摘要: 针对目前应用广泛的解析计算方法, 本文分析了基坑工程井点降水的特点, 按照有限元理论, 在考虑不同边界条件、坑内外是否有水力联系等的基础上, 分析了降水中潜水、承压水地下水水位随时间的下降过程。因这种分析方法可考虑不同的基坑形状、计算边界条件、井类型、含水层类型等, 故具有较强的适用性。
目前在基坑工程中主要是根据降水要求、场地的水文地质条件( 地下水、补给形式等) 、井类型( 完整井或不完整井) 等来选择适当的渗流解析公式, 并据此进行降水工程的设计计算, 此法在实际应用中难以考虑复杂的边界条件以分析排水塑料管地下水渗流性态的变化如水位降落过程等。为分析这一问题, 本文采用有限元理论,以地下水渗流方程为基础, 结合上海地区基坑工程井点降水的特点, 编制了有关的计算程序, 着重对降水中水位随时间的下降过程进行分析, 最后结合一实际工程作了一些探讨。
1 基坑工程井点降水的特点
基坑开挖及井点降水改变了工程场地水土体系的天然平衡状态, 实质上基坑工程中的一切措施包括围护、止水、支撑、地基加固等都是用来弥补平衡状态的改变的, 研究这一状态的变化具有十分重要的意义。对降水工程来说主要须研究井点降水所引起的地下水渗流性态的排水板用于变化如水位降落过程等。目前在上海地区除放坡开挖的基坑外, 为减少对周围环境的影响, 绝大多数基坑进行坑内真空压缩袋降水。主要可分两种情况, 其特点为:¹ 井点降水以疏干基坑内的地下水为目的, 主要降水含水层为上部的潜水含水层。分析时除围护结构长度较短或其长度不足以深入到埋藏较深的隔水层时须考虑坑内外水力联系外, 一般可将围护结构视为完全的隔水帷幕; º 井点降水以降低基底以下承压含水层的水头, 防止基坑底板隆起或突水产生流砂为目的。承压含水层一般埋藏较深, 围护结构的深度不足以把基坑内外的承压含水层完全隔开, 其地下水渗流特征为: 基坑内外地下水连续相通, 降水影响范围大, 会引起坑外地面沉降。
针对上述不同特点, 本文进行了基坑工程井点降水平面上的二维有限元分析以研究地下水水位随时间的下降过程。平面分析的着眼点是将所有参数、物理量投影到基坑底面和坑外地面上, 运用水均衡原理建立地下水水流平衡方程, 进而离散求解。下面分潜水、承压水两种情况, 对潜水又按是否考虑坑内外水力联系分别讨论。
2 潜水含水层的水位降落过程分析
( 1) 不考虑坑内外的水力联系 地下水渗流形式如图1, 渗流计算模式及单元划分如图2, 基坑周围为不透水边界。这种渗流模式比较简单, 在此不做详细分析, 可查阅文献[ 2] 。
( 2) 考虑坑内外的水力联系 渗流模式如图3所示, 为研究这一问题对图1的模型做了一定程度的改进。在改进模型中, 将图4所示的平面计算模式分为坑内、坑外两个部分分别进行二维有限元分析, 并用从坑外到坑内的越房子地基下沉怎么办流绕流量把两部分耦合起来。
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