基坑降水施工作业指导书(4)

第四步：注浆完成后，割除底板以上井管，井口焊接两道钢板封口。

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3.5环境影响分析

根据前述计算可知，需要将第一承压含水层进行疏干处理，为了有效降低和控制该含水层组承压含水层水头, 确保基坑开挖施工顺利进行，必须进行专门的水文地质渗流计算与分析。根据拟建场地的地质条件、基坑围护结构特点以及开挖深度等因素，本次设计采用了渗流数值法进行计算，为减压降水设计与施工提供理论依据。

3.6地下水运动数学模型

根据中国建筑工业出版社《基坑降水手册》，针对上述水文地质概念模型，建立下列与之相适应的三维地下水运动非稳定流数学模型:

????h????h????h?E?h??k?k?k?W?...............(x,y,z)???????xxyyzz???x??y??y??z??z?T?t??x??.................................................(x,y,z)??（1） ?h(x,y,z,t)t?0?h0(x,y,z).........?................................................(x,y,z)??1?h(x,y,z,t)?1?h1(x,y,z,t).........???S 式中：E???Sy??MT????B承压含水层；

潜水含水层承压含水层潜水含水层； Ss?S ； MS为储水系数；Sy 为给水度； （m)； M为承压含水层单元体厚度

（m)。 B为潜水含水层单元体地下水饱和厚度

kxx,kyy,kzz

（m/d）分别为各向异性主方向渗透系数；

（x,y,z）（m)； h为点在t时刻的水头值

（1/d)；h0为计算域初始水头值（m)； W为源汇项

（m)；Ss为储水率h1为第一类边界的水头值（d）（1/m）；t为时间；

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?为：

为第二类边界；

q(x,y,z,t)为第二类边界上单位面积的补给量

。

对整个渗流区进行离散后，采用有限差分法将上述数学模型进行离散，就可得到数值模型，以此为基础编制计算程序，计算、预测降水引起的地下水位的时空分布。

3.7模型的建立及参数的选取

根据研究区的实际水文地质结构条件及几何形状，对研究区进行三维剖分。根据研究区水文地质特性、基坑围护连续墙埋藏深度，水平方向将其剖分为188行，154列，垂向将其剖分为10层。其网格剖分图见图3-3、3-4。水文地质参数值根据本岩土工程勘察报告提供。

图3-3网格平面剖分图图

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图3-4网格立面剖分图

3.7.1水力特征

地下水渗流系统符合质量守恒定律和能量守恒定律；含水层分布广、厚度大，在常温常压下地下水运动符合达西定律；考虑浅、深层之间的流量交换以及渗流特点，地下水运动可概化成空间三维流；地下水系统的垂向运动主要是层间的越流，三维立体结构模型可以很好地解决越流问题；地下水系统的输入、输出随时间、空间变化，参数随空间变化，体现了系统的非均质性，但没有明显的方向性，所以参数概化成水平向各向同性。

综上所述，模拟区可概化成非均质水平向各向同性的三维非稳定地下水渗流系统。模拟区水文地质渗流系统通过概化、单元剖分，即可形成为地下水三维非稳定渗流模型。

3.7.2源汇项处理方式 1) 降水井处理

降水井可以设置过滤器长度、出水量等参数。 2) 边界条件处理

在本次基坑降水模拟中，模型边界在降水井影响边界以外。故可将模型边界定义为定水头边界，水位不变。

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3.7.3本次疏干降水三维渗流模型建立假设条件：

1）潜水初始水头大沽高程1.06~2.25m，第一承含水层初始水头为0.0m，第二承压含水层的初始水头大沽高程分-0.5m；

2）地连墙墙底标高为-26.623m~-30.132m；

3) 考虑地连墙隔水效果及群井效应因素，疏干井单井涌水量24m3/d，减压井单井用水量约72 m3/d。 3.8减压降水引起的地面沉降预测

3.8.1减压降水引起的地面沉降计算

运用沉降计算理论与太沙基固结理论进行分析，得到降水引起地面沉降的变化规律。

1）沉降计算理论 土中的有效应力：

式中，?——作用在土中任意面上的总应力（自重应力与附加应力）；

??——有效应力，作用于同一平面的土骨架上，也称粒间应力；

u——孔隙水压力，作用于同一平面的孔隙水上。

上式即为饱和土有效应力原理的表达式。抽取地下水引起的土层压缩变形反映在土层孔隙的变化，因而，根据土力学原理，由土层孔隙的变化，可以求得土层的压缩变形量。

依土的压缩系数定义

?vde??d?'

'?式中，负号代表随着有效应力的增量，孔隙比e逐渐减少，下面推导孔

隙比e与土层变形的关系。

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