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为了保证大型船坞工程基坑开挖及施工期间的稳定和安全,防止因地下水作用产生的土体渗透变形,合理的选取基坑区土体渗透系数和设计降水方案至关重要。岩土体渗流有关参数的正确取用是渗流计算分析中的重要环节。在水文地质条件复杂的地区进行深基坑开挖,不仅要考虑支护措施的可靠性与经济性,同时还必须保证降水效果。在进行基坑降水设计计算时,若选用的渗透参数不当也将导致计算分析结果的不可靠,而使确定的渗流控制方案不安全或过于浪费。要确保基坑和周围环境的安全,就必须对基坑的渗流参数进行正确选取,并对基坑降水方案进行合理设计。
本文以江都二号船坞为工程实例,在充分收集研究区自然地理、气象水文和区域地质背景资料的基础上,结合勘察期间钻孔揭露土层结构资料,建立研究区的第四系水文地质结构模型。系统分析抽水试验的数据,确定各水文地质单元的渗透系数等水文地质参数;建立研究区的渗流模拟数值分析模型,模拟江都二号船坞的渗流场。计算船坞基坑开挖的涌水量,并提出基坑降水工程设计的方案,最后对该降水方案进行了数值验证。综合论文的研究内容,取得了如下初步成果:
(1)总结了国内外岩土体渗透系数及基坑降水的研究现状,从地下水渗流的基本参数、渗流基本微分方程及定解条件、渗透系数的现场试验及经验估计方法、求解渗流微分方程的数值模型等方面对基坑渗流基本理论进行了系统的总结与阐述。
(2)以江都二号船坞为工程实例,充分收集研究区自然地理、气象水文和区域地质背景资料,根据勘察期间钻孔揭露土层结构资料,结合现场抽水试验,得出了江都二号船坞的场区水文地质参数。在此基础上建立研究区的第四系水文地质结构模型,并对场区抽水试验渗流场进行了数值模拟分析,得出降深过程,验证了参数选取的合理性。
(3)阐述了基坑降水方案设计的基本流程。根据场区的水文地质参数,按照稳定流承压环形非完整井考虑,采用均质含水层承压水非完整井对基坑涌水量进行概算,得出江都二号船坞基坑的最大涌水量Q=73910m3/d,需要降水井为62口。采用MODFLOW软件来模拟基坑降水时的渗流场过程,提出了切合实际的两套降水方案。