而確定懸掛式止水帷幕下基坑內(nèi)定流量抽水 時基坑內(nèi)外承壓水水位。
[0005] 為實現(xiàn)W上目的，本發(fā)明提供一種懸掛式止水帷幕下基坑定流量抽水的承壓水位 確定方法，所述方法通過下列步驟實現(xiàn)：
[0006] 第一步、獲取基坑場地的±層劃分W及承壓含水層滲透系數(shù)和厚度，即：
[0007] 通過鉆孔取±方法獲取基坑場地的±層劃分，利用采集的±樣進行室內(nèi)滲透試驗 W確定承壓含水層的滲透系數(shù)，根據(jù)±層劃分信息確定承壓含水層的厚度b;
[0008] 第二步、結合基坑設計及降水方案，確定基坑止水帷幕信息和降水井信息；
[0009] 第S步、確定多口降水井抽水時的影響半徑R ;
[0010] 第四步、確定在止水帷幕未進入承壓含水層的情況下，多口降水井抽水時各個單 井抽水作用下含水層中任一點的承壓水位;
[0011] 第五步、確定單井抽水時止水帷幕減小承壓含水層過水斷面引起的承壓含水層的 水位變化Ahiib);
[0012] 第六步、確定單井抽水過程中止水帷幕改變滲流路徑引起的承壓含水層中任一點 的水位變化Ahzibi);
[0013] 第屯步、結合第四步、第五步和第六步，確定懸掛式止水帷幕下基坑內(nèi)單井抽水時 承壓含水層中任一點的承壓水位hlbl);
[0014] 第八步、結合第屯步，確定基坑內(nèi)多口降水井抽水時承壓含水層任一點的承壓水 位h。
[001引優(yōu)選地，第一步中：
[0016] 所述的鉆孔取±方法是指：在基坑設計深度的2. 5倍范圍內(nèi)，利用厚壁取±器在 每個±層選取3個±樣；
[0017] 所述的室內(nèi)滲透試驗是指：利用(6200的環(huán)刀沿每個±層水平向和垂向各切取3 個扁圓柱體±樣，將±樣放入滲透儀中，根據(jù)確定時間內(nèi)水位及水量的變化，確定承壓含水 層的水平滲透系數(shù)ky和豎向滲透系數(shù)k,的試驗方法。
[0018] 優(yōu)選地，第二步中，所述的基坑止水帷幕信息是指：基坑止水帷幕進入承壓含水層 的深度kW及止水帷幕阻隔厚度比e，其中：
[0019] 所述k根據(jù)基坑設計方案與基坑場地的±層劃分確定；
[0020] 所述e是指謀壓含水層中止水帷幕的厚度與承壓含水層厚度的比值，e滿足公 式
[0021] 優(yōu)選地，第二步中，所述的降水井信息是指：降水井的位置及數(shù)量、過濾器的長度、 承壓含水層的初始水位h。W及降水井的穩(wěn)定抽水量Q"，其中：
[0022] 所述承壓含水層的初始水位h。是指：降水井成井后，將測繩放入到井中，連續(xù)3天 W上測量水位，每天測量3次，所得到水位的平均值即為承壓含水層的初始水位；
[0023] 所述過濾器長度是指：降水井在承壓含水層中過水斷面的長度；
[0024]所述降水井的穩(wěn)定抽水量成是指：降水井單位時間內(nèi)抽出的水量，在抽水過程 中保持不變，其由水表測量測得。
[00巧]更優(yōu)選地，所述水表測量是指：將水表接入抽水井井口附近的排水管中，啟動抽水 累，待排水管開始出水后記下水表的初始讀數(shù)，24小時后讀出水表的實時讀數(shù)，兩個數(shù)的差 值即為該抽水井每天的抽水量。
[0026]優(yōu)選地，第=步中，確定所述的多口降水井抽水時的影響半徑R包括如下步驟：
[0027] (I)確定多口降水井抽水時單口降水井的水位降深S"，SJ馬足W下公式：
[002引 S"=h0-hwi，
[0029] 其中為多口降水井抽水時第i口降水井的穩(wěn)定水位；h。為承壓含水層的初始 水位；
[0030] (2)確定多口降水井抽水時的影響半徑R，R滿足W下公式：
[003引其中：Smax為各降水井水位降深S"的最大值；kX為承壓含水層的水平滲透系數(shù)。
[0033] 更優(yōu)選地，步驟（1)中，所述的第i口降水井的穩(wěn)定水位是指：多口降水井抽水 穩(wěn)定后，將測繩放入到第i口降水井中，每隔2~3個小時讀取該降水井水位，當連續(xù)3次 讀取的降水井水位誤差在1 %W內(nèi)時，取運=次的水位的平均值即為該降水井的最終穩(wěn)定 水位。
[0034] 優(yōu)選地，第四步中，所述的滿足如下公式：
[003引其中誠為第i口降水井的穩(wěn)定抽水量；r1為地層中待求水位點到第i口降水井 的水平距離，其由鋼尺測得；R為多口降水井抽水時的影響半徑；ky為承壓含水層的水平滲 透系數(shù)；b為承壓含水層的厚度；h。為承壓含水層的初始水位。
[0037] 優(yōu)選地，第五步中，確定所述的Ahiib)包括如下步驟：
[0038] (1)確定單井抽水時滲流面積減小導致的承壓含水層中任一點的承壓水位 滿足W下公式：
[0040] 其中：為第i口降水井的穩(wěn)定抽水量；h。為承壓含水層的初始水位；￡為止水 帷幕的阻隔厚度比；0 1為待求水位點與第i口降水井中屯、軸線確定的豎直剖