多基坑深层承压水降水引起地表沉降规律研究

基于上海某地铁换乘枢纽工程,借助Geo Studio2007数值分析软件,针对上海地区第二层承压水降水及其引起地层沉降进行数值模拟.考虑了两种多基坑排布形式,两个独立基坑和坑中坑;设置了两个控制变量,承压含水层厚度M和基坑间距D.研究表明,对于两个独立基坑,在降压井影响区域内,地表沉降量随着承压含水层厚度的增加而先增加后减小,在影响区域外,地表沉降量随着承压含水层厚度的增加而增加;随着基坑间距的增大,目标基坑和相邻基坑内部的地表沉降均减小.对于坑中坑,在降压井影响区域内,地表沉降量随着承压含水层厚度的增加而减小,在影响区域外,地表沉降量随着承压含水层厚度的增加而增大;随着外侧地下连续墙与深坑距离的增加,深坑内部的地表沉降量呈现先增大后减小的现象.     

基坑群深层承压水降水及地层沉降的数值模拟

目的研究软土地区基坑群施工遭遇深层承压水的问题,找出降水后的地层沉降规律.方法以上海市轨道交通换乘枢纽汉中路车站为工程背景,基于多层土地下水分布规律,利用岩土数值分析软件Geo Studio2007,对深层承压水降水的现场运行工况进行模拟.结果分析得出基坑群深层承压水降水后水位分布及其引起的地层沉降规律,并与现场实测数据进行了对比验证.结论承压含水层的上覆土层是否发生压缩变形,与含水层上部相邻土层的透水性密切相关;基坑围护结构对于地表沉降存在隔断作用,表现为围护结构两侧地表沉降值呈现突变;相邻基坑围护结构有利于地表沉降的收敛,一定程度上控制了地表沉降;基坑之间地表沉降呈现线性变化的特点.     

南水北调中线典型渠段施工期降水措施研究

针对南水北调中线工程陶岔—沙河南段施工期地下水问题,选取典型断面建立渗流数值模型,计算分析有、无降水措施及不同计算条件下基坑的渗流场分布特征.研究结果表明,对于存在承压水的基坑工程,当基坑开挖深入地下水位以下且随着含水层顶板减薄,基坑底部易出现安全问题,应采取渗流调控措施;施工期补给边界、含水层厚度及其渗透性、降水井布置等因素对基坑降水效果的影响显著.     

上海地区基坑地下水控制及真空混合管井的应用

针对上海地区具有潜水及承压水,深基坑地下水控制时,通常布置疏干井及降压井,以疏干潜水及降低承压水水头的现象,引入"真空混合管井",通过辅助真空,将降水井设计成疏干、降压混合井,既能排出潜水起疏干作用,又能降微承压水起降压作用。阐述了上海地区地下水控制理念,并采用全封闭式竖向帷幕+真空管井降水方法。以上海古北某基坑工程为例,建立基坑降水数值模型,利用Visual modflow软件,计算微承压降压井数量;真空混合管井74口,降压井4口。采用Visual modflow、天汉软件预测了降深及降水引起的地表沉降。水位监测结果:基坑内微承压水均在基坑底1.0m以下,满足施工要求,基坑外水位为平缓状,有效控制了降水引起的地表沉降。该方法减少了微承压含水层内的降水井数量,效率提升。     

卵砾石地层深基坑高承压水降压方案分析

针对上海地铁1号线与6号线换乘部分卵砾石地层中原承压水设计存在的问题,采用三维渗流数值模拟结合现场抽水试验,以及室内圆砾层加固渗透试验,分析了适合本工程地层特性的承压水降压方案。分析结果表明:建立的三维渗流数值模型与现场抽水试验情况吻合,能够作为本基坑工程减压降水的数值模型;将坑外3 m范围和坑内土体的渗透系数降低2个数量级或者只将坑内土体的渗透系数降低3个数量级,基坑的抗突涌稳定系数可以满足规范的要求;采用10%粘土加固,圆砾层的渗透系数下降约2个数量级;采用10%和15%的水泥加固,圆砾层的渗透系数下降3个数量级;承压水降压方案调整为减小地下连续墙深度至49 m,不隔断承压水层,基坑开挖前在整个基坑内部对圆砾层采用10%水泥加固。     

深基坑降水与地面沉降控制研究

目的探讨复杂巨厚松散沉积层以控制地面沉降为目标的最优化深基坑降水设计理论.方法以上海地铁四号线董家渡段隧道修复基坑降水为例,根据基坑降水过程中有效应力和孔隙水压力的转化关系,建立了深基坑降水三维渗流与地面沉降的耦合模型,并采用有限差分数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达145 m、基坑周围挡水连续墙埋深达65 m,基坑中心下伏第Ⅰ承压含水层上部降压段水位降至埋深40 m时的地下水复杂流动状态及其地面沉降特征.结果得出了抽水井埋深达59 m、抽水井过滤器埋深为44至59 m,30口抽水井联合抽水的坑内优化降水方案.结论深基坑降水三维渗流与地面沉降耦合数值模拟用于复杂巨厚松散沉积层深基坑降水优化设计具有较高的可信度,此类地区采用坑内降水可有效控制基坑周围地面沉降的发生.     

定流量下承压层环向非完整井流理论及应用

考虑井壁沿环向一部分不透水,建立定流量下承压层环向非完整井模型,应用Laplace变换和Fourier变换得到井流问题的半解析解,并获得特殊情况下的近似解.基于所得的半解析解,分析环向非完整区对流场状况的影响以及影响程度沿径向的分布和随时间的变化.计算结果表明,环向的非完整性使流场产生明显的空间分布差异,会导致定流量井流实验时应用完整井理论估算得到的含水层参数产生偏差.针对这一问题,提出减小误差的方法.环向非完整井的流场特性可以用于基坑降水,以增加基坑内的降水深度,减小基坑外的降水深度,通过算例对降水效果进行验证.     

某大型基坑工程管井降水实例

降水工程在基坑工程中占有非常重要的位置,若在含有承压水的粉土、粉砂层中采用土钉墙支护边坡,则降水显得更加重要。文章介绍了某大型基坑工程中成功运用管井降低粉土、粉砂层中的微承压水的设计与施工过程。     

定流量下承压层环向非完整井流理论及应用

考虑井壁沿环向一部分不透水,建立定流量下承压层环向非完整井模型,应用Laplace变换和Fourier变换得到井流问题的半解析解,并获得特殊情况下的近似解.基于所得半解析解,分析环向非完整区对流场状况的影响以及影响程度沿径向的分布和随时间的变化.计算结果表明,环向的非完整性使流场产生明显的空间分布差异,会导致定流量井流实验时应用完整井理论估算得到的含水层参数产生偏差.针对这一问题,提出减小误差的方法.环向非完整井的流场特性可用于基坑降水,以增加基坑内的降水深度而减小基坑外的降水深度,通过算例对降水效果进行验证.     

武汉地铁岳家嘴车站深基坑降水技术应用

本文以正在新建的武汉地铁四号线一期地铁换乘站——岳家嘴站深基坑降水工程为实例,结合该工程的实际特点：复杂的基坑结构围护设计、工程地质、水文地质和周边环境等,详细介绍了武昌临长江和沙湖地区承压水位较高、地层渗透系数大等工程地质与水文地质特性。然后针对该工程的实际特点进行了详细的基坑降水计算与设计,制定了该基坑工程的降水方案,评估了基坑降水对周边环境的影响,并对降水井的构造、施工工艺流程以及运行时的保障措施进行了简要介绍。最后,通过对施工降水运行期间的各种监测点的合理布置以及监测数据的采集、整理与分析,对整个基坑的降水效果与基坑安全风险进行了全面分析,实证了该基坑施工降水方案的可行性,希望能对类似大型工程基坑降水施工提供参考。     

承压水上采煤底板破坏规律流固耦合研究

为分析承压水上采煤底板变形破坏规律,建立了承压水上采煤流固耦合数学模型,采用FLAC3D模拟软件分析之。运用正交试验的方式对底板变形破坏影响较大、易量化的4个因素进行分析;在此分析基础上得出单一因素对底板破坏的影响关系。分析结果表明：影响底板破坏深度大小的因素依次是工作面宽度、隔水层厚度、承压水压力和煤层埋深;随着隔水层厚度的增加,底板的破裂深度及范围有减小的趋势,同时在隔水层底部的原位张裂范围也在减小,甚至消失;在流固耦合模式下随着水压力的增加,岩体的破坏程度远远大于非耦合的情况。     

动态承压水作用下考虑土体非线性的基坑弱透水层出逸比降研究

针对滨海临江地区基坑底部弱透水层由动态承压水导致的突涌问题,将基坑底部弱透水层渗流问题简化为一维越流模型,考虑土体的压缩非线性和渗透非线性,推导动态承压水作用下弱透水层超静孔压半解析解,通过与有限差分解进行对比,验证解的可靠性. 分析土体非线性以及动态承压水参数对弱透水层中超静孔压和开挖面处出逸比降的影响. 分析结果表明：当考虑土体的非线性特性时,弱透水层中各深度处的超静孔压均大于线性假定下的结果;承压水波动过程中基坑开挖面处最大出逸比降随无量纲因子的增加而增加;不考虑土的非线性会使求得的出逸比降偏小. 用线性假定下的解进行突涌稳定性分析或者降水设计均会带来较大的安全隐患,在动态承压水变化周期长、平均水位高、波动幅值大的情况下应充分考虑土体非线性的影响.     

洮儿河冲洪积扇地下水库天然调控能力评价

洮儿河冲洪积扇为一相对独立的大型储水构造,含水层为砂砾石,厚度10-43m,储、导水能力强;表土层较薄,极易接受大气降水人渗补给和河流渗漏补给,具有较强的调蓄能力,可视为大型天然地下水库。在水文地质条件概化的基础上,建立了研究区地下水流二维平面非稳定流数学模型．在模型识别和验证的基础上,应用该模型模拟了地下水库以现状开采强度持续开采地下水资源的条件下,从现状年到2020年研究区内地下水位的动态变化过程,进而确定了地下水库多年平均意义上的最大天然调控能力为4．30×10^8m^3／a,并且指出地下水库的天然调控能力并不是一个单一确定数值,具有随着区域水资源开发利用条件的不同而变化的特点。     

单井回灌地源热泵承压含水层渗流解析解

单井回灌地源热泵系统是一种高效、环保的新技术,但其涉及的地下水流动和传热问题相当复杂。要解决该系统的传热问题,首先要解决的是地下水渗流问题。由于单井回灌地源热泵是从一口井的底部抽取地下水,经过热泵换热后再从同一口井的上部回灌回地下,在不考虑地下水整体流动的情况下,这是一个具有复杂边界条件的轴对称渗流问题,对于该问题国内外文献里还未见有解析解。本文在一定简化假设条件下,通过积分变换的方法求得了承压含水层的解析解,为进一步分析传热奠定了基础。。     

后注浆提高钻孔灌注桩单桩承载力分析

钻孔灌注桩存在桩端沉渣和桩侧泥皮,使其承载力不能充分发挥。后注浆技术可以消除其固有缺陷,可以提高单桩承载力。后注浆对不同持力层的适应性和单桩承载力提高的幅度是不同的。通过对北京、上海、天津、武汉地区大量已有的后注浆工程实例的承载力提高幅度进行对比分析,考虑安全储备后,提出了承载力提高的大致范围,为钻孔灌注桩后注浆技术设计和施工提供了参考依据。     

Mechanism and control of water seepage of vertical feeding borehole for solid materials in backfilling coal mining

To solve the problem of water seepage of vertical feeding borehole for solid materials, we established the fluid-solid coupling dynamic model of groundwater flowing in rock mass adjacent to the vertical feeding borehole. Combining with the engineering geological conditions, we built a numeral model to study the influence rule of the aquifer hydraulic pressure and seepage location of feeding borehole on the amount of seepage with finite element numerical method. The results show that the nonlinear relationship is presented among the amount of seepage, the seepage location and aquifer hydraulic pressure. The higher the aquifer hydraulic pressure is, the closer the distance between seepage location and aquifer is, and the faster the harmful levels of aquifer will grow. In practice, we calculated the allowable seepage of feeding borehole by the optimum moisture content and natural moisture content of backfilling materials, and then determined the protection zone of feeding borehole, so the moisture content of backfilling materials can be controlled within the scope of optimum moisture content.     

Risk assessment of fault water inrush during deep mining

With the gradual depletion of shallow coal resources, the Yanzhou mine in China will enter the lower coal seam mining phase. However, as mining depth increases, lower coal seam mining in Yanzhou is threatened by water inrush in the Benxi Formation limestone and Ordovician limestone. The existing prediction models for the water burst at the bottom of the coal seam are less accurate than expected owing to various controlling factors and their intrinsic links. By analyzing the hydrogeological exploration data of the Baodian lower seam and combining the results of the water inrush coefficient method and the Yanzhou mine pressure seepage test, an evaluation model of the seepage barrier capacity of the fault was established. The evaluation results show the water of the underlying limestone aquifer in the Baodian mine area mainly threatens the lower coal mining through the fault fracture zone. The security of mining above confined aquifer in the Baodian mine area gradually decreases from southwest to northeast. By comparing the water inrush coefficient method and the evaluation model of fault impermeability, the results show the evaluation model based on seepage barrier conditions is closer to the actual situation when analyzing the water breakout situation at the working face.     

基于示踪剂质量守恒的测流模型研究

地下水渗透流速是一个很重要的水文地质参数,示踪技术可较为准确地估算地下水渗透流速。针对前人计算公式受诸多条件限制或存在不足之处,根据示踪剂质量守恒原理重新建立了示踪稀释物理模型,利用微元法推导了含水层水平流速计算新公式,修正了广义稀释定理,讨论了新公式与传统公式的内在联系,给出了实测数据的处理方法。应用于工程实例,表明采用新公式能够得到更为丰富的含水层水平流速变化信息,并与地质条件相一致,计算结果更为可靠的。     

纤维增强复合材料防弹头盔壳体的研究进展

面对战场上日益升级的防护需求,防弹头盔盔壳不断向轻量化高防护的方向发展。本文针对目前国内外纤维增强复合材料防弹头盔盔壳的相关研究,综述了其材料与防护机理的研究进展,分析并总结了其设计方案与成型工艺、评价标准与指标以及目前面临的难点问题等,并对纤维增强复合材料防弹头盔的发展趋势进行了展望。