基坑工程地下水渗流场特性研究

发布时间：2020-04-22 11:07

【摘要】：地下水渗流控制是基坑工程中的一项重要安全控制技术。基坑开挖面临隔水层埋藏相对较深,选用悬挂式截水帷幕时,坑内外地下水未能隔断,使得坑外地下水位降低。若基坑周围有建筑物,需考虑地下水位降低造成地层沉降对周围环境的影响。目前基坑规程中地下水涌水量及坑外水位降深计算方法并未考虑悬挂式截水帷幕的影响,为研究悬挂式截水帷幕基坑地下水渗流场的特征和规律,本论文做了以下工作： 1.广泛阅读了国内外渗流研究资料,学习总结了有关知识。 2.研制了基坑渗流模型试验箱,就悬挂式帷幕的止水效果完成了四组64个工况的试验。 3.采用vb语言,编制了渗流计算的有限差分计算程序。通过上述工作,探讨帷幕插入深度、过水断面厚度、水头差对渗流场的影响规律。采用编制的渗流计算程序计算试验各工况,与试验各工况结果进行分析对比。得到以下结论：1.试验结果的统计分析表明,在本试验的帷幕相对深度范围(D/△h=0.25～2.5,D/M=0.5～5),基坑外帷幕处水位降深随帷幕深度增加而减小,并随帷幕深度的增加水位降深减小的幅度变缓。相对于水头差的降深SA/△h在0.1～0.4之间；帷幕深度等于1倍水头差时,相对于水头差降深SA/△h约为0.2～0.4,帷幕深度等于2倍水头差时,相对于水头差的降深SA/△h约为0.1～0.3；帷幕插入深度一定时,随水头差的增加降深绝对值增加,但相对降深减小；降深影响距离大(X1/△h)时降深大,降深影响距离小时降深小。该试验结果可用于实际工程设计中确定悬挂式帷幕深度时参考。 2.试验结果的统计分析表明,在试验的帷幕相对深度范围(D/△h=0.25～2.5,D/M=0.5～5),随帷幕深度的增加,基坑总渗流量减小的幅度不大。帷幕深度增加1倍,总渗流量减少10%～15%。3.根据模型试验与本文编制的渗流计算程序的对比,两者得到的流网基本吻合,计算的帷幕处降深SA与试验数据相符合。采用本文渗流计算程序可解决实际工程悬挂式帷幕基坑的渗流计算。4.通过模型试验结果计算的渗透系数发现,水平渗透系数与竖向渗透系数不同且差别较大。本模型试验的水平与竖向渗透系数之比kx/kz约为1.6～2.2之间。采用数值法进行渗流计算时,水平与竖向渗透系数比值kx/kz对计算的流场形态影响显著。因此,在实际工程地下水渗流计算时,不应忽略渗透系数的各向异性。 5.试验表明,在试验的帷幕相对深度范围内(D/△h=0.25～2.5,D/M=0.5-5),基坑外的水头损失占总水头损失(水头差)的50-70%,且相对帷幕深度D/△h较大时水头损失较小；基坑内的水头损失占总水头损失的30%～50%,且相对帷幕深度D/△h较大时水头损失较大；帷幕底端很小范围内水力坡度明显大于其他部位,水头发生急剧变化,仅该处的水头损失就占总水头损失的100%～30%。基坑内帷幕底端以下,水头沿竖向则变化缓慢。6.对悬挂式帷幕,基坑内1倍帷幕深度范围,帷幕底端以上基本为垂直向上渗流,水力坡度分布较均匀。在进行流土破坏分析时可按该区域的平均水力坡度判断较合理。
【图文】：

渗流量,水位线,达西定律,入渗补给

下水的补给问题等等。2000年，Verhost和Troch[5】懫用直接解法对倾斜含水层(如图1.4)中的地下水渗流特性进行了研究。根据有稳定补给的连续性方程，假设含水层均质且各向同性，结合达西定律确定倾斜含水层有稳定补给的Boussinesq方程，采用Laplace变换及其逆变换、达西定律，得到基于坡面的水位高度及渗流量，从而可以确定倾斜含水层有入渗补给时的地下水位线及渗流量，进而对其进行排水设计；当时间足够长时，可得到最终稳定状态的水位线高度，可确定倾斜含水层有入渗补给时水位稳定后的地下水位线及最高水位点的位置，并得到水平含水层稳定状态的水位线方程及渗流量方程。水位线及渗流量的计算可进行降水及排水的设计。图1.4倾斜含水层4

计算结果,渗流稳定,绪论

第一章绪论 ^ ：O)为松她因子，介于1和2之间。计算结果(见图 1.7)与Borja和Kishnani、Lacy和Prevost、Oden和Kikuchi等的比较接近。该方法原理简单，可以解决土现两侧高水位向低水位渗流稳定后，中的渗流场状态问题。两种不同介质之间的渗流补给问题采用流量守恒的方在自由面的处理上采用类似于变渗透系数法的方法，值得借鉴。, 2m 、V < >
【学位授予单位】：中国建筑科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU463

【参考文献】