一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法及系统，涉及建筑工程技术领域，具体步骤为：对基坑场地进行土层划分，获取承压含水层的厚度和渗透系数；获取基坑场地中基坑参数、防渗墙参数以及回灌井参数；确定各个回灌井的水位降深和影响半径；计算天然状态下，基坑外回灌时承压含水层中任一点的水位值，即第一水位值；分别获取回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙外边缘、第二道防渗墙外边缘的距离；计算回灌时防渗墙阻挡作用引起的承压含水层中任一点的水位变化值，即水位差值；基于第一水位值和水位差值获得防渗墙作用下回灌时承压含水层中任一点的水位值。本发明专利技术能够在工程回灌时直接确定承压水位，为工程施工提供了数据支持。工提供了数据支持。工提供了数据支持。

【技术实现步骤摘要】
一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及建筑工程
，更具体的说是涉及一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法及系统。

技术介绍

[0002]现如今城市化的发展导致城市人口急剧增加，地下空间的开发和利用大大增加，如地铁隧道、地下车库、地下室等，由此伴随着许多深大基坑的产生。由于承压水的存在，基坑开挖的过程中常采用井点降水结合防渗墙的方式降低基坑内的承压水水位，以确保基坑的安全开挖。然而，由于承压含水层厚度大，大多数基坑防渗墙无法将承压含水层完全隔断，基坑外承压水位的降低会使土体发生固结，进而产生地表沉降、地面塌陷、建筑物开裂等灾害。为减少降水对周边环境的影响，基坑外地下水回灌是工程中常用的一种措施。由于场地条件和施工等诸多因素的限制，基坑施工过程中观测井数量很少甚至没有，不易了解回灌过程中基坑内外的承压水位变化，而由基坑内外的水位变化引起的地面沉降、土体变形、建筑沉降等隐患也将难以评估。
[0003]而目前工程界常采用数值模拟的方法来确定地下水回灌时，基坑内外的承压水位。王国富等在2017年在《地下空间与工程学报》上发表的《济南轨道交通某深基坑降水与回灌数值分析》。利用数值模拟分析了基坑抽水及回灌过程中地下水位变化，当回灌量约为抽水量的2/3，回灌井距离基坑周围30m时，回灌在整个模拟区域地下水位控制效果最好。但数值模拟求解过程比较复杂，需要花费大量的时间，难以满足现场工程师工作的需要。因此，如何解决目前工程中回灌时无法直接确定承压水位的问题是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法及系统，克服了上述缺陷。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法，具体步骤为：
[0007]对基坑场地进行土层划分，获取承压含水层的厚度和渗透系数；
[0008]获取基坑场地中基坑参数、防渗墙参数以及回灌井参数；
[0009]基于回灌井参数确定各个回灌井的水位降深和影响半径；
[0010]基于回灌井的水位降深和影响半径、回灌井参数，计算天然状态下，基坑外回灌时承压含水层中任一点的水位值，即第一水位值h
rn
(d)；
[0011]分别获取回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙外边缘、第二道防渗墙外边缘的距离；
[0012]基于防渗墙的参数、回灌井的水位降深和影响半径、回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙外边缘、第二道防渗墙外边缘的距离，计算回灌时防渗墙阻挡作用引起的承
压含水层中任一点的水位变化值，即水位差值Δh(d)；
[0013]基于第一水位值h
rn
(d)和水位差值Δh(d)获得防渗墙作用下回灌时承压含水层中任一点的水位值，即第二水位值h
r
(d)。
[0014]可选的，承压含水层的厚度确认采用静力触探法；渗透系数采用抽水试验获取。
[0015]可选的，回灌井参数包括回灌井的位置、数量、深度、半径以及过滤器的长度及位置。
[0016]可选的，回灌井的水位降深的表达式为：
[0017]s
w
＝h0‑
h
rw
；
[0018]式中，h0为承压含水层的初始水位，h
rw
为回灌后回灌井水位。
[0019]可选的，回灌井的影响半径的表达式为：
[0020][0021]式中，s
w
为回灌井的水位降深；k
x
为承压含水层的水平渗透系数。
[0022]可选的，第一水位值h
rn
(d)的表达式为：
[0023][0024]式中，h0为承压含水层的初始水位，h
rw
为回灌后回灌井水位；d为回灌井到承压含水层中待计算水位点的水平距离；r
rw
为回灌井半径；Rr为回灌井的影响半径。
[0025]可选的，水位差值Δh(d)的表达式为：
[0026]当r
rw
≤d≤d1时，Δh(d)为：
[0027][0028]当d2≤d≤d3时，Δh(d)为：
[0029][0030]当d4≤d≤R
r
时，Δh(d)满足以下公式：
[0031][0032]式中，r
rw
为回灌井半径；d为回灌井到承压含水层中待计算水位点的水平距离；d1为回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙外边缘的距离；d2为回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙内边缘的距离；d3为回灌井经过计算点与第二道防渗墙内边缘的距离；d4为回灌井经过待计算水位点与第二道防渗墙外边缘的距离；m
1r
为第一修正系数；c为常数；h0为承压含水层的初始水位，h
rw
为回灌后回灌井水位；ε为防渗墙的阻隔厚度比；d为回灌井到承压含水层中待计算水位点的水平距离；r
rw
为回灌井半径；Rr为回灌井的影响半径；m
2r
为第二修正系数。
[0033]可选的，第二水位值h
r
(d)的表达式为：
[0034][0035]式中，h
rn
(d)为第一水位值；r
rw
为回灌井半径；d为回灌井到承压含水层中待计算水位点的水平距离；d1为回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙外边缘的距离；d2为回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙内边缘的距离；d3为回灌井经过计算点与第二道防渗墙内边缘的距离；d4为回灌井经过待计算水位点与第二道防渗墙外边缘的距离；R
r
为回灌井的影响半径。
[0036]一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定系统，包括：
[0037]参数获取模块：用于获取承压含水层的厚度和渗透系数、基坑参数、防渗墙参数以及回灌井参数；
[0038]第一计算模块，用于根据回灌井参数确定各个回灌井的水位降深和影响半径；
[0039]第二计算模块：用于根据回灌井的水位降深和影响半径、回灌井参数，计算天然状态下，基坑外回灌时承压含水层中任一点的水位值；
[0040]测量模块：用于分别测量回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙外边缘、第二道防渗墙外边缘的距离；
[0041]第三计算模块：用于根据防渗墙的参数、回灌井的水位降深和影响半径、回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙外边缘、第二道防渗墙外边缘的距离，计算回灌时防渗墙阻挡作用引起的承压含水层中任一点的水位变化值；
[0042]第四计算模块，用于根据第一水位值h
rn
(d)和水位差值Δh(d)获得防渗墙作用下回灌时承压含水层中任一点的水位值，即第二水位值h
r
(d)。
[0043]可选的，参数获取模块包括第一参数获取模块和第二参数获取模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法，其特征在于，具体步骤为：对基坑场地进行土层划分，获取承压含水层的厚度和渗透系数；获取基坑场地中基坑参数、防渗墙参数以及回灌井参数；基于回灌井参数确定各个回灌井的水位降深和影响半径；基于回灌井的水位降深和影响半径、回灌井参数，计算天然状态下，基坑外回灌时承压含水层中任一点的水位值，即第一水位值h
rn
(d)；分别获取回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙外边缘、第二道防渗墙外边缘的距离；基于防渗墙的参数、回灌井的水位降深和影响半径、回灌井经过待计算水位点与第一道防渗墙外边缘、第二道防渗墙外边缘的距离，计算回灌时防渗墙阻挡作用引起的承压含水层中任一点的水位变化值，即水位差值Δh(d)；基于第一水位值h
rn
(d)和水位差值Δh(d)获得防渗墙作用下回灌时承压含水层中任一点的水位值，即第二水位值h
r
(d)。2.根据权利要求1所述的一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法，其特征在于，承压含水层的厚度确认采用静力触探法；渗透系数采用抽水试验获取。3.根据权利要求1所述的一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法，其特征在于，回灌井参数包括回灌井的位置、数量、深度、半径以及过滤器的长度及位置。4.根据权利要求1所述的一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法，其特征在于，回灌井的水位降深的表达式为：s
w
＝h0‑
h
rw
；式中，h0为承压含水层的初始水位，h
rw
为回灌后回灌井水位。5.根据权利要求1所述的一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法，其特征在于，回灌井的影响半径的表达式为：式中，s
w
为回灌井的水位降深；k
x
为承压含水层的水平渗透系数。6.根据权利要求1所述的一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法，其特征在于，第一水位值h
rn
(d)的表达式为：式中，h0为承压含水层的初始水位，h
rw
为回灌后回灌井水位；d为回灌井到承压含水层中待计算水位点的水平距离；r
rw
为回灌井半径；Rr为回灌井的影响半径。7.根据权利要求1所述的一种承压含水层在定水位回灌时的水位确定方法，其特征在于，水位差值Δh(d)的表达式为：当r
rw
≤d≤d1时，Δh(d)为：当d2≤d≤d3时，Δh(d)为：
当d4≤d≤R
r
时，Δh(d)满足以下公式：式中，r
rw
为回...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘凯，武永霞，蒋星辰，王轩，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：