安徽建筑大学地下水动力学井点降水论文.docVIP

井点降水引起地面沉降计算分析 姓名：王新润 学号：10201030217 班级：10勘查2 学校：安徽建筑大学 院系：土木工程学院 摘要：基坑开挖时往往会遇到地下水位高于基底的现象，为防止基坑水突涌，设置基坑井点降水的方法，降低地下水位。在含水层中抽取一定的地下水，从而引起地下水位的变化，从而造成地面沉降。通过提出一种地面沉降的计算方法，并用一事例进行论证，得到比较可靠的结果。 关键词：井点降水，地面沉降，沉降计算，基坑降水 1 引言 井点降水是目前基坑开挖中一项非常重要的配套措施, 其原理是在基坑周围埋下深于基坑底的井点或管井, 以总管连接抽水,使地下水位下降成为一个降落漏斗, 并降低到坑底以下0. 5 m-1 m, 从而保证在干燥无水条件下施工, 避免流砂等事故, 并方便施工。在含水层中抽取地下水, 必将引起含水层承压水头下降, 形成区域性的地下水降水漏斗。承压水头下降的结果使含水层组( 含水砂层本身及其上部和下部的饱水粘性土层) 的孔隙水压力以不同的速率降低, 而使颗粒骨架的有效应力增加, 产生含水层组的压密, 其结果在地表反映为地面沉降。近年来，由于基坑降水引起的事故屡见不鲜，已经引起了科研、设计、施工人员的高度关注，对于降水引起的地面沉降的研究，一些学者已经做了很多的研究。其中，按照积水建筑物的延伸方向，可分为垂直集水建筑物和水平集水建筑物。前者包括井和竖井等，统称为井，地下水想垂直集水建筑物的运动简称为“井流”，本文以渗流理论作为基础，研究井点降水中地下水位的变化，接着利用分层总和法计算地面沉降的一些问题。 2 工艺原理 井点降水在基坑外围或一侧、二侧埋设井点管深入到含水层内, 井点管的上端通过连接弯管与集水总管连接, 集水总管在与真空泵和离心水泵相连,启动抽水设备, 地下水便在真空泵吸力的作用下, 经滤水管进入井点管和集水总管, 排出空气后, 由离心水泵的排水管排出, 使地下水降低到基坑底以下, 从而达到降低基坑四周地下水位的效果, 保证了基底干燥无水。 3 计算分析 ( 井点降水影响范围 研究并点降水的影响范围, 对施工决策有重要的指导意义。在降水邻 域内, 水位下降值随离开基坑边壁距离的增加而减小, 因此总的来说, 地面 沉降也有随着离开基坑距离增大而减小的规律。 根据裘布依（Dupuit） 地下水二维稳定流运动公式，可以得到： 式中为基坑坑底的水位实际下降值(m) ; 为待测点处地下水位下降值(m) ; R为基坑降水的引用影响半径(m)；； 为单井抽水试验的引用影响半径(m )； r为基坑等效半径（m)当基坑为圆形或者接近正方形时 ,当基坑为矩形时可取，a，b为矩形长边和短边的尺寸（m) D为待测点距基坑边壁的水平距离(m )。 在(1)公式，单井抽水实验引用影响半径可根据库萨金公式及经验确定： 式中K为含水层的透水系数 M为含水层厚度（m) 当含水层厚度不确定时，降水对周围环境的影响范围可根据经验公式（3）进行估算: 式中为降水影响区半径（m）； 为水位降低深度（m)； K为土层渗透系数。 (降水引起的地面沉降 在降水期间, 降水面以下的土层通常不可能产生明显的固结沉降, 而降水面至原地下水位面之间的土层因排水固结, 会在所增加的自重应力下产生较大的沉降, 地表沉降主要由这一部分沉降量构成。降水引起的地面最终沉降量计算模型有很多种 , 用半理论半统计的方法研究地面沉降的预测方法。从理论上讲, 井点降水在无大量细颗粒被水带走的情况下,邻域地面所产生的沉降量可用分层总和法进行计算： 式中S 为地面最终沉降量 为各土层的压缩系数； 为各层土的初始孔隙比； 为各土层因降水产生的附加应力（KPa)； 为各层土的厚度（m)。 粘性土沉降计算 具体步骤为: 1， 对沉降区地层结构进行分析, 按工程地质、水文地质条件分组 确定沉降层及稳定层。 2， 作出地下水位随时间的实测及预测曲线。 3， 依次计算每一地下水位差值下的某土层最终沉降值 (cm）： 式中，为土层开始时的孔隙比；H为计算土层厚度（m);为由于水位变化而作用与土层上的应力增量(KPa),;为当水位下降时的体积压缩模量，当水位回升时应取回弹模量；其中为压缩系数，当水位回升时