承压水地层悬挂止水帷幕坑内降水引起地表沉降解析

在含水层厚度较大时,从经济性考虑通常采用悬挂式止水帷幕降水。文章基于构建深基坑墙-井渗流系统,将降水引起的作用力等效为施加在上覆土层和承压含水层交界面处的附加力,引入Mindlin位移解,提出悬挂式止水帷幕条件下深基坑群井降水引起的地表沉降计算公式,适用于止水帷幕插入比大于0.6且抽水井插入深度相对较短的情形,探究了止水帷幕插入比、基坑内水头降深、基坑半径与承压含水层厚度之比对地表沉降值的影响。研究结果在合肥某高铁站站房工程承压水地层深基坑降水问题中得到较好的实际应用,为其他类似工程降水方案优化提供了参考。     

悬挂式止水帷幕基坑降水引起坑外地面沉降计算方法

悬挂式止水帷幕的挡水效应能够减轻基坑降水对周边环境的影响,但帷幕插入深度与坑外地面沉降之间的定量关系尚不明确.本文基于有效应力原理,并根据渗流场和应力场的部分耦合关系,考虑地下水位下降引起的土体孔隙比和压缩指数变化,通过止水帷幕插入深度与水位降深的关系提出了不同止水帷幕插入深度下潜水含水层中基坑降水引起坑外地面沉降的计算方法.结合室内渗流模型箱试验对所提方法进行验证,结果表明地面沉降的试验监测结果与计算结果基本一致,从而为准确预测地面沉降和设计合理的止水帷幕插入深度提供了重要参考.     

悬挂式止水帷幕室内模型试验研究

为了准确揭示设置悬挂式止水帷幕条件下基坑的控水规律,采用自行设计研制的模型试验箱开展了室内地下水渗流模型试验,研究帷幕插入深度对基坑内涌水量、降水影响半径、基坑外水位降深和地表沉降的影响.试验结果表明:以基坑内涌水量、基坑外水位降深和地面沉降为评价指标,帷幕插入深度在90~100cm之间,悬挂式止水帷幕的控水效果较好;以降水影响半径为评价指标,帷幕插入深度在80~90cm之间,悬挂式止水帷幕的控水效果较好;坑内与坑外水头损失占总水头损失的比值接近1∶1,帷幕底部小范围内的水头损失占比很小,受帷幕插入深度的影响也比较小.试验结果可为悬挂式止水帷幕的基坑降水设计提供参考依据.     

悬挂式止水帷幕基坑降水开挖对临近高铁桥墩影响

当含水层深厚时,基坑工程中常采用悬挂式止水帷幕,此时止水帷幕深度对基坑降水开挖引起的周边地表和建筑物变形有着重要影响。为了研究不同止水帷幕深度条件下基坑降水开挖对临近高铁桥墩变形的影响,采用三维有限元软件,对苏州某地铁车站基坑降水开挖过程进行数值模拟。结果表明:随着止水帷幕深度增加,临近基坑的高架桥墩沉降量逐渐减小,当止水帷幕深度41、91 m时,距基坑42.5 m处的高铁高架桥墩沉降量分别为31.88、4.18 mm;在悬挂式止水帷幕条件下,止水帷幕深度大于91 m才能满足基坑降水对临近高铁桥墩的沉降控制要求(≤5 mm)。     

止水帷幕对开挖后降水引发深基坑渗流场变化的控制效果

利用室内模型与ABAQUS有限元软件分析潜水砂土基坑降水和开挖工况下止水帷幕插入深度对坑外水位降深的变形机理和规律。根据试验结果与数值模拟结果,对止水帷幕插入比和相应的基坑内外水头差进行拟合分析,并对Boltzmann拟合方程进行求导。结果表明:1)水头差Δh随着止水帷幕插入比d的增加而增加,Δh与d之间的关系符合Boltzmann拟合曲线,曲线可被划分为初始缓变、中期剧变和末期缓变三个阶段;2)室内试验与值模拟结果d有效值分别为80%、67.4%,对所得有效值d进行修正,修正系数为1.14;3)当插入比大于等于有效值时,墙体内外水头差较大,能有效发挥其阻水效果。     

深基坑悬挂止水帷幕结合回灌对控制沉降数值模拟分析

悬挂式止水帷幕不能完全阻隔基坑内外水力联系，此时基坑周边环境难免受到基坑降水的影响；当深基坑内降水程度较大时，为保证周边建筑安全，悬挂式止水帷幕结合坑外回灌的方案开始被用于实际工程中。文章以某深基坑工程实例为依托，利用有限差分软件FLAC3D对基坑降水工程进行数值模拟，对悬挂式止水帷幕条件下深基坑工程降水与回灌过程中的水位变化与地表沉降进行分析。研究表明，止水帷幕结合回灌的方案能够大幅减小基坑外水头降深，有效控制基坑外的地表沉降发展，对比未设置止水帷幕和回灌措施的降水方案，水头降深和地表沉降控制率可达80%以上。合理排布回灌井位置，尽早启动回灌井回灌，可使沉降控制效果最优化。     

地铁车站止水帷幕对南京秦淮河古河道地下水流场的影响分析

以横穿秦淮河古河道的南京地铁1号线许府巷站为例,研究探讨了古河道含水层中设置大深度止水帷幕-地下连续墙前后以及不同止水帷幕插入含水层深度情况下地下水渗流场的变化规律.结果表明,在古秦淮河这一特殊水文地质条件下,地铁车站止水帷幕对地下水流场的影响比较严重,纵向影响范围达200 m以上;止水帷幕在墙前后引起一定程度的地下水头差,由此诱发附加土体沉降、地下结构物两侧不对称荷载或者其他工程灾害;止水帷幕插入承压含水层不同深度的情况下,地下水流场的变化规律各不相同,插入深度越大,影响越明显.     

上海地区多含水层系统深部承压层降水诱发地层响应规律

软土地区多含水层系统承压层抽水存在越流现象，地下水渗流和区域地层变形响应规律复杂.基于某超深地下工程承压水抽水试验，采用数值方法研究软土地区多含水层系统第二、第三承压层降水的地质环境响应.建立了三维有限差分模型，考虑流固耦合效应和土体小应变刚度特性，模拟了不同埋深承压含水层抽水试验，对比分析各承压层抽水引起的承压水头降深和深层土体变形时空分布特性.结果表明，第二承压层水位降深较小，但引起的地表沉降更大；第二和第三承压层抽水引起降水层的压缩变形分别占地表沉降的56.18%和77.69%.主要原因为浅部土层压缩性高，相同降深条件下引起的土层竖向压缩量更大；且第二承压层与上部弱透水层的水力联系较强，越流作用明显，导致抽水引起的地下水水位降深在深度方向的影响范围更大.研究成果对后续超深基坑降水施工及环境变形控制具有重要的参考价值.     

强透水地层半封闭基坑降水特性及排水量预测

采用有限差分法分析了半封闭基坑的降水渗流特征,发现地层渗透性仅改变地下水流速,而帷幕嵌入深度、含水层厚度、降水井滤管长度均会导致流网形态变化,与帷幕阻隔效应耦合,进而影响排水需求.基于等效井假设,建立了标准状态下排水量随帷幕变化的特征曲线,提出了阻隔效应的量化公式;并针对非标准降水条件提出了对应的特征曲线修正方法,进而可对需求排水量进行初步预测.数值模拟和现场测试对比验证表明所提出的量化预测方法具备可靠性,且保留了一定程度的安全冗余度.     

悬挂式止水帷幕矩形基坑涌水量简化计算方法

悬挂式止水帷幕矩形基坑的地下水流动复杂,基坑涌水量计算成为工程设计的难题,无论在计算方法的合理性还是计算结果的准确性方面都难以满足工程实践的要求。为此,在明确悬挂式止水帷幕条形基坑涌水量近似计算公式准确性和适用性的基础上,提出基于条形基坑单宽涌水量近似计算公式的矩形基坑涌水量简化计算方法,利用修正系数(ξ)考虑基坑形状、止水帷幕插入深度、基坑降水影响范围对矩形基坑涌水量的影响,通过工程实例验证简化计算方法的适用性和工程实践的合理性,为悬挂式止水帷幕矩形基坑涌水量的合理计算提供新的途径。     

考虑工程降水作用的基坑渗流场影响分析——以南昌某深基坑工程为例

为研究工程降水作用下的深基坑渗流场变化规律,本文以南昌某深基坑工程为例,以降水时间函数、单井与群井降水形式、基坑降水位置、止水帷幕构造为影响因素,应用有限元分析软件Midas gts nx,研究工程降水作用下的深基坑渗流场变化规律.研究表明:1)抽水状态下,孔隙水压力变化梯度在降水井附近变化较大,孔压等值线呈现岀非连续...     

流固耦合下隔水帷幕对深基坑的变形特性研究

本文以某软土区止水帷幕深基坑监测为背景，使用COMSOL Multiphysics对基坑分层建模并建立二维渗流-固结耦合模型，研究流固耦合模型在软土地区基坑数值模拟的可行性，基坑渗流模型的建模方法，并分析不同隔水帷幕建模方法对基坑水平位移及坑外地表沉降的影响.研究表明：COMSOL Multiphysics模拟基坑变形数值与实际监测数值较吻合，降水渗流作用对基坑变形具有很大影响.止水帷幕对于减少坑外水位下降和控制地表沉降有显著作用.设置隔水帷幕后，地面沉降量减小，而缺点是导致围护结构变形增大.最后模拟了不同深度隔水帷幕对坑外地表沉降的影响，认为隔水帷幕对坑外沉降改变量有先增大后减小的规律，深度过小或者过大对沉降量的控制效果不好.弱透水层交界处有沉降改变量的极大值，弱透水层处沉降量改变量有明显骤减.     

淤泥地层中深基坑降水影响范围及地层变形稳定性分析

基坑降水影响范围及地层变形稳定性是淤泥地层中深基坑工程设计和施工的关键问题之一。本文通过对某淤泥地层中深基坑降水特征分析得出,止水帷幕能能有效阻止连续墙外侧水向基坑横向渗流,减少降水对外部环境影响;基坑降水引起的地表沉降影响范围和基坑外侧地下水位变化影响范围均与降水深度关系不大,影响范围分别约为80m、40m;淤泥地层中基坑降水后水位下降相对砂质粘性土或粉质粘土较小,但地表沉降量却是三者中最大的。因此,在淤泥质土地层中深基坑的设计和施工,应特别注意由降水造成的基坑周围地表建筑物的倾斜和沉降。     

高承压水基坑降水对周边环境的影响分析

通过工程实例数据,运用模拟手段研究在基坑内降水的同时增加止水帷幕长度并超出降水井过滤器底部一定深度,形成悬挂隔水帷幕时对地表沉降及周边环境的影响.结果表明:随悬挂隔水帷幕长度的增加,坑内总涌水量显著降低,地表沉降量渐小.研究结果对实际工程具有较好地参考借鉴作用.     

富水深基坑降水引起的地表沉降预测

随着城市轨道交通的发展,富水地区地铁深基坑降水引发的工程问题时有发生,引起广泛关注。传统算法计算地基沉降只考虑降水前后土体自重应力的变化。在此基础上进一步考虑渗流动水压力引起的有效应力变化和止水帷幕对土体沉降的约束影响,提出一种简化的计算降水引起基坑外地表沉降的方法。并结合实际工程对该方法进行验证。结果表明:考虑地下水渗透力的影响使降水后土体有效应力较不考虑渗流时增加5%左右,地下水渗流对土体有效应力的影响不可忽略。止水帷幕对土体沉降的约束影响在距支护结构1倍降水深度范围内,计算该范围内土体沉降需将止水帷幕影响考虑在内。同时考虑降水前后自重应力变化、渗透力影响、止水帷幕约束这三者的共同作用,得出的理论计算结果与实测值误差在12%以内,验证了计算方法的有效性。     

轻型井点降水在基坑施工中的应用

1．引言 真空轻型井点降水法是在建筑工程基坑周围布设能渗水的井点管,再用水平铺设的集水总管将各井点管连接起来,利用真空原理,用抽水设备从井点管抽水,并通过集水总管排出。这一方式由于井点间距小（≤2．0m）,又采取真空负压式抽水,所以既能迅速疏干基槽内负压,控制深度以上含水层中的地下水,并降低地下水水头,且其影响范围小,可以保证周围建筑物的安全。对基坑开挖面积不大,降低水位不深的工程,轻型井点降水是应用较广的一种降水方法。下面通过实例,介绍轻型井点降水的应用体会。     

深层承压水降水引起地层沉降的多工况数值模拟

基于上海某地铁换乘枢纽地下综合体工程背景,借助Geo Studio2007岩土工程有限元数值分析软件,针对上海地区第二层承压水降水及其引起的地层沉降进行数值模拟,考虑了两种降压井布置方式,设置了原位无基坑、单个基坑和多个基坑三种工况,并对各工况下降水后的地层沉降作了对比分析.研究表明,在对第二层承压水设定相同的水位降深时,三种工况下地表沉降值的相对大小关系随距离降压中心位置的变化而变化;基坑围护结构对于地表沉降存在隔断作用,有利于地表沉降的收敛;降压井的不同布置形式影响着三种工况的最大地表沉降值;对第二承压含水层实施降压,只会在该土层引起压缩变形,其上覆各土层的地层沉降基本相同.本文的研究成果对于软土地区多基坑遭遇深层承压水降水问题具有一定的指导价值和借鉴意义.     

超深基坑减压降水引发地面沉降的估算及其影响因素分析

为了深入认识厚层软土地区超深基坑减压降水引发地面沉降的过程,并为地面沉降防治及基坑工程安全提供技术参考,以上海地区为例,从工程水文地质特性、影响因素、综合分区、沉降估算等方面开展了前瞻性研究.超深基坑减压降水需求估算结果表明,超深基坑减压降水将会涉及更多、更深的承压含水层;在分析总结超深基坑减压降水引发地面沉降的主要影响因素的基础上,进行了综合分区研究;基于数值计算和多元回归分析,提出了距基坑3倍开挖深度处降水目标含水层水位降深值及地面沉降量计算公式,并以上海某在建典型超深基坑工程为例进行了验算应用探讨.     

承压含水层大口井不稳定非达西流简化解析解

针对等速抽水条件下的承压无限含水层非达西不稳定井流问题,提出一种简化解析模型,同时考虑了井储效应对于水位降深变化的影响.该模型采用Izbash公式描述非达西流中单位宽度流量和水力梯度的非线性关系,采用Boltzmann变换及线性化近似方法相结合推导得不稳定非达西井流数学模型的简化解析解.通过比较其有无"井储"效应下水位...     

砂性土层中围堰法施工水底隧道渗透机理与防治技术

强透水砂性土层水底隧道围堰法施工中,二期围堰和止水帷幕无法穿越已建隧道管节插入水底深处,止水结构在隧道管节下缺失,较小的水头差即可出现渗透破坏,严重威胁施工安全和工程质量。基于水底隧道砂性土地层围堰基坑涌水原因分析,建立围堰渗流三维数值模型,研究不同围堰止水结构的抗渗透性能,提出了由围堰止水帷幕与管节止水帷幕组成的水底隧道强透水砂性土层抗渗透破坏结构,得出设置管节下止水帷幕或基坑止水帷幕可使渗流最大流速降低为无止水帷幕工况的0.3%～0.8%。研究成果对工程设计与施工有指导意义。