基坑降水的非完整井流計(jì)算

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1、基坑降水的非完整井流計(jì)算【摘要】　用三維邊界單元法解決基坑施工中非完整井降水的滲流計(jì)算問題，為降水方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)，并對(duì)降水過程作出預(yù)測(cè)?！　　娟P(guān)鍵詞】　基坑降水　基坑施工　非完整井流計(jì)算　　【Abstract】　Theseepagecalculationforpartlypenetratedwelldewateringissolvedinfoundationpitconstructionbythethreedimensionalboundaryelementsmethod.Thisprovidesthebasisfortheschemedesignofdewatering,andc

2、anmakeapredictionfordewateringprocess.　　【keywords】　foundationdewatering　foundationpitconstruction　calculationforpartiallypenetratedwellflow.0　前　言　　6在建筑工程的深基坑施工過程中，往往要求將地下水位降到一定的深度之下，目的是使基坑的坑底面不積水，便于施工。另一方面，降低水位是為了減小基坑的水壓力，防止坑底土層破壞或防止發(fā)生流砂、管涌等現(xiàn)象。同時(shí)基坑降水還能減小基坑側(cè)壁的滲透壓力，有助增加基坑側(cè)壁的穩(wěn)定性。因此基坑降水在深基坑工程中占有重要位

3、置。在南方軟土地區(qū)，由于地下水位淺，土質(zhì)軟弱，基坑降水的作用更加突出。　　基坑降水的方案設(shè)計(jì)必須既科學(xué)又經(jīng)濟(jì)。降水方案首先要確保降水效果能夠達(dá)到預(yù)期的目的，降水過程能夠按預(yù)定計(jì)劃有控制地實(shí)行；其次，應(yīng)考慮降水工程的經(jīng)濟(jì)性，做到以盡量少的工程費(fèi)用實(shí)現(xiàn)降水的目的?！　」?jié)約降水費(fèi)用的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)最經(jīng)濟(jì)的井?dāng)?shù)、井深及降水井的合理布置。降水井的個(gè)數(shù)主要取決于單井的降水深度和單井的有效降深范圍。由于上海地區(qū)淺部土層的滲透性較小，因此降水井附近的降落曲線較陡，使得降水影響范圍較小。由于滲透緩慢，一味地增加井的深度并不能明顯地增大降水影響范圍。因此實(shí)際工程中的降水井往往是淺井，沒有打穿含水層，使得降水

4、井變成了非完整井。非完整井的滲流情況相當(dāng)復(fù)雜，給計(jì)算增加了困難?！　≡诮?jīng)典理論中，對(duì)于非完整井的穩(wěn)定流，通過作出簡(jiǎn)化假設(shè)，得出了些近似解，如半無限承壓含水層中非完整井的В.П．Бабушкин巴布什金公式、含水層厚度有限時(shí)承壓含水層中的非完整井的Muskat馬斯克特公式。而對(duì)潛水非完整井，則通過將滲流區(qū)分為上下兩區(qū)，將上段看作潛水完整井，將下段看作承壓非完整井的方法來解決。經(jīng)典理論的非完整井的穩(wěn)定流近似解，不能適應(yīng)滲流介質(zhì)的非均質(zhì)性問題，也不能用于不規(guī)則邊界問題，更不能描述滲流的非穩(wěn)定流過程?！　』咏邓臐B流過程實(shí)際上是一個(gè)三維的非穩(wěn)定流問題。本文將應(yīng)用三維邊界單元法解決此問題。　

5、　1　三維邊界單元法　　地下水運(yùn)動(dòng)控制方程為(1)式中：Φ——測(cè)壓水頭；K——滲透系數(shù)；　　Nw——井的數(shù)目；　　Qj——第j個(gè)井的流量；　zBj、zTj——為第j井過濾器的底和頂位置的垂向坐標(biāo)，第j井的濾水管位于(xj，yjzj;zBj＜zj＜zTj)?！　?jù)場(chǎng)論的格林積分定理有　　(2)式中：D——積分域；Ω——D的邊界；　U、v——D上任意二次可微函數(shù)?！　≡谌S流地下水問題中，取U為滲透速度勢(shì)Φ；v為三維自由空間格林函數(shù)，。其中g(shù)——為點(diǎn)Q(x)至奇點(diǎn)P(x0)的距離。將U=Φ、代入式(2)，且將點(diǎn)Q(x)放在邊界Ω上，把奇點(diǎn)P(x0)放在D域內(nèi)或界上，經(jīng)數(shù)學(xué)處理后得(3)

6、6式中：Φ(p)——基本點(diǎn)p的勢(shì)；α——立體角。若p在域內(nèi)，則α=4π。如p在邊界上，且邊界光滑，則α=2π?！　∈?3)用數(shù)值法求解。將滲流區(qū)的邊界Ω剖分成M個(gè)三角單元，N個(gè)結(jié)點(diǎn)。單元內(nèi)的Φ和Φ/n通過插值函數(shù)｛N｝進(jìn)行插值，即(4)式中：｛Φ｝、——分別為單元上三個(gè)結(jié)點(diǎn)的Φ向量和向量?！　?duì)于第i個(gè)節(jié)點(diǎn)pi,可將式(3)化為離散形式　(5)式中：｛a｝e、｛b｝e——依賴于邊界單元局部幾何量的向量。對(duì)邊界上N個(gè)結(jié)點(diǎn)輪流使用式(5)就形成含有N個(gè)未知量的N維線性方程組，經(jīng)整理得　?。跦］｛u｝＝｛γ｝＋｛h｝(6)式中：［H］——已知系數(shù)矩陣；　?。鹵｝——每一結(jié)點(diǎn)未知量組成的

7、向量；　?。茫阎康南蛄浚弧　。鹔｝——抽水井的影響值向量?！　〗獯朔匠探M即可得到未知邊界值。2　降水場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件　　上海某大廈28層，基坑開挖深度10m。該場(chǎng)地四周平坦，就近無樓房，擬采用二級(jí)放坡開挖,基坑底部尺寸為58m×40m。場(chǎng)地南面50m有一河浜通過。場(chǎng)地淺部地層的分布情況如下：　?、賹犹钔粒汉?.6～1.4m，土質(zhì)疏松，上部為雜填土，下部為耕植土；　?、趯雍贮S色粉質(zhì)粘土：厚1.8～2.2m，層底埋深2.8～3.2m；　?、蹖踊疑?/p>