CN114486683B - 一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置，试验装置用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的过程，包括：模型试验箱，用于放置模拟基坑的土体；供水与进水系统，与模型试验箱连接，用于为基坑提供初始水位；止水帷幕，用于插入承压含水层砂土层，其中，插入深度为480mm；降水与回灌井系统，与模型试验箱连接，用于模拟基坑内抽水的过程，以及基坑外回灌地下水的过程；水位监测系统，设置在模型试验箱中，用于测量试验过程中地下水水位的变化情况、承压含水层在不同深度处的孔隙水压力，以及抽水和回灌水的流量；本发明克服现有土体渗流模型试验的缺陷，在室内重现基坑内抽水基坑外回灌的情况下地下复杂的渗流场。

Description

一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置

技术领域

本申请涉及建筑工程技术领域，具体而言，涉及一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置。

背景技术

中国沿海地区普遍分布有透水性良好的含水层与透水性较弱的相对弱透水层互层，形成了多层的含水系统。而沿海地区进行地下空间开挖需要降低承压水水位，以避免水位高导致的基坑坑底突涌现象。基坑开挖降水过程中，长时间的水位下降会使砂层以及上覆粘土固结，地表下沉，甚至造成地面塌陷、建筑物倾斜等灾害为了消除基坑降水对基坑周围环境的影响，工程上多采用回灌法来消除此类危害。该法借助于工程措施，将水引渗于地下含水层，补给地下水，从而稳定和抬高局部因基坑降水而降低的地下水位，防止由于地下水位降低而产生不均匀沉降。当抽水井和回灌井共同工作时，基坑内抽水井抽水使得坑内承压水位降至安全水位以下，以确保基坑的安全；基坑外回灌井回灌使得其周边构筑物下承压水位下降较少，从而达到保护环境的目的。基坑内抽水基坑外回灌时对含水层水位的影响机制可通过室内试验获得

经过对现有技术文献检索发现：唐益群和栾长青发表的文章“上海地铁宜山路站室内降水大型模型试验分析”(地下空间与工程学报，2008,(03):483-488)上中在室内缩尺模拟了上海轨道交通9号线宜山路站端头井基坑降水对水位和沉降的影响，其特点为地下连续墙(止水帷幕)的深度在试验过程中始终保持不变；xu等在其发表的文章“Evaluationof the blocking effect of retaining walls on groundwater seepage in aquiferswith different insertion depths.”(Engineering Geology,2014,183:254-264)中利用室内试验模拟了天然状态下条形挡板对渗流场的影响，模拟分析了挡板不同插入深度及挡板不同宽度对水位及沉降的影响。上述试验涉及对实际工程室内模拟及天然状态下条形地下构筑物对渗流场影响的研究，但都未涉及基坑抽灌地下水条件下止水帷幕对地下水渗流阻挡作用的研究。因此有必要在基坑内抽水基坑外回灌的室内试验方法上进行进一步的研究。

发明内容

针对现有技术中的缺陷与不足，本发明的目的是提供一种模拟基坑内抽水基坑外回灌地下水的试验装置及试验方法，用于模拟承压含水层中基坑内抽水和基坑外回灌作用下基坑内和基坑外水位的变化及止水帷幕两侧不同深度含水层水位的变化情况，同时可以模拟不同止水帷幕深度和不同回灌井过滤器长度条件下基坑内抽水基坑外回灌水时基坑内外水位随时间与空间的变化规律。

为了实现上述技术目的，本申请提供了一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置，试验装置用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的过程，包括：

模型试验箱，用于放置模拟基坑的土体，其中，土体由自下而上设置在模型试验箱的承压含水层砂土和隔水层黏土组成；

供水与进水系统，与模型试验箱连接，用于为基坑提供初始水位，其中，土体为饱和固结土体；

止水帷幕，用于插入承压含水层砂土层，其中，插入深度为480mm；

降水与回灌井系统，与模型试验箱连接，用于模拟基坑内抽水的过程，以及基坑外回灌地下水的过程；

水位监测系统，设置在模型试验箱中，用于测量试验过程中地下水水位的变化情况、承压含水层在不同深度处的孔隙水压力，以及抽水和回灌水的流量。

优选地，承压含水层砂土的填筑厚度为600mm；

隔水层黏土的填筑厚度为400mm；

土体按照每50mm一层填筑的方式，均匀夯实制备而成。

优选地，模型试验箱为有机玻璃板制成的无盖的长方体箱体，长3m，宽2.6m，高1.2m，有机玻璃板壁厚为20mm；

模型试验箱的外侧四周上中下位置加装三道钢筋围檩，分别位于距箱体底部300mm、600mm、900mm处；

模型试验箱的四周外壁距底部100mm等间距设置四个孔径50mm的排水孔，排水孔上覆盖有250目钢丝滤网，用于连接排水管，其中，排水管为孔径50mm的软管，通过排水阀门与排水孔相连接。

优选地，供水与进水系统包括供水装置和进水装置；

供水装置由水箱、供水阀门、以及供水管组成；

进水装置由进水总管、进水分管和进水阀门组成；

水箱通过软管及三通接头与供水管相连接；

供水阀门为球型阀，安装于每根供水管上；

进水总管包括四组，每组进水总管的一侧与供水管相连，每组进水总管的另一侧与进水分管通过三通接头连接；

进水分管紧贴有机玻璃箱内侧壁且垂直于模型箱底部，其上端与模型试验箱顶部平齐；

进水阀门为截止阀，设置于进水管总管上。

优选地，水箱由长730mm，宽330mm，高400mm的加厚塑料制成；

供水管为四根直径25mm、壁厚2mm的空心PVC管；

进水总管为环形空心PVC管，直径为50mm，壁厚为2mm；

进水分管为十根等间距分布的PVC管，其分布间距为210mm；每根进水分管长为1150mm，自上而下等距分布有12个直径为8mm的透水孔，透水孔之间的间距为75mm；

每个透水孔上覆盖有250目钢丝滤网，通过胶粘的方式粘结在透水孔上。

优选地，止水帷幕为直径为0.4m，高度为1m，壁厚为5mm的钢制圆筒。

优选地，降水与回灌井系统包括抽水井，回灌井，抽灌水设备，输水管及输水阀门；

抽水井和回灌井由利用防水胶将底部封堵的PVC管制成，长度为1100mm，直径为50mm，壁厚为2mm；

抽水井的出水部分以及回灌井的进水部分由打孔后的PVC管组成，开孔直径为4mm，进、出水开孔沿管壁呈三十四行五列的矩阵分布，且孔的横向间距为9mm，竖向间距为10mm；PVC管的底端400mm的范围作为过滤部分，并包裹有250目钢丝网；

抽灌水设备为抽水泵和蠕动泵，分别安装于抽水井和回灌井内；

输水管为孔径为20mm的软管，包括连接于抽水设备的排水管和连接于回灌设备的进水管，排水管连接于储水箱，进水管连接供水源；

阀门为安装于输水管上，用于控制抽灌水流量。

优选地，水位监测系统包括水位观测井、孔隙水压力计、流量计；

水位观测井由直径50mm、壁厚2mm的PVC管制成，其观测水位部分由打孔后的PVC管组成，内部设有传感器；

水位观测井和孔隙水压力计用于测量试验过程中地下水水位的变化情况以及承压含水层不同深度处的孔隙水压力；

流量计分别设置于抽水井的抽水排水管及回灌井的回灌进水管上，用于测量抽水和回灌水的流量。

优选地，饱和固结土体的制备过程包括：

打开供水阀门，向模型试验箱中供水并观测进水分管水位；当隔水层完全浸湿，且进水分管水位稳定不变，观测井水位稳定在10mm处时，关闭供水阀门，将土层在自重作用下饱和24小时，获得饱和固结土体。

本发明公开了以下技术效果：

本发明克服现有的土体渗流模型试验的缺陷，通过调整止水帷幕插入砂层中的深度、抽水井或回灌井过滤器的长度模拟工程中基坑开挖降水回灌过程中回灌井深度、位置、数量及流量对止水帷幕两侧水位的影响，在室内重现地下复杂的渗流场；

本发明适用于考虑地下水抽灌作用、抽水井与止水帷幕相互位置关系及含水层各向异性的止水帷幕两侧水位差的解析计算方法的验证，为设计的施工提供经验的建议参数，也适用于岩土工程以及水利工程专业的教学与科研。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实例中试验装置结构主面图；

图2是本发明实例中试验装置结构左视图；

图3是本发明实例中试验装置结构俯视图；

图4是本发明实例中试验装置井点布置图；

图5是本发明实例中抽水井结构示意图；

图6是本发明实例中回灌井结构示意图；

其中，1为模型试验箱，2为止水帷幕，3为水箱，4为供水阀门，5为供水管，6为进水总管，7为进水分管，8为进水阀门，9为抽水井，10为回灌井，11为水位观测井，12为孔隙水压力计，13为排水管，14为排水阀门，15为钢筋围檩，16为输水管，17为输水阀门，18为抽水泵，19为蠕动泵，20为流量计。

具体实施方式

下为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1-6所示，本发明提供了一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置，试验装置用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的过程，包括：

模型试验箱1，用于放置模拟基坑的土体，其中，土体由自下而上设置在模型试验箱1的承压含水层砂土和隔水层黏土组成，承压含水层砂土由粒径为0.25mm-2mm的粗砂和粒径为0.1-0.25mm的细砂组成，隔水层黏土为粒径小于0.005mm的黏性土；

供水与进水系统，与模型试验箱1连接，用于为基坑提供初始水位，其中，土体为饱和固结土体；

止水帷幕2，用于插入承压含水层砂土层，其中，插入深度为480mm；

降水与回灌井系统，与模型试验箱1连接，用于模拟基坑内抽水的过程，以及基坑外回灌地下水的过程；

水位监测系统，设置在模型试验箱1中，用于观察和测量试验过程中地下水水位的变化情况、承压含水层在不同深度处的孔隙水压力，以及抽水和回灌水的流量。

进一步优选地，承压含水层砂土的填筑厚度为600mm；

隔水层黏土的填筑厚度为400mm；

土体按照每50mm一层填筑的方式，均匀夯实制备而成。

进一步优选地，模型试验箱1为有机玻璃板制成的无盖的长方体箱体，长3m，宽2.6m，高1.2m，有机玻璃板壁厚为20mm；

模型试验箱1的外侧四周上中下位置加装三道钢筋围檩15，分别位于距箱体底部300mm、600mm、900mm处；

模型试验箱1的四周外壁距底部100mm等间距设置四个孔径50mm的排水孔，排水孔上覆盖有250目钢丝滤网，用于连接排水管13，其中，排水管13为孔径50mm的软管，通过排水阀门14与排水孔相连接。

进一步优选地，供水与进水系统包括供水装置和进水装置；

供水装置由水箱3、供水阀门4、以及供水管5组成；

进水装置由进水总管6、进水分管7和进水阀门8组成；

水箱3通过软管及三通接头与供水管5相连接；

供水阀门4为球型阀，安装于每根供水管5上；

进水总管6包括四组，每组进水总管6的一侧与供水管5相连，每组进水总管6的另一侧与进水分管7通过三通接头连接；

进水分管7紧贴有机玻璃箱内侧壁且垂直于模型箱底部，其上端与模型试验箱顶部平齐；

进水阀门8为截止阀，设置于进水管总管6上。

进一步优选地，水箱3由长730mm，宽330mm，高400mm的加厚塑料制成；

供水管5为四根直径25mm、壁厚2mm的空心PVC管；

进水总管6为环形空心PVC管，直径为50mm，壁厚为2mm；

进水分管7为十根等间距分布的PVC管，其分布间距为210mm；每根进水分管7长为1150mm，自上而下等距分布有12个直径为8mm的透水孔，透水孔之间的间距为75mm；

每个透水孔上覆盖有250目钢丝滤网，通过胶粘的方式粘结在透水孔上。

进一步优选地，止水帷幕2为直径为0.4m，高度为1m，壁厚为5mm的钢制圆筒。

进一步优选地，降水与回灌井系统包括抽水井9，回灌井10，抽灌水设备，输水管16及输水阀门17；

抽水井9和回灌井10由利用防水胶将底部封堵的PVC管制成，长度为1100mm，直径为50mm，壁厚为2mm；

抽水井9的出水部分以及回灌井10的进水部分由打孔后的PVC管组成，开孔直径为4mm，进、出水开孔沿管壁呈三十四行五列的矩阵分布，且孔的横向间距为9mm，竖向间距为10mm；PVC管的底端400mm的范围作为过滤部分，并包裹有250目钢丝网；

抽灌水设备为抽水泵18和蠕动泵19，分别安装于抽水井9和回灌井10内；

输水管16为孔径为20mm的软管，包括连接于抽水设备的排水管和连接于回灌设备的进水管，排水管连接于储水箱，进水管连接供水源；

输水阀门17为安装于输水管16上，用于控制抽灌水流量。

进一步优选地，水位监测系统包括水位观测井11、孔隙水压力计12、流量计20；

水位观测井11由直径50mm、壁厚2mm的PVC管制成，其观测水位部分由打孔后的PVC管组成，内部设有传感器；

水位观测井11和孔隙水压力计12用于测量试验过程中地下水水位的变化情况以及承压含水层不同深度处的孔隙水压力；

流量计20分别设置于抽水井9的抽水排水管及回灌井10的回灌进水管上，用于测量抽水和回灌水的流量。

进一步优选地，抽水井9的编号为P1-P3，回灌井10的编号为R1-R3，水位观测井11的编号为G1-G8，其中，

在止水帷幕2的内部中心点处设置抽水井P2，沿垂直方向在P2两侧135mm处分别设置抽水井P1和P3；

沿中心点水平方向-325mm，195mm，250mm，420mm，820mm，1420mm，1850mm处分别设置观测井G7、G1-G6；

沿中心点垂直方向-235mm处设置观测井G8；

分别在P1-P3沿水平方向610mm处设置回灌井R1-R3；

在基坑中心点沿水平负方向，距离止水帷幕两侧35mm的位置，分别在承压含水层深度50mm，150mm，250mm，350mm，450mm，550mm处各设置一个孔隙水压力计。

进一步优选地，饱和固结土体的制备过程包括：

打开供水阀门4，向模型试验箱1中供水并观测进水分管水位；当隔水层完全浸湿，且进水分管水位稳定不变，观测井水位稳定在10mm处时，关闭供水阀门4，将土层在自重作用下饱和24小时，获得饱和固结土体。

实施例1：本实施例提供一种基坑内抽水时基坑外回灌的室内模拟试验方法，通过该方法进行试验按以下步骤操作：

第一步，制备承压含水层砂土和隔水层黏土。

制备承压含水层砂土：取粒径为0.25mm-2mm的粗砂和粒径为0.1-0.25mm的细砂按比例制备成试验用的承压含水层砂土；之后取粒径小于0.005mm的黏性土制备隔水层。

第二步，铺设土层，布置井点系统。

分层铺设土层：将承压含水层砂土和隔水层黏土自下而上分层填筑到试验装置的模型试验箱1中，按照每50mm一层填筑的方式，用木板均匀夯实；承压含水层砂土填筑厚度为600mm；隔水层黏土填筑厚度为400mm。

试验装置由模型试验箱1，供水与进水系统，止水帷幕2，降水与回灌井系统和水位监测系统组成。

模型试验箱1是有机玻璃板制成的无盖的长方体箱体，长3m，宽2.6m，高1.2m，有机玻璃板壁厚为20mm；外侧四周上中下位置加装三道钢筋围檩15，分别位于距箱体底部300mm、600mm、900mm处；有机玻璃箱四周外壁距底部100mm等间距设置4个孔径50mm的排水孔，排水孔上覆盖有250目钢丝滤网，可连接排水管13。排水管13为孔径50mm的软管，通过排水阀门14与排水孔相连接。

供水与进水系统包括供水装置和进水装置。供水装置由水箱3、供水阀门4、以及供水管5组成。水箱3为长730mm，宽330mm，高400mm的加厚塑料制成，通过软管及三通接头与供水管5相连接；供水管5为四根直径25mm、壁厚2mm的空心PVC管；供水阀门4为球型阀，安装于每根供水管5上。进水装置由进水总管6、进水分管7和进水阀门8组成。进水总管6为环形空心PVC管，直径为50mm，壁厚为2mm，共4组，每组进水总管一侧与供水管5相连，另一侧与进水分管7通过三通接头连接；进水分管7为十根等间距分布的PVC管，其分布间距为210mm；每根分管长均为1150mm，且自上而下等距分布有12个直径为8mm的透水孔，透水孔之间的间距为75mm；透水孔上覆盖有250目钢丝滤网，通过胶粘的方式粘结在透水孔上；进水分管7紧贴有机玻璃箱内侧壁且垂直于模型箱底部，其上端与模型试验箱顶部平齐；进水阀门8为截止阀，设置于进水管总管6上。

止水帷幕2为直径为0.4m，高度为1m，壁厚为5mm的钢制圆筒，止水帷幕2插入承压含水层砂土层的深度为480mm。

降水与回灌井系统包括抽水井9，回灌井10，抽灌水设备，输水管16及输水阀门17。抽水井9和回灌井10由利用防水胶将底部封堵的PVC管制成，长度为1100mm，直径为50mm，壁厚为2mm。抽水井9的出水部分以及回灌井10的进水部分由打孔后的PVC管组成，开孔直径为4mm，进、出水开孔沿管壁呈三十四行五列的矩阵分布，且孔的横向间距为9mm，竖向间距为10mm；用记号笔从底端标出400mm的范围作为管的过滤部分，该PVC管外面包裹250目钢丝网；抽灌水设备为15W抽水泵18和15W蠕动泵19，分别安装于抽水井9和回灌井10内；输水管16为孔径为20mm的软管，包括连接于抽水设备的排水管和连接于回灌设备的进水管，的排水管连接于储水箱，的进水管连接供水源；输水阀门17为安装于输水管16上，用于控制抽灌水流量。

水位监测系统包括水位观测井11、孔隙水压力计12以及流量计20。水位观测井11由直径50mm、壁厚2mm的PVC管制成，其观测水位部分由打孔后的PVC管组成，内部设有传感器；水位观测井11及孔隙水压力计12通过数据采集仪与计算机相连，用于测量试验过程中地下水水位的变化情况以及承压含水层不同深度处的孔隙水压力；流量计20分别设置于抽水井9的抽水排水管及回灌井10的回灌进水管上，用于测量抽水和回灌水的流量。

本实施例还包括井点系统，是指上述抽水与回灌井系统中的抽水井9和回灌井10，水位监测系统中的水位观测井11和孔隙水压力计12。抽水井9的编号为P1-P3，回灌井10的编号为R1-R3，水位观测井11的编号为G1-G8。本实施例中，在基坑内部即止水帷幕内部中心点处设置抽水井P2，沿垂直方向在P2两侧135mm处分别设置抽水井P1和P3；沿中心点水平方向-325mm，195mm，250mm，420mm，820mm，1420mm，1850mm处分别设置观测井G7、G1-G6；沿中心点垂直方向-235mm处设置观测井G8；分别在P1-P3沿水平方向610mm处设置回灌井R1-R3；在基坑中心点沿水平负方向，距离止水帷幕两侧35mm的位置，分别在承压含水层深度50mm，150mm，250mm，350mm，450mm，550mm处各设置一个孔隙水压力计。井点系统的具体位置如图4所示。

第三步，土体饱和固结，设定初始水位：

打开供水阀门4，向模型试验箱1中供水并观测进水分管水位；当隔水层完全浸湿，且进水分管水位稳定不变，观测井水位稳定在10mm处时，关闭供水阀门4。随后土层在自重作用下饱和24小时。

第四步，进行基坑内抽水基坑外回灌水试验：

(1)打开抽水泵18，通过基坑内的抽水井9抽水；同时开启供水阀门4，控制水量使模型试验箱四周供水分管水位保持在10mm不变；

(2)持续抽水3小时，直至通过观测井观测到水位稳定后，开启蠕动泵19，通过基坑外回灌井10进行回灌；

(3)试验过程中，观测并记录观测井4测得的地下水水位、孔隙水压力计12测得的孔隙水压力以及流量计20测得的抽水量、回灌量等数据。

第五步，不同止水帷幕深度下基坑内抽水基坑外回灌试验：

(1)挖出试验模型箱中的土体；改变止水帷幕插入承压含水层深度分别为0、120mm、240mm、360mm和480mm；

(2)重复第二步和第三步，进行不同止水帷幕插入深度下的抽灌水试验。

第六步，不同回灌井过滤器长度下基坑内抽水基坑外回灌试验：

(1)挖出试验模型箱中的土体；改变回灌井过滤器即过滤部分的长度，使过滤部分的长度分别为240mm、360mm、480mm；

(2)重复第二步和第三步，进行不同回灌井过滤器长度下的抽灌水试验。

通过上述实施例，能够模拟基坑内抽水基坑外回灌的过程，获得抽水以及回灌过程中地下水位的变化情况，同时，可以研究不同止水帷幕插入深度与不同回灌井过滤器长度对水以及回灌过程中地下水水位变化的影响，克服了现有的室内试验装置难以模拟承压含水层中基坑降水的缺陷。

Claims (7)

1.一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置，其特征在于，所述试验装置用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的过程，包括：

模型试验箱(1)，用于放置模拟基坑的土体，其中，所述土体由自下而上设置在所述模型试验箱(1)的承压含水层砂土和隔水层黏土组成，所述承压含水层砂土由粒径为0.25mm-2mm的粗砂和粒径为0.1-0.25mm的细砂组成，所述隔水层黏土为粒径小于0.005mm的黏性土；

供水与进水系统，与所述模型试验箱(1)连接，用于为所述基坑提供初始水位，其中，所述土体为饱和固结土体；

止水帷幕(2)，用于插入所述承压含水层砂土层，其中，插入深度为480mm；

降水与回灌井系统，与所述模型试验箱(1)连接，用于模拟所述基坑内抽水的过程，以及所述基坑外回灌地下水的过程；

水位监测系统，设置在所述模型试验箱(1)中，用于观察和测量试验过程中地下水水位的变化情况、所述承压含水层在不同深度处的孔隙水压力，以及抽水和回灌水的流量；

所述供水与进水系统包括供水装置和进水装置；

所述供水装置由水箱(3)、供水阀门(4)、以及供水管(5)组成；

所述进水装置由进水总管(6)、进水分管(7)和进水阀门(8)组成；

所述水箱(3)通过软管及三通接头与所述供水管(5)相连接；

所述供水阀门(4)为球型阀，安装于每根所述供水管(5)上；

所述进水总管(6)包括四组，每组所述进水总管(6)的一侧与所述供水管(5)相连，每组所述进水总管(6)的另一侧与所述进水分管(7)通过三通接头连接；

所述进水分管(7)紧贴有机玻璃箱内侧壁且垂直于模型箱底部，其上端与模型试验箱顶部平齐；

所述进水阀门(8)为截止阀，设置于所述进水总管(6)上；

所述降水与回灌井系统包括抽水井(9)，回灌井(10)，抽灌水设备，输水管(16)及输水阀门(17)；

所述抽水井(9)和所述回灌井(10)由利用防水胶将底部封堵的PVC管制成，长度为1100mm，直径为50mm，壁厚为2mm；

所述抽水井(9)的出水部分以及所述回灌井(10)的进水部分由打孔后的PVC管组成，开孔直径为4mm，进、出水开孔沿管壁呈三十四行五列的矩阵分布，且孔的横向间距为9mm，竖向间距为10mm；所述PVC管的底端400mm的范围作为过滤部分，并包裹有250目钢丝网；

所述抽灌水设备为抽水泵(18)和蠕动泵(19)，分别安装于所述抽水井(9)和所述回灌井(10)内；

所述输水管(16)为孔径为20mm的软管，包括连接于抽水设备的排水管和连接于回灌设备的进水管，所述排水管连接于储水箱，所述进水管连接供水源；

所述输水阀门(17)为安装于所述输水管(16)上，用于控制抽灌水流量；

所述水位监测系统包括水位观测井(11)、孔隙水压力计(12)、流量计(20)；

所述水位观测井(11)由直径50mm、壁厚2mm的PVC管制成，其观测水位部分由打孔后的PVC管组成，内部设有传感器；

所述水位观测井(11)和所述孔隙水压力计(12)用于测量试验过程中地下水水位的所述变化情况以及承压含水层不同深度处的所述孔隙水压力；

所述流量计(20)分别设置于所述抽水井(9)的抽水排水管及所述回灌井(10)的回灌进水管上，用于测量抽水和回灌水的流量；

进行基坑内抽水基坑外回灌水试验：

(1)打开抽水泵(18)，通过基坑内的抽水井(9)抽水；同时开启供水阀门(4)，控制水量使模型试验箱四周供水分管水位保持在10mm不变；

(2)持续抽水3小时，直至通过观测井观测到水位稳定后，开启蠕动泵(19)，通过基坑外回灌井(10)进行回灌；

(3)试验过程中，观测并记录观测井(11)测得的地下水水位、孔隙水压力计(12)测得的孔隙水压力以及流量计(20)测得的抽水量、回灌量等数据。

2.根据权利要求1所述一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置，其特征在于：

所述承压含水层砂土的填筑厚度为600mm；

所述隔水层黏土的填筑厚度为400mm；

所述土体按照每50mm一层填筑的方式，均匀夯实制备而成。

3.根据权利要求2所述一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置，其特征在于：

所述模型试验箱(1)为有机玻璃板制成的无盖的长方体箱体，长3m，宽2.6m，高1.2m，有机玻璃板壁厚为20mm；

所述模型试验箱(1)的外侧四周上中下位置加装三道钢筋围檩(15)，分别位于距箱体底部300mm、600mm、900mm处；

所述模型试验箱(1)的四周外壁距底部100mm等间距设置四个孔径50mm的排水孔，排水孔上覆盖有250目钢丝滤网，用于连接排水管(13)，其中，所述排水管(13)为孔径50mm的软管，通过排水阀门(14)与所述排水孔相连接。

4.根据权利要求3所述一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置，其特征在于：

所述水箱(3)由长730mm，宽330mm，高400mm的加厚塑料制成；

所述供水管(5)为四根直径25mm、壁厚2mm的空心PVC管；

所述进水总管(6)为环形空心PVC管，直径为50mm，壁厚为2mm；

所述进水分管(7)为十根等间距分布的PVC管，其分布间距为210mm；每根所述进水分管(7)长为1150mm，自上而下等距分布有12个直径为8mm的透水孔，透水孔之间的间距为75mm；

每个所述透水孔上覆盖有250目钢丝滤网，通过胶粘的方式粘结在所述透水孔上。

5.根据权利要求4所述一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置，其特征在于：

所述止水帷幕(2)为直径为0.4m，高度为1m，壁厚为5mm的钢制圆筒。

6.根据权利要求5所述一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置，其特征在于：

所述抽水井(9)的编号为P1-P3，所述回灌井(10)的编号为R1-R3，所述水位观测井(11)的编号为G1-G8，其中，

在所述止水帷幕(2)的内部中心点处设置抽水井P2，沿垂直方向在P2两侧135mm处分别设置抽水井P1和P3；

沿中心点水平方向-325mm，195mm，250mm，420mm，820mm，1420mm，1850mm处分别设置观测井G7、G1-G6；

沿中心点垂直方向-235mm处设置观测井G8；

分别在P1-P3沿水平方向610mm处设置回灌井R1-R3；

在基坑中心点沿水平负方向，距离止水帷幕两侧35mm的位置，分别在承压含水层深度50mm，150mm，250mm，350mm，450mm，550mm处各设置一个孔隙水压力计。

7.根据权利要求6所述一种用于模拟基坑内抽水和基坑外回灌地下水的试验装置，其特征在于：

所述饱和固结土体的制备过程包括：

打开供水阀门(4)，向所述模型试验箱(1)中供水并观测进水分管水位；当所述隔水层完全浸湿，且进水分管水位稳定不变，观测井水位稳定在10mm处时，关闭所述供水阀门(4)，将所述土层在自重作用下饱和24小时，获得所述饱和固结土体。