基坑降水设计中水文地质参数计算方法分析探讨

基坑降水设计中水文地质参数计算方法分析探讨

淮安市水利勘测设计研究院有限公司223001

摘要:在基坑降水设计当中,通常会使用影响半径R以及渗透系数K,在本文中,将就基坑降水设计中水文地质参数计算方法进行一定的研究。

关键词:基坑降水设计;水文地质参数;计算方法

1引言

在基坑降水方案中,影响半径R以及渗透系数K是经常应用到的水文地质参数,能够获得同实际情况较为接近的参数,将直接对降水设计方案的可行性产生影响。在本研究中,将潜水含水层的完整井作为讨论重点。

2物理意义

在基坑降水设计当中,首先需要对基坑的总出水量进行计算,该参数十分关键,其同实际情况是否符合,将直接影响到水位预测结果可靠性以及降水井设计的合理性。目前,相关研究人员在基坑出水量计算当中更多以“等代大井法”进行计算,即对块状坑按照面积相等的方式计算。渗透系数K的意义,即是岩土透水性的强弱,当该系数值越大时,则将具有更强的透水性,反之较弱。这来源于达西定律,在公式v=KJ中,J为水力坡度,v为渗流速度,其中,渗流速度在数值上等于地下水水力坡度处于1情况下的渗流速度,而渗透系数大小则同水层孔隙的形状、连通性以及大小产生影响,且直接关系到水的密度以及粘滞性,通常情况下,水的浓度以及温度变化对渗透系数产生的影响较小,在均质含水层当中,不同方向、地点也将具有相同的渗透系数。而在非均质含水层当中,含水层则同渗透系数各向异性关联,当同一地点间具有不同的水流方向时,其也将具有不同的渗透系数值。

在具体计算中,对半径R产生影响的即是裘布依公式当中的常数,该常数的含义,即在均质无限含水层当中开展定流量的稳定流抽水,其所引起的水位降落漏斗半径为R,降深则为0。抽水井获得的出水量为漏斗以外的地下水径流补给,其中,渗流性能、边界条件、含水层厚度以及补给条件将根据半径R得到综合性的反应,也可以将其想象为一座圆形岛屿,在其中心位置具有一口整井正处于稳定流抽水,无论其中水位具有多大的降深,岛屿四周水位都不会发生变化,而该岛屿的半径就是影响半径,不会因水位降深以及出水量的变化而发生变化。根据其含义,则可以认为在该半径当中,地下水位会在抽水情况影响出现下降情况,而在该半径以外,水位则不会受到影响,即对于均质含水层,该影响半径将无限大。

1870年,AdolphTheim对实际工作当中影响半径的处理问题进行了提出,其认为从井壁到不能够观察水位存在下降点为止,其中水平距离即能够避免影响半径出现较大的误差。在该种情况下,即具有了两种影响范围,首先为理论层面的影响范围,其将扩展到含水层边界;另一种即为实测影响范围,在该范围以外,虽然水位依然存在一定的下降,但从主观角度看来则可以认为其并没有下降。在一定距离位置,其降深值将受到水井降深以及抽水量的控制,对此,实测影响半径即为降深增函数,该方面同库萨金公式较为一致。在自然界当中,并不会轻易遇到能够一直保持常水头的边界,且不会存在能够无限延伸的含水层,即在抽水时间的变化情况下,该影响半径则将扩展到边界位置,只有当抽水量减小、水位具有较小下降幅度时,在到达一定距离之后则不能够以该方式实现降深的量测,而在该距离以外,因抽水导致的水位下降情况则可以忽略不计,从该角度看来,在实际含水层当中,并不存在降深为0的R。

3确定方法

在对影响半径以及渗透系数进行确定时,现场抽水试验是经常使用的方式。在抽水试验当中,其分为单井带观测孔以及单井抽水试验,且能够根据抽水井当中的流量以及水位是否稳定可以分为非稳定流抽水试验以及稳定流抽水试验。在稳定流抽水试验当中,其要求动水位以及抽水量能够在一定小时的实践当中达到相对稳定状态,且不会存在持续下降或者上升的情况。而非稳定流抽水试验则需要根据半对数曲线以及水位降深判定其延续时间,在抽水试验中,需要延续到拐点曲线出现平缓段为止,以此实现稳定水位下降值的推出。而当曲线没有出现拐点情况时,其曲线延伸段在lgt轴上则需要在两个对数周期以上。

在以稳定流带观测孔试验资料时,则可以先通过s-lgr关系的应用做好R的确定,之后通过裘布依公式的应用做好参数K的计算,并可以在观测孔资料的基础上先计算K,之后再计算R。在使用费稳定流试验资料时,则可以通过班对竖直线斜率法以及双对数lgs-lgt的方式对K进行计算。如果仅仅开展了单井抽水试验,在试验当中缺少观测孔资料,则不能够通过裘布依公式同时对R以及K两个参数求出,此时,则可以先通过非稳定流直线斜率法的应用求出K值,之后将其代入到裘布依公式当中对R计算。对此,在开展单井稳定流抽水试验时,不仅需要保证稳定延续时间能够对要求进行满足,且在具体抽水当中也需要按非稳定流试验方式开展观测,在该试验当中,其具有成本低以及操作简单的特征,并因此在工程降水当中具有较多的应用。同时,因潜水含水层抽水同承压含水层间差异的存在,其含水层厚度则会随时间以及距离发生变化,其井附近位置也将处于三维状态。在该种情况下,在使用稳定流公式对渗透系数进行计算时,实测井当中水位降深则需要扣除井周水位突变以及井本身引起的水头损失,为了对抽水井内水头损失进行确定,则需要保证抽水试验在3个落程以内。

4结束语

在上文中,我们对基坑降水设计中水文地质参数计算方法进行了一定的分析,在未来计算中,需要做好上述重点的把握,做好水文地质参数的科学计算。

参考文献:

[1]王新端,常安定,雷真.模糊线性回归在割离井公式反演水文地质参数中的应用[J].西北农林科技大学学报(自然科学版).2011(07)

[2]李伟,骆祖江,张静,李志利,王璐佳.基于现场试验的水文地质参数计算可视化程序设计与应用[J].工程勘察.2014(03)

[3]李伟,赵燕容,朱旭芬,武立军.自动配线法求水文地质参数的优化路径法研究[J].勘察科学技术.2013(02)

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