降水入渗补给系数分析研究

本文运用均衡实验站各观测系统的实验数据和资料,根据水均衡原理和"三水"转换关系,通过包气带蓄水库容有效作用分析,阐明了包气带蓄水库容和复蓄的概念,说明了包气带对土壤中水分调节作用的机理.通过对前期影响雨量系列的分析,建立了降水与入渗补给系数之间的关系,得出了降水入渗补给系数计算思路和取值公式,同时就降水入渗补给系数和地下水埋深的关系进行了探索.     

黄土高原丘陵沟壑区包气带土壤水运移过程

包气带土壤水运移过程是黄土高原生态修复中亟需回答的关键科学问题。环境同位素方法可获取其他方法难以获取的水文过程信息。通过对黄土高原丘陵沟壑区羊圈沟小流域降水、包气带0~150 cm土壤水和绣线菊（Spiraea salicifolia）木质部水等样品的同位素δD和δ18O进行测定。结果表明:羊圈沟小流域降水同位素组成受蒸发作用影响较大,呈现明显分馏效应。包气带土壤水、降水与木质部水同位素组成存在明显月份变化特征。降水是土壤水的主要补给来源,灌丛的水分利用来源主要为降水和土壤水,符合降水-土壤水-植被水的运移特征。灌丛木质部水和20~40 cm土壤水δD和δ18O最为接近,20~40 cm土壤水是灌丛水分利用的主要来源。研究揭示了包气带土壤水运移过程及植物水分利用来源,为土壤水运移过程、模型结构与参数识别等提供科学依据。     

地下水对基坑开挖的影响以及防治措施的研究

基于地下水的不同类别及其特性,分析了包气带水、潜水以及承压水的影响及其预防措施。分析表明,对于包气带水和潜水其影响主要是引起基坑渗流,通过打隔水桩截断之即可收到很好的效果;对于承压水其影响主要是引起基坑突涌,分析了传统降水法（明沟排水、深井排水等）的效果及其存在的弊端。在新方法的研究中,基于球形颗粒理想化最松散堆积模型,研究了弹性条件下饱和土的力学特性。研究表明,基坑的破坏主要有两种方式,弯矩破坏和剪力破坏。利用材料力学原理分别计算出其最小隔水厚度hmin^s、hmin^w,理论分析表明,只要通过增设压板改变最大弯矩的值可以使hmin^s、hmin^w降到hmin。     

季节冻土对包气带水分迁移的影响

采用智能化土壤墒情监测仪,对东北吉林集安季节冻土带进行地温和含水率观测,历时一个水文年。通过分析不同深度地温、含水率随时间的变化,研究地温场变化、降水入渗等因素对水分迁移的影响。寒季,气温急剧下降,地温随深度增加而增高,气态水在包气带上部的低温带凝结,当凝结速率大于渗透速率时,含水率不断增加,水分蓄积。季节冻土形成后,孔隙水以固态水的形式储存,是包气带上部水分主要的聚集期。暖季,地温随深度增加而降低,气态水向下运移凝结,即使降水入渗量很大也不会引起水分蓄积。因此,温度场控制着气态水凝结方向,是引起包气带内水分运移的重要影响因素之一。     

试验模拟包气带CO2变化及对水化学的影响

包气带作为参与碳循环的重要场所,CO2起到重要作用。利用土柱模拟不同条件下包气带CO2含量变化及水化学成分变化。研究发现:不同条件下土柱内CO2存在明显差异,均随着深度增加CO2含量增加;CO2含量植被组大于无植被组。随着降水不断入渗包气带,CO2含量不断增加。植被存在时,增加幅度略大于无植被组,且降水后期杀菌组包气带CO2增加幅度达一百倍。降水后pH值降低,Ca^2+、Mg^2+离子浓度增大,NO3^-、Cl^-、SO42-离子含量也出现一定程度的增加。植被、微生物和降水均可影响包气带中CO2含量,且包气带CO2在降水与地下水转化过程中起到重要作用。     

天津中心城区基坑降水对地面沉降的影响范围研究

依托天津地区5个典型工程案例,对基坑降水引起的地面沉降规律进行了基本分析。由于基坑降水引起地面沉降的范围较远,往往能达到墙后5~10倍基坑开挖深度的距离,而实际基坑工程坑外沉降的测点往往布置在墙后1~4倍基坑开挖深度的距离,因此难以全面的获得不同类型基坑(如基坑深度不一)降水对地面沉降的影响范围。本文利用有限差分软件Modflow建立三维地下水渗流模型,并利用文化中心站的工程实测数据对该模型进行验证,最后利用该模型研究不同开挖深度的基坑(5~25m)降水对地面沉降的影响范围,并探讨5种不同止水帷幕截断方式的工况下坑内降水后坑外水位及地面沉降随时间发展关系。     

潜水位埋深对降水入渗系数的影响

在地下水资源评价或地下水动态研究过程中,降水入渗系数α,是一个经常要用到的重要水文地质参数,影响它的因素很多,除降水本身的因素外,主要还有地形地貌、包气带岩性及地下水位埋深(即包气带厚度)。      

基坑工程降水回灌一体化装置研制

为保证基坑降水工程中回灌水满足济南泉域地下水系统的水质要求,研制了基坑工程降水回灌一体化装置。该装置包括回灌主机和集水箱2个部分,主要组件由水泵、过滤器、压力罐、电控系統、集水箱、回灌井管材等构成。介绍了回灌设备工作原理、技术特色。通过济南轨道交通R1线大杨庄站基坑降水工程的成功应用,验证了该基坑工程降水回灌一体化装置取得的良好环境效益和社会效益。     

水汽场中气液态水质量比的确定方法

包气带中裂隙岩体含水量无法用仪器或者实验的方法获取,也无法用理论方法计算,而这部分水对生态复绿和文物保护等的影响不容忽视。为了解决这一问题,确定岩体内气液态水的质量比（α）是关键。在岩体、气态水和液态水组成的开放系统中,当系统内相对湿度达到100%,系统达到局域平衡态。根据热动力学平衡理论,此时系统内气液态水的密度和质量都相等,即液态水和气态水的质量之比为一常数。因此,为了求取α值,文章设计了室内试验,通过对有效试验数据的分析,获取计算α经验公式。试验研究表明:质量比α跟温度t呈指数函数关系;当气态水达到饱和时,液态水的质量远大于气态水的质量。此研究不仅为定量评价包气带中岩体内水汽含量提供一种计算方法,同时对探讨包气带中岩体内气液态水转化规律具有十分重要的参考价值。     

沙漠包气带水分运移机理研究

针对沙漠包气带的特点,运用中子仪—负压计—地温计联合观测法,对试验场典型地段水位埋深分别为lm,2m,3m的包气带含水量、水分势能和温度场进行了长期野外实地观测,并总结出相应的日变化、季节变化规律,分析了降水、蒸发等气象因素对包气带水分的影响过程,从而得出沙漠包气带水分运移机理及运移规律。为红砂岗矿区水源地水资源评价提供了科学依据。      

复杂地质条件下某深大基坑降水方案优化设计

某深大基坑位于长江下游岸边,场地地层为典型的二元结构,基坑开挖涉及的两层承压含水层间的弱透水层局部缺失,之间水力联系密切,基坑场地地质条件极为复杂,基坑施工降水直接关系到基坑工程的安全。这里将基坑分3个区,分别进行降水设计。具体降水方案:Ⅰ区两层承压含水层和Ⅱ区第一承压含水层被围护结构隔断内外水力联系,采用疏干井降水;Ⅱ区第二承压含水层未被围护结构隔断,Ⅲ区两层承压含水层水力联系密切,针对这两个区域设计了两套降水方案,方案一在Ⅱ区和Ⅲ区均布置有降水井,在Ⅱ区对第二承压含水层降水,在Ⅲ区对第一承压含水层降水;方案二仅在Ⅲ区布置降水井对第一承压含水层降水。为了更好地对降水方案进行对比分析,验证方案的可行性,对此进行了数值模拟分析,计算结果显示,两种方案均能满足降水要求,不过方案二布井数量少,基坑外水位降深较小,对周边环境影响更小,优于方案一。     

地下水回灌在地铁边基坑降水中的应用

基坑降水过程中,在降低坑内水位同时,为保护周边环境安全采用地下水回灌保证坑外一定区域内水位下降较小。上海盛大国际金融中心位于三条地铁交接处,环境保护要求较高。降水同时结合回灌技术能局部控制降水影响范围,通过数值方法计算和分析回灌效果较好,并在实际工程中成功应用。     

长江漫滩复杂地层条件下超大超深基坑降水设计

长江漫滩地区第四系松散层是一个巨厚的复杂含水体,地下水丰富,对深基坑施工影响极大。详细分析了南京梅子洲过江通道及青奥轴线地下交通系统工程中B2-J1区基坑降水工程的特征,分区分段进行降水设计,并根据各区段的地层特征,选用合适的降水井结构,利用全孔填滤料的方式对开挖面以上含水层进行疏导,取得良好的降水效果;针对坑内、外水位差大的区段设置坑外备用井,防止因围护结构缺陷造成基坑管涌,为基坑安全增加保障,并有效地控制了降水对周边环境破坏。     

基坑降水—回灌共同作用下地下水浸润曲线求解研究

基坑工程中,通常采用地下水回灌措施降低降水对周边地质环境产生的不良影响,然而目前基坑降水—回灌的相关设计理论仍处于探索阶段。本文通过引入平面二维流势函数理论和叠加原理,分别求解得到了无止水帷幕工况下潜水完整井和承压完整井在降水—回灌共同作用下的地下水浸润曲线方程;此外,本文通过空间汇点原理和镜像原理分别求得基坑内降水和基坑外回灌对基坑外地下水位的影响,并运用叠加原理得到了有止水帷幕工况下,深基坑降水—回灌作用下的地下水浸润曲线解析式。本文利用得到的解析式探讨了在具有止水帷幕条件下回灌井距基坑围护结构的距离、渗透系数等主要因素对浸润曲线的影响,为基坑降水—回灌设计提供了参考依据。     

Study on Deep Well Dewatering Optimization Design in Deep Foundation Pit and Engineering Application

Based on analyses of the theories of groundwater unsteady flow in deep well dewatering in the deep foundation pit,Theis equations are chosen to calculate and analyze the relationship between wa-ter level drawdown of confined aquifer and dewatering duration.In order to reduce engineering cost and diminish detrimental effect on ambient surrounding,optimization design target function based on the control of confined water drawdown and four restriction requisitions based on the control of safe water level,resistance to throwing up from the bottom of foundation pit,avoiding excessively great subsidence and unequal surface subsidence are proposed.Adeep well dewatering project in the deep foundation pit is optimally designed.The calculated results including confined water level drawdown and surface subsid-ence are in close agreement with the measured results,and the optimization design can effectively control both surface subsidence outside foundation pit and unequal subsidence as a result of dewatering.     

某越江隧道顶管工作井基坑降水方法应用

位于上海浦东地区的越江隧道顶管工作井施工基坑距黄浦江防风墙45m,距煤气公司煤气井仪表室1.20m。基坑开挖底界(深度32.45m)为场地内第⑦土层承压含水层顶部(静止水位-6.40m)。为保证基坑施工及临近建筑物的安全,避免基坑降水造成砂土流失而引起的地面沉降问题,在降水井的施工中,根据含水介质的颗粒级配选择相应规格的过滤砂作为过滤层填料,并保证过滤层具有一定的厚度,使降水时的含砂量控制在1/10万以下;采用非稳定流控制水位跟踪作业降水法,尽量减少基坑降水的影响范围,取得了良好的预期效果。     

地下水水位预测在深基坑工程中的应用

通过地下水水位预测,能够确定从降水井合笼到基坑开挖时的日期,开挖速度,可调整降水井的布局,确定最佳降水方案。结合工程实例,阐述地下水水位预测在基坑降水方案设计中的应用,具有较好的实用价值。     

深井降水对支护结构土压力的影响

在目前深基坑开挖过程中,一般要采用降水措施以保证基坑干燥,便于施工。基坑降水会引起基坑内外地下水渗流,地下水状态随之改变,同时也会引起土的物理、力学性质的改变,直接影响作用于支护结构上土压力的大小。传统的水土合算和水土分算是两种极端的处理方式,在基坑降水过程中,根据具体土层选择适当的降水模型,并考虑渗流的影响,对挡土结构的设计具有重要意义。     

落底式止水帷幕条件下基坑涌水量计算研究

涌漏点的存在使得落底式止水帷幕条件下基坑涌水量的计算成为一个有待解决的技术难题。在承压含水层中开挖落底式深基坑时,针对落底式止水帷幕渗漏的不确定性,建立承压含水层中落底式基坑非完整井降水水文地质模型。基于Theis非完整井非稳定流理论,结合映射原理,推导等效渗透系数计算公式,并提出涌漏系数法用以评价落底式止水帷幕隔渗效果以及计算基坑涌水量。以武汉某深基坑降水工程为例,采用该方法评价止水帷幕的隔渗效果以及对其基坑涌水量进行计算,并与实测结果和传统方法计算结果分别进行对比验证。结果显示涌漏系数法计算误差较小,且计算过程简便,兼具安全性和经济性。研究结果可应用于指导工程设计,具有一定实际应用价值。     

地下水水位预测在深基坑工程中的应用

通过地下水水位预测,能够确定从降水井合笼到基坑开挖时的日期、开挖速度,可调整降水井的布局,确定最佳降水方案。结合工程实例,阐述地下水水位预测在深基坑降水方案设计中的应用,具有较好的实用价值。