富水砂层悬挂式止水帷幕适用性试验与分析

摘要

我国城市轨道交通正处于建设高潮期，城市轨道交通工程建设以地下工程为主，而地下水的控制已经成为国内外地下工程设计和施工的关键。城市地下工程修建的过程中，在满足经济、技术合理性的条件下，有效控制基坑降水对周边环境的影响已成为城市地下工程施工的重要课题。根据止水帷幕深度的不同，主要可分为以下两种：落底式止水帷幕和悬挂式止水帷幕。悬挂式止水帷幕长度要求基坑满足抗渗流、抗突涌和稳定的前提下，坑内涌水量可接受，周边环境影响可控。目前，针对富水砂层悬挂式止水帷幕的研究不多，存在着地层水文地质参数不准确等问题。因此，本文开展了现场原位抽水试验，并以渗流场理论为框架，研究悬挂式止水帷幕的设置条件及降水设计对工程实施及周边环境的影响，考虑多种影响因素，并将数值模拟所得的结果与现场实测数据对比，验证数值模型的正确性和准确性，同时综合分析经济性，为后续设计提供参考。主要研究工作及重要成果如下：
　　首先，在试验工点的两端设置两个试验区，设计并实施了单井和群井抽水试验，同时监测试验期间各观测井的水位降深以及周边地表沉降情况，结合参数分析软件Aquifer Test计算，获得了水文地质参数，初步确定各含水层的渗透系数、导水系数和贮水系数等参数，同时探明了各含水层之间的水力联系，为后续的数值计算提供输入条件。
　　其次，基于达西定律和质量守恒定律，在微元体层面建立了三维渗流场的控制方程，确定所需计算参数和定解条件，在Visual Modflow中建模进行数值实现，对比分析止水帷幕设置深度、有无相对隔水层和降水井设计等不同影响因素对降水效果和周边环境的影响。
　　最后，建模模拟现场实际实施情况，并与监测数据对比，验证模型的正确性和准确性，并且对经济性和适用性进行研究及推广分析，为相似地层的悬挂式止水帷幕设计提供理论依据和参考。

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 主要研究内容与技术路线

第2章 富水砂层水文地质参数验证

2.1 引言

2.2 工程概况

2.3 专项水文地质勘察方案

2.4 试验一区抽水试验与水位恢复试验

2.5 试验二区抽水试验与水位恢复试验

2.6 抽水试验期间沉降监测结果

2.7 水文地质参数确定

2.8 本章小结

第3章 富水砂层基坑降水理论与渗流场求解方法

3.1 引言

3.2 基坑降水理论与井点降水设计方法

3.3 三维渗流场控制方程的建立

3.4 有限差分法

3.5 本章小结

第4章 深基坑悬挂式止水帷幕数值模拟分析

4.1 引言

4.2 渗流场数值模拟的建立

4.3 数值模拟方案

4.4 各工况基坑降水结果对比与分析

4.5 不同工况地面沉降结果对比与分析

4.6 土的渗流稳定性评价

4.7 数值模型验证

4.8 经济性分析与成果推广应用

4.9 本章小结

结论与展望

参考文献

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致谢

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