基于环境控制的深基坑工程管井回灌设计分析

为探讨管井回灌在深基坑工程中的设计及应用,分析了基于环境控制的深基坑工程管井回灌设计的特殊性,开展了悬挂式帷幕下不同回灌滤管类型的降水回灌渗流分析及对比,探讨了影响回灌管井平面布设以及管井滤管设计的关键因素,同时针对深基坑工程回灌的特殊性,提出了“双点位流态”控制设计原则、回扬控制措施的确定方法以及回灌水质应满足的3项原则。     

基坑工程管井回灌优化设计探讨

目前基坑管井回灌设计及优化尚无专门成熟的方法,通过不同基坑回灌类型的分析,提出了基坑管井回灌设计原则及设计流程,并对回灌参数进行了探讨,对回灌可施加的最大压力进行了分析,通过285组基坑水文地质数值模型的计算,对比分析了不同渗透各向异性系数、回灌井结构、回灌井位置和保护建（构）筑物位置下的渗流特征,提出了回灌设计综合指数,从经济、技术及施工难度角度综合评估回灌对保护建（构）筑物以及对坑内降水的双重作用,指导抽灌一体化设计。     

露天煤矿疏干–回灌水帷幕保水采煤模式探讨

为抑制疏干排水造成的地下水水资源量衰减,并控制露天煤矿煤炭开采对地下水资源的影响范围,采用了水帷幕保水采煤技术。以某露天煤矿为背景,建立沙槽回灌平台进行物理实验,再通过数值方法对回灌区进行模拟计算,分析疏干–回灌水帷幕的形成和变化规律。物理实验方法观察到回灌水帷幕形成定水头边界,阻止漏斗扩展的过程,获得不同回灌水帷幕水头高度对注水量的影响和注水量与排泄量平衡的最佳水头。数值模拟获得物理模拟类似的结果,回灌水帷幕位置可以有效限定疏干降落漏斗范围,回灌水帷幕定水头高度与疏干区水位和疏干时间正相关;最大回灌量受帷幕定水头高度影响显著;回灌水帷幕距离采坑越远对阻隔帷幕外水源补给的作用越大。物理模拟和数值模拟表明,改变回灌水帷幕的位置或水头高度都可以使得矿坑的排水量与帷幕的注水量相等,这就可以最大限度减少疏干水的外排水量。研究表明,疏干–回灌水帷幕可望成为我国露天煤矿区保水采煤的实用模式。      

井周堵塞对承压含水层定流量回灌渗流场影响的半解析研究

为分析定流量条件下回灌堵塞对井周含水层渗流响应的影响,采用指数形式的渗透系数衰减方程反映堵塞作用下井周含水层渗透特性的时变效应,建立了考虑堵塞效应的定流量非完整回灌井流力学模型,采用变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换得到了井周含水层中水位抬升在Laplace空间的解,应用Stehfest数值逆变换方法获得了实时空间内的水头抬升和回灌压力。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,并加剧含水层达到拟稳态时的渗流响应;较大的渗透系数衰减指数λ仅增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,但不影响含水层达到拟稳态时的渗流响应;因Kr,∞和λ不同而引起的水头差在井筒处达到最大值并沿径向距离逐渐减小。研究结果可以为定流量回灌中井周含水层堵塞的识别与预测提供理论依据。     

水位与沉降双控模式下浅层地下水压力回灌试验研究

通过浅层地下水压力回灌对比试验研究,掌握上海地区特殊地质条件下浅层地下水回灌技术工艺,并对浅层地下水压力回灌技术控制地面沉降的效果进行了分析。研究表明,采用变压力、变流量地下水人工回灌可有效实现地下水位和地面沉降的双重控制,效果显著,可有效应用于上海地区地下空间开发引发的工程性地面沉降防治实践。     

北京下凹式立交桥雨洪水入渗技术与方案研究

北京市夏季暴雨集中,易形成内涝灾害,城市中西部区域属于永定河冲洪积扇中上部区域,含水层为单一或2~3层的砂卵砾石,具备优良的水资源回灌条件,该区域可以利用不同的方式进行雨洪水的回灌,减弱雨洪水灾害性,形成地下水资源。北京市城区分布大量的下凹式立交桥,由于地势低、汇水条件强,排水压力增加,更易形成灾害,针对北京西部分布的下凹桥区的雨洪水解决对策,本文以石景山麻峪桥区为例,在地下水回灌试验的基础上研究了雨洪水入渗的技术。研究证实,下凹式桥区可建设入渗池、管井、大口井、辐射井4个回灌方案解决积水问题。论文研究成果为北京立交桥城市暴雨积水解决、城市排水防涝工程体系提供了依据,对城市防洪减灾具有重要意义。     

粉细砂含水层在人工回灌时渗透系数的变化规律

渗透系数是设计地下水人工回灌方案的重要参数。苏州吴江盛泽镇新安水利站地下水人工回灌试验层为典型的河漫滩相粉细砂含水层,埋深98.1～105.8 m,厚度7.7 m。回灌试验系统可实施持续与间断、常压与加压、定流量与定压力等多种模式回灌。利用2020年的试验资料,建立模型,通过直线图解法求得12个试验周期内所对应的渗透系数K值。采用MATLAB进行数据处理与模拟计算,得出渗透系数在回灌持续过程中衰减规律符合指数方程：K(t)=0.58+0.48e-^0.21t。     

潜水层一体化降水回灌设计方法研究

将降水工程抽取的地下水进行资源性回灌是高渗透性富水地层地下水控制中保护地下水资源的一种有效选择。当回灌场地受限离降水影响区域不够远时,降水与回灌可能存在耦合作用。基于潜水完整降水-回灌井群的浸润线方程,建立了一体化降水回灌井点群系统等流量近似理论解和等效大井近似理论解公式,并进行了误差分析。以北京某基坑工程为例,一体化降水回灌工程的近似理论解、数模分析、流量实测三者结果能互相符合,验证了公式的可靠性。给出了应用公式进行场地受限条件下一体化降水回灌设计问题的求解思路、求解步骤,建立了潜水完整井的一体化降水回灌设计方法。     

河南省新乡市小店工业园区地表水回渗与管井回灌试验研究

要:为了缓解新乡市小店工业园区地下水水位持续下降问题,避免工业园区与周围村镇居民生活和农业灌溉用水矛盾加剧,采用柳青河地表水回渗与管井回灌2种试验方法,探讨补充浅层地下水有效水量的可行方法.该区包气带岩性为粉细砂、粉土,试验目的层为浅层含水层(第Ⅰ含水层组),其岩性为细砂、中砂和粗砂,上部包气带地层孔隙与下部浅层含水层孔隙连通性较好,有利于地表河流回渗补给地下水,地表回渗试验效果显著.管井回灌量选用与之对应的抽水时的单位涌水量,试验第Ⅰ含水层组的回灌能力,单位回灌量与单位涌水量之比小于50％,说明第Ⅰ含水层组回灌能力较差,不适宜本地区或类似地区.     

河南省新乡市小店工业园区地表水回渗与管井回灌试验研究

要:为了缓解新乡市小店工业园区地下水水位持续下降问题,避免工业园区与周围村镇居民生活和农业灌溉用水矛盾加剧,采用柳青河地表水回渗与管井回灌2种试验方法,探讨补充浅层地下水有效水量的可行方法.该区包气带岩性为粉细砂、粉土,试验目的层为浅层含水层(第Ⅰ含水层组),其岩性为细砂、中砂和粗砂,上部包气带地层孔隙与下部浅层含水层孔隙连通性较好,有利于地表河流回渗补给地下水,地表回渗试验效果显著.管井回灌量选用与之对应的抽水时的单位涌水量,试验第Ⅰ含水层组的回灌能力,单位回灌量与单位涌水量之比小于50％,说明第Ⅰ含水层组回灌能力较差,不适宜本地区或类似地区.     

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。     

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。     

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。     

压力回灌技术在水源热泵系统中的应用研究

对水源热泵回灌技术的国内外应用情况进行了简单介绍,详细介绍了北京市顺义区某小区水源热泵压力回灌试验情况、工程应用情况及压力回灌应注意的事项。试验及工程应用表明,利用潜水泵扬程建立的压力回灌系统是可行的。理论分析认为,在使用过程中回灌井回灌量的降低有其必然性,而非完全因为固体颗粒物堵塞及化学堵塞等原因造成的。     

密集井点小泵量基坑降水技术的应用

介绍了在水源补给充分、水位降深较大的基坑施工中,采用密集井点小泵量连续抽水控制地下水位,使降水漏斗曲面平缓,减小基坑周围地面沉降的风险的方法,以及取得的良好的降水效果。     

地下水回灌技术在浅层承压含水层中的实践与探讨

上海地区承压含水层埋深较深,深基坑围护的止水帷幕难以深入到承压含水层底板进行地下水水平向的完全阻隔,减压降水过程势必对周边环境产生一定影响。以上海盛大国际金融中心深基坑回灌试验为依据,表明人工回灌地下水对控制承压水位具有一定效果,并运用数值方法模拟了不同回灌条件下坑外承压水位的变化。     

高富水、强透水卵石地层深基坑降水设计与实践

以常德沅江过江隧道江南工作井作为工程实例,通过对周边地层、水文特性的了解分析,从抽水试验、井位布设、抗突涌验算、沉降分析、坑外回灌等各方面进行了初步的分析,对降水相关的各项技术措施进行了梳理,通过工程实践对降水方案的可行性进行了论证,对类似高富水、强透水卵石地层条件下的深基坑降水施工具有一定的借鉴意义。