CN111027127A - 基坑定水头涌水量计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基坑定水头涌水量计算的技术领域，公开了基坑定水头涌水量计算方法，步骤如下：(1)分别确定hw值、hd值及he值，(2)根据半径R及等效半径ro，得出最长流经值与最短流经值；(3)hw除于最短流经值，得出最大水力梯度，hw除于最长流经值，得出最小水力梯度；(4)根据最大水力梯度的权重系数ξ、最小水力梯度的权重系数1‑ξ，得出基坑底含水层的平均水力梯度
(5)根据基坑底渗流面积A及含水层的渗透系数keq，得出绕止水帷幕底渗入基坑内的涌水量Q。采用修正系数对最大水力梯度值和最小水力梯度值进行修正，加权平均得到的平均水力梯度
与有限元计算结果对比，得到涌水量Q值，使计算结果吻合度较高，提高计算准确性。
Description
技术领域
本发明专利涉及基坑定水头涌水量计算的技术领域，具体而言，涉及基坑定水头涌水量计算方法。
背景技术
随着城市地下结构的快速发展，众多形态的深大明挖基坑随之产生，且这些基坑开挖常常伴随着丰富的地下水。
在基坑降水开挖的施工中，地下水的渗透或排放会使周围土体产生位移，当位移达到一定程度时，就会危及基坑以及周边管线、建筑物的安全，严重时会给工程带来无法估量的损失；因此，准确的计算、预测地下水对基坑的影响至关重要。
目前，预测地下水的影响主要方法有数值模拟、理论分析、流网分析法；其中，理论分析法简单高效、且能够清晰的反映各个参数间的函数关系，在工程中占据很重要的地位；在采用基坑降水，围护结构未深入隔水层的基坑，其理论预测方法一般依据《建筑基坑支护技术规程》；而实际上，大多数基坑都需要进行截水、隔水围护，截水帷幕对地下水进行有效控制，防止由于地下水大量渗入基坑造成渗流破坏或坑壁坍塌，为基坑开挖与基础工程施工创造一个良好的作业环境。
常见的截水围护有地连墙、SMW工法、咬合桩、旋喷桩等，而此时再用《建筑基坑支护技术规程》中计算方法计算时，往往与实际测量值相去甚远，不能准确的计算出基坑的涌水量。
发明内容
本发明的目的在于提供基坑定水头涌水量计算方法，旨在解决现有技术中，基坑涌水量计算的准确性不佳的问题。
本发明是这样实现的，基坑定水头涌水量计算方法，具体步骤如下：
(1)、根据设计图纸，分别确定hw值、hd值以及he值，hw为地下水位线至基坑的深度，hd为基坑底至截水帷幕的底部的距离，he为截水帷幕的底部至基岩的距离；
(2)、根据地下水位下降的影响半径R以及基坑等效半径ro，结合步骤(1)的各个数值，得出最长流经值与最短流经值；
(3)、hw除于最短流经值，得出最大水力梯度，hw除于最长流经值，得出最小水力梯度；
(4)、根据最大水力梯度的权重系数ξ、最小水力梯度相对应的权重系数1-ξ，结合步骤(3)的最大水力梯度值以及最小水力梯度值，得出基坑底含水层的平均水力梯度
(5)、根据基坑底渗流面积A以及含水层的渗透系数keq，结合步骤(4)的基坑底含水层的平均水力梯度
得出绕止水帷幕底渗入基坑内的涌水量Q。
进一步的，所述涌水量Q的计算公式为
进一步的，所述基坑位于含水层中，所述含水层的等效渗透系数的计算公式为
将keq值带入所述涌水量Q的计算公式且替换公式中的k值，即
进一步的，当具有多层含水层时，等效为单一土层计算keq值。
进一步的，所述平均水力梯度的计算公式为
其中0.5≤ξ≤0.8，且
所述ξ为最大水力梯度的权重系数，所述1-ξ为最小水力梯度的权重系数。
进一步的，基坑规模越大，ξ取小值，基坑规模越小，ξ取大值。
进一步的，所述最大水力梯度的计算公式为
进一步的，所述最小水力梯度的计算公式为
进一步的，所述最长流经值的计算公式为lmax＝hd+he+R+ro。
进一步的，所述最短流经值的计算公式为lmin＝R+hw+2hd。
与现有技术相比，本发明提供的基坑定水头涌水量计算方法，采用计算公式
而非经验公式，原理易懂，计算方法简单；同时，运用基坑内外水头差与地下水流经的不同路径比值计算得出最大水力梯度值和最小水力梯度值，再采用修正系数对最大水力梯度值和最小水力梯度值进行修正，并加权平均得到的平均水力梯度
并与有限元计算结果进行对比，得到涌水量Q值，使计算结果吻合度较高，提高计算准确性。
附图说明
图1是本发明提供的基坑定水头涌水量计算方法的渗流分布示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照图所示，为本发明提供的较佳实施例。
基坑定水头涌水量计算方法，具体步骤如下：
(1)、根据设计图纸，分别确定hw10值、hd20值以及he30值，hw10为地下水位线至基坑的深度，hd20为基坑底至截水帷幕的底部的距离，he30为截水帷幕的底部至基岩的距离；
(2)、根据地下水位下降的影响半径R以及基坑等效半径ro，结合步骤(1)的各个数值，得出最长流经值与最短流经值；
(3)、hw10除于最短流经值，得出最大水力梯度，hw10除于最长流经值，得出最小水力梯度；
(4)、根据最大水力梯度的权重系数ξ、最小水力梯度相对应的权重系数1-ξ，结合步骤(3)的最大水力梯度值以及最小水力梯度值，得出基坑底含水层的平均水力梯度
(5)、根据基坑底渗流面积A以及含水层的渗透系数keq，结合步骤(4)的基坑底含水层的平均水力梯度
得出绕止水帷幕底渗入基坑内的涌水量Q。
上述的基坑定水头涌水量计算方法，采用计算公式
而非经验公式，原理易懂，计算方法简单；同时，运用基坑内外水头差与地下水流经的不同路径比值计算得出最大水力梯度值和最小水力梯度值，再采用修正系数对最大水力梯度值和最小水力梯度值进行修正，并加权平均得到的平均水力梯度
并与有限元计算结果进行对比，得到涌水量Q值，使计算结果吻合度较高，提高计算准确性。
涌水量Q的计算公式为
基于达西稳定渗流理论的基本原理，原理简单易懂，便于对涌水量Q的理解与计算。
达西定律中，通过某一断面的涌水量Q等于流速v与过水断面A的乘积，即Q＝Av，而流速v＝ki，i为水力坡度，k为渗透系数；因此，水力梯度i的计算与修正，极大影响涌水量Q值。
基坑位于含水层中，含水层的等效渗透系数的计算公式为
将keq值带入涌水量Q的计算公式且替换公式中的k值，即
实现多层含水层的等效渗透系数的计算。
hi是指分层土层的厚度。
keq值指的是在垂直层理方向的等效渗透系数。
当具有多层含水层时，等效为单一土层计算keq值。
垂直层理方向的渗透系数具有两个特性，其一，总水头等于各个分水头的损失之和；其二，各层渗流量相等。
平均水力梯度的计算公式为
其中0.5≤ξ≤0.8，且
ξ为最大水力梯度的权重系数，1-ξ为最小水力梯度的权重系数；根据权重系数对平均水力梯度进行修正，从而保证涌水量Q值的准确性。
基坑规模越大，ξ取小值，基坑规模越小，ξ取大值。
最大水力梯度的计算公式为
实现对最大水力梯度的计算，并且计算原理简单易懂。
最小水力梯度的计算公式为
实现对最小水力梯度的计算，并且计算原理简单易懂。
最长流经值的计算公式为lmax＝hd+he+R+ro；实现对最长流经值的计算，并且计算原理简单易懂。
最短流经值的计算公式为lmin＝R+hw+2hd；实现对最短流经值的计算，并且计算原理简单易懂。
R为地下水位下降的影响半径。
ro为基坑等效半径。
A为基坑底渗流面积。
hd20为基坑底至截水帷幕的底部的距离。
he30为截水帷幕的底部至含水层底部的距离。
hw10为截水帷幕顶部至基坑底的距离。
对于围护结构60未深入隔水层、含水层为潜水层、远方地层无限补给水，坑内水位保持不变。
当地下水处于稳定渗流状态时，根据流线40与渗流场边界的关系(当渗流场边界为不透水边界时，流网中的流线40和已知边界正交)，其渗流场流网分布如图1所示，其最长流经与最短流经的分别为lmax和lmin。
当地下水处于稳定渗流状态时，根据流线40与等势线50关系，分布如图1所示。
包括不透水层70，实现涌水量在某一断面进行涌水量Q的计算。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基坑定水头涌水量计算方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)、根据设计图纸，分别确定hw值、hd值以及he值，hw为地下水位线至基坑的深度，hd为基坑底至截水帷幕的底部的距离，he为截水帷幕的底部至基岩的距离；
(2)、根据地下水位下降的影响半径R以及基坑等效半径ro，结合步骤(1)的各个数值，得出最长流经值与最短流经值；
(3)、hw除于最短流经值，得出最大水力梯度，hw除于最长流经值，得出最小水力梯度；
(4)、根据最大水力梯度的权重系数ξ、最小水力梯度相对应的权重系数1-ξ，结合步骤(3)的最大水力梯度值以及最小水力梯度值，得出基坑底含水层的平均水力梯度
(5)、根据基坑底渗流面积A以及含水层的渗透系数keq，结合步骤(4)的基坑底含水层的平均水力梯度
得出绕止水帷幕底渗入基坑内的涌水量Q。
2.如权利要求1所述的基坑定水头涌水量计算方法，其特征在于，所述涌水量Q的计算公式为
3.如权利要求2所述的基坑定水头涌水量计算方法，其特征在于，所述基坑位于含水层中，所述含水层的等效渗透系数的计算公式为
将keq值带入所述涌水量Q的计算公式且替换公式中的k值，即
4.如权利要求3所述的基坑定水头涌水量计算方法，其特征在于，当具有多层含水层时，等效为单一土层计算keq值。
5.如权利要求1-4任意一项所述的基坑定水头涌水量计算方法，其特征在于，所述平均水力梯度的计算公式为
其中0.5≤ξ≤0.8，且
所述ξ为最大水力梯度的权重系数，所述1-ξ为最小水力梯度的权重系数。
6.如权利要求5所述的基坑定水头涌水量计算方法，其特征在于，基坑规模越大，ξ取小值，基坑规模越小，ξ取大值。
7.如权利要求1-4任意一项所述的基坑定水头涌水量计算方法，其特征在于，所述最大水力梯度的计算公式为
8.如权利要求1-4任意一项所述的基坑定水头涌水量计算方法，其特征在于，所述最小水力梯度的计算公式为
9.如权利要求1-4任意一项所述的基坑定水头涌水量计算方法，其特征在于，所述最长流经值的计算公式为lmax＝hd+he+R+ro。
10.如权利要求1-4任意一项所述的基坑定水头涌水量计算方法，其特征在于，所述最短流经值的计算公式为lmin＝R+hW+2hd。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112926111A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 中国地质大学（武汉） | 一种基于改进阻力系数法的悬挂式帷幕基坑渗流计算方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103225296A (zh) * | 2013-05-17 | 2013-07-31 | 青岛理工大学 | 一种确定抽水型岩溶塌陷致塌临界地下水位的方法 |
| KR101366057B1 (ko) * | 2012-10-26 | 2014-02-26 | 한국지질자원연구원 | 현장 포화 수리전도도 측정기 |
| CN104141294A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-12 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 基坑支护止水体系缺陷引发土体渗透破坏的判断方法 |
| CN105297752A (zh) * | 2015-10-13 | 2016-02-03 | 上海交通大学 | 止水帷幕作用下定水位抽水时降水井抽水量的确定方法 |
| CN108090291A (zh) * | 2017-12-23 | 2018-05-29 | 北京地矿工程建设有限责任公司 | 一种预测承压水悬挂式帷幕基坑涌水量的计算方法 |
| CN108549774A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-18 | 中南大学 | 非均质承压水层悬挂式帷幕基坑定水位抽水量的确定方法 |
| CN109213966A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-15 | 深圳市工勘岩土集团有限公司 | 悬挂式截水帷幕绕渗涌水量计算方法 |
| CN109898534A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-06-18 | 东南大学 | 一种高承压水地层深大基坑多梯次减压降水控制方法 |
| CN110055989A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-26 | 中南大学 | 基于三维降深的悬挂式帷幕承压水基坑抽水量确定方法 |
-
2019
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101366057B1 (ko) * | 2012-10-26 | 2014-02-26 | 한국지질자원연구원 | 현장 포화 수리전도도 측정기 |
| CN103225296A (zh) * | 2013-05-17 | 2013-07-31 | 青岛理工大学 | 一种确定抽水型岩溶塌陷致塌临界地下水位的方法 |
| CN104141294A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-12 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 基坑支护止水体系缺陷引发土体渗透破坏的判断方法 |
| CN105297752A (zh) * | 2015-10-13 | 2016-02-03 | 上海交通大学 | 止水帷幕作用下定水位抽水时降水井抽水量的确定方法 |
| CN108090291A (zh) * | 2017-12-23 | 2018-05-29 | 北京地矿工程建设有限责任公司 | 一种预测承压水悬挂式帷幕基坑涌水量的计算方法 |
| CN108549774A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-18 | 中南大学 | 非均质承压水层悬挂式帷幕基坑定水位抽水量的确定方法 |
| CN109213966A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-15 | 深圳市工勘岩土集团有限公司 | 悬挂式截水帷幕绕渗涌水量计算方法 |
| CN109898534A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-06-18 | 东南大学 | 一种高承压水地层深大基坑多梯次减压降水控制方法 |
| CN110055989A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-26 | 中南大学 | 基于三维降深的悬挂式帷幕承压水基坑抽水量确定方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘庆方等: "考虑围护结构隔水作用的基坑涌水量计算", 《隧道建设》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112926111A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 中国地质大学（武汉） | 一种基于改进阻力系数法的悬挂式帷幕基坑渗流计算方法 |
| CN112926111B (zh) * | 2021-01-25 | 2023-05-12 | 中国地质大学（武汉） | 一种基于改进阻力系数法的悬挂式帷幕基坑渗流计算方法 |
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