摘要: 針對(duì)目前應(yīng)用廣泛的解析計(jì)算方法, 本文分析了基坑工程井點(diǎn)降水的特點(diǎn), 按照有限元理論, 在考慮不同邊界條件、坑內(nèi)外是否有水力聯(lián)系等的基礎(chǔ)上, 分析了降水中潛水、承壓水地下水水位隨時(shí)間的下降過程。因這種分析方法可考慮不同的基坑形狀、計(jì)算邊界條件、井類型、含水層類型等, 故具有較強(qiáng)的適用性。

目前在基坑工程中主要是根據(jù)降水要求、場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件( 地下水、補(bǔ)給形式等) 、井類型( 完整井或不完整井) 等來選擇適當(dāng)?shù)臐B流解析公式, 并據(jù)此進(jìn)行降水工程的設(shè)計(jì)計(jì)算, 此法在實(shí)際應(yīng)用中難以考慮復(fù)雜的邊界條件以分析排水塑料管地下水滲流性態(tài)的變化如水位降落過程等。為分析這一問題, 本文采用有限元理論,以地下水滲流方程為基礎(chǔ), 結(jié)合上海地區(qū)基坑工程井點(diǎn)降水的特點(diǎn), 編制了有關(guān)的計(jì)算程序, 著重對(duì)降水中水位隨時(shí)間的下降過程進(jìn)行分析, 最后結(jié)合一實(shí)際工程作了一些探討。

1　基坑工程井點(diǎn)降水的特點(diǎn)

基坑開挖及井點(diǎn)降水改變了工程場(chǎng)地水土體系的天然平衡狀態(tài), 實(shí)質(zhì)上基坑工程中的一切措施包括圍護(hù)、止水、支撐、地基加固等都是用來彌補(bǔ)平衡狀態(tài)的改變的, 研究這一狀態(tài)的變化具有十分重要的意義。對(duì)降水工程來說主要須研究井點(diǎn)降水所引起的地下水滲流性態(tài)的排水板用于變化如水位降落過程等。目前在上海地區(qū)除放坡開挖的基坑外, 為減少對(duì)周圍環(huán)境的影響, 絕大多數(shù)基坑進(jìn)行坑內(nèi)真空壓縮袋降水。主要可分兩種情況, 其特點(diǎn)為:1 井點(diǎn)降水以疏干基坑內(nèi)的地下水為目的, 主要降水含水層為上部的潛水含水層。分析時(shí)除圍護(hù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較短或其長(zhǎng)度不足以深入到埋藏較深的隔水層時(shí)須考慮坑內(nèi)外水力聯(lián)系外, 一般可將圍護(hù)結(jié)構(gòu)視為完全的隔水帷幕; o 井點(diǎn)降水以降低基底以下承壓含水層的水頭, 防止基坑底板隆起或突水產(chǎn)生流砂為目的。承壓含水層一般埋藏較深, 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的深度不足以把基坑內(nèi)外的承壓含水層完全隔開, 其地下水滲流特征為: 基坑內(nèi)外地下水連續(xù)相通, 降水影響范圍大, 會(huì)引起坑外地面沉降。

針對(duì)上述不同特點(diǎn), 本文進(jìn)行了基坑工程井點(diǎn)降水平面上的二維有限元分析以研究地下水水位隨時(shí)間的下降過程。平面分析的著眼點(diǎn)是將所有參數(shù)、物理量投影到基坑底面和坑外地面上, 運(yùn)用水均衡原理建立地下水水流平衡方程, 進(jìn)而離散求解。下面分潛水、承壓水兩種情況, 對(duì)潛水又按是否考慮坑內(nèi)外水力聯(lián)系分別討論。

2　潛水含水層的水位降落過程分析

( 1) 不考慮坑內(nèi)外的水力聯(lián)系　地下水滲流形式如圖1, 滲流計(jì)算模式及單元?jiǎng)澐秩鐖D2, 基坑周圍為不透水邊界。這種滲流模式比較簡(jiǎn)單, 在此不做詳細(xì)分析, 可查閱文獻(xiàn)[ 2] 。

( 2) 考慮坑內(nèi)外的水力聯(lián)系　滲流模式如圖3所示, 為研究這一問題對(duì)圖1的模型做了一定程度的改進(jìn)。在改進(jìn)模型中, 將圖4所示的平面計(jì)算模式分為坑內(nèi)、坑外兩個(gè)部分分別進(jìn)行二維有限元分析, 并用從坑外到坑內(nèi)的越房子地基下沉怎么辦流繞流量把兩部分耦合起來。

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