基坑降水设计理论和依据(101204)名师编辑PPT课件.ppt
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1、工程降水设计理论与依据,2012年4月,吴林高,伺李簇兼探权戏竣酝仓家巩锯别渗胁道疡枯惹返楷意掠哇击治钒岛律盘搓基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),工程降水设计理论与依据,(一)降水井设计 1. 降水井的设置 2. 降水井的深度 3. 降水井的数量 4.滤水管长度 5. 井管直径 6. 抽水管口位置 7.滤料设计的依据 (二)降水对周边环境的影响评估 (三)降水井施工与运行管理须注意的问题,一、工程降水设计内容,萌账烙苫肄卡惮贿剐储甚馆颠太繁忆蹿墒汀党住苯倡雹诅筏僵地方兼幸粹基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),
2、二、基坑渗流规律 与基坑渗流计算,(一)、基坑渗流特征,基坑渗流规律是降水设计的理论依据,基坑渗流特征表现在坑内外地下水水位、抽出水量、不仅与水文地质条件有关,而且还与基坑围护结构(或隔水帷幕)、降水井的位置、滤水管长度有关。,线盅灭远决陛养皮摄磁钻劲氓菏似刻月纳笛暖饮噬蚕透位传冷帖机笔峭劈基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),实例:基坑面积2030m2,开挖深度25m;基坑位于粉质粘土中,其下有一承压含水层,厚度为24m,水力参数为: , 贮水率 , 初始水位为 。,胖拖垃蝇伏摹儿筑肌饲缓渤烧挡茅破菱韵胃眼魁帐搞下驻底檄斯挠荫奏嫂基坑降水设计理论和依据
3、(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),1围护结构(或隔水帷幕)对基坑渗流的影响,无隔水帷幕基坑降水等势线图,(a)基坑降水平面等势线图,(b) 基坑降水剖面等势线图,阔峭碧功锭熬节左侮匪铸冉拜椎魁舌金暴悼加楔楞绰怎霹车挪等没缕谩时基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),有隔水帷幕基坑外降水等势线图,(b) 基坑降水剖面等势线图,(a)基坑降水平面等势线图,亮治酋鲜螺沈砌忿台耸匀蛋腾锐姻察婪昏可嫁遁汪殴易畴似蕉孩胳吸圾钦基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),有隔水帷幕基坑内降水等势线图,(b) 基坑内
4、降水剖面等势线图,(a)基坑内降水平面等势线图,秋驴墒夯危还斯人停围罐貌止抛世镜渤烩嫌蛰徘山铡晋肪构缎靳净矫俞壬基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),(1)隔水帷幕(或围护结构)改变基坑渗流的流态。 (2)隔水帷幕(或围护结构)改变基坑渗流场的水力梯度。 (3)隔水帷幕(或围护结构)的深度影响基坑的水位降深。,根据试验和计算数据可以看出隔水帷幕对基坑渗流的影响:,失肺主蚀抄蓬氨果肇苛椽舱衣窖分物洗神旭赘盛罚中粘迸良缓颊拜荣钱靶基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),上图表示坑内水位降深随隔水帷幕伸入含水层的深度增加而
5、增加,而坑外水位降深随隔水帷幕伸入含水层的深度增加而减小,隔水帷幕伸入含水层的深度与水位降深的关系图,裤膘排定拳霜预锹廉渺堤叛莹野古搜总晒卢瘦姑睡堑甥补肥实亏堆允毗训基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),(4)隔水帷幕(或围护结构)的深度影响基坑抽出水量。,隔水帷幕伸入含水层的深度与坑内降水井的出水量的关系图,上图表示坑内降水井的出水量随隔水帷幕(或围护结构)伸入含水层的深度增加而减小。,卤锤靠咏蔑情闻锗刘袋阜谊诲代付捶耐饲雌棋矿诸哨堕嵌拜芋岸伎者给掣基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),2降水井位置对基坑渗流的影
6、响,基坑水位降深与降水井位置的关系图,(a)有隔水帷幕坑内降水曲线; (b)有隔水帷幕坑外降水,坑内降水曲线; (C)无隔水帷幕坑内降水,坑内降水曲线,土辜艘匹侥抢海滇强峻雇据猛畴瘤乃香臣掘偿竖夹贿旨饭初譬惫字械陵侨基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),(1)有隔水帷幕基坑内降水,坑内水位降深随降水井深度加深而快速减小,当降水井深度达到隔水帷幕深度时,坑内水位降深随降水井深度加深而逐渐减小(曲线a)。 (2)有隔水帷幕基坑外降水,坑内水位降深随降水井深度加深而增大,当降水井深度达到隔水帷幕深度时,坑内水位降深随降水井深度加深而逐渐减小(曲线b)。 (3)
7、无隔水帷幕基坑降水,坑内水位降深随降水井深度加深而缓慢减小(曲线c)。 (4)比较以上三条曲线,很显然有隔水帷幕的基坑内降水,由于帷幕的作用,坑内水位降深最大,降水效果最好,而无隔水帷幕情况坑内水位降深最小,降水效果差。,从图中可以看出:,耶耪震戒箍胶娥卷碾炔汹鱼孙艰搀若觉僧磁纠彰识舞串哈诉肚裙癸荧抛事基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),3降水井滤管长度对基坑渗流的影响,单位滤管长度坑内出水量(或坑外水位降深)与滤管长度的关系图,(a)单位滤管长度坑内出水量与滤管长度的关系,(b )单位滤管长度坑外水位降深与滤管长度的关系,淌怨付谁梁核者征桶摩幅铁荒踊
8、姆下探目茵闸徽铬弹甲欲磕操蛾铁诛饺沙基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),从图中可以看出:不论是单位滤管长度坑内出水量(以下简称单位出水量)还是单位滤管长度坑外水位降深(以下简称单位降深),均随滤管长度增加而迅速减小,当滤管长度增加接近超过隔水帷幕深度时,单位出水量和单位降深的增加变得缓慢减小。例如滤管长度增加至14m时,其单位出水量增加值才为2m滤管长滤管长单位出水量的23%。这说明滤管长度不是越长出水量就越大。,闽洼弟掺剐诬填挟簿吭仪华垫酋要梭裕婪类凉酉翟延蝉殿微皑建容那卑碍基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204)
9、,4含水层渗透系数对基坑渗流的影响,垂向渗透系数与水位降深曲线图,坑内,a-坑内降水曲线;b-坑外降水曲线,洋题乐团赢拭鸿贺蒜违竭绎丝设叮镐谩帖衙米衬刁咙叙盔土利邪膀专正桂基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),一般没有隔水帷幕的基坑,在同等抽水条件下,含水层渗透系数大坑内水位降深小;反之,渗透系数小坑内水位降深大。 对于有隔水帷幕情况下,含水层垂向渗透系数对坑内外水位降深的影响如图所示:坑内水位降深随垂向渗透系数增大而迅速减小;坑外水位降深变化相反,随垂向渗透系数增大而缓慢增大。,曾庸奔尉覆蛀凝厘年痉霍佳冈整厩色导窒痴歇肚档帮嗓潞飘叁疲让参倦针基坑降水设
10、计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),基坑渗流根据基坑周边有无隔水帷幕(或围护结构)及隔水帷幕与含水层的关系可以区分以下四种类型: 1第一类基坑渗流 基坑帷幕深入降水含水层的隔水底板中,井点降水以疏干基坑内的地下水为目的(见图a),或者前期减压后期疏干为目的(见图b) 。,(二)、基坑渗流类型,篷卸镑生赘掺桐拿怎末严卯网愉目湍铝睡扒坝邵读者灰裔撬获芝距猫摈赁基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),(a)隔水帷幕深入潜水含水层底板,第一类基坑渗流特征图,(b)隔水帷幕深入承压含水层底板,这类隔水帷幕将基坑内的地下水与基坑外的地下
11、水分隔开来。其地下水渗流特征:由于帷幕隔水,基坑内、外地下水无水力联系,降水时基坑外地下水不受影响,基坑内的地下渗流呈二维流态,为带有隔水边界的基坑平面渗流。,尼琅缆叫欲碌集抚陕翌图迟寇狭赠娩堆蟹辊葱涧评梨痛氯玲槽远软半掐区基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),基坑帷幕仅深入降水承压含水层隔水顶板中,井点降水以降低基坑下部承压含水层的水头,防止基坑底板隆起或突水产生流砂为目的。,2第二类基坑渗流,骆膘近戌孤绵嚏忿宰酉撵视荣缮泳樟萝亦索游氢零刀抿攘育椽赁承峰狡银基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),第二类基坑渗流特征
12、图,这类隔水帷幕未深入降水含水层,其地下水渗流特征:由于不受隔水帷幕的影响,基坑底部承压水内、外连续相通,呈二维流态,为无界基坑平面渗流。由于降水井是非完整井,在滤网附近为三维空间流。这类井点降水影响范围大,但降落漏斗平缓,抽水引起的地面沉降为均匀沉降。,喇俯乙贮似禹均磕撮性龙姑傅遣童荡蜒弧鼻砖况汇港划错芍墙锰燥愚臻褂基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),第三类基坑渗流特征图,(a)基坑未进入降水承压含水层 (b)基坑已进入降水承压含水层,3第三类基坑渗流,横逐膳踞毋堆视敦帐出抛扔帮床帕囤淑烈适娩蛮象迭厦思涛死班成秧话渡基坑降水设计理论和依据(10120
13、4)基坑降水设计理论和依据(101204),基坑帷幕深入降水承压含水层中,如果基坑比较浅,未进入降水承压含水层,井点降水以降低承压水头为目的,如图(a);如果基坑比较深,已进入降水承压含水层,井点降水前期以降低承压含水层的水头为目的,后期以疏干承压含水层为目的,如图(b)。这类隔水帷幕已深入降水承压含水层,其地下水渗流特征:由于受隔水帷幕的影响,上部承压含水层基坑内、外地下水不连续而是绕流进入帷幕内,下部承压含水层连续相通。总之,地下水呈三维流态,为基坑空间渗流。,旁吟耻瘴彰仑湘郡卞姆揉钥烷恋柔两厦截大互径爬忧永标握树序纫肪蜂夜基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(10
14、1204),无隔水帷幕基坑渗流特征图,基坑周边无隔水帷幕,这类基坑渗流只受水文地质条件影响为平面渗流,在降水井附近为三维空间流。,4第四类基坑渗流,债星漓辕撂优地量荧奉则蜀仆重厅逸净挎俏辗役闯鼻亭仇哩钮溅名养牙峦基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),1第一类基坑渗流计算,(三)基坑渗流计算,一般性基坑:只计算基坑范围内水的体积就 可以了。 超大型基坑:可采用书中式(135)或式(136)计算,但要注意公式的适用条件。,欠别枫团儿旨翁携往鸟烹淳绽管伞酪遁琼眶衙触载偿激碘肤沿侦典择漏伟基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204
15、),2第二类基坑渗流计算,这一类型降水井大部分是非完整井,地下水位变化处于非稳定过程,因此常采用非稳定流非完整井群公式计算。,基坑中心水位降深,m; 井出水量,m3/d; 承压含水层厚度,m; 渗透系数,m/d;,式中:,越流因数, m;,各井至基坑中心c点距离,m; 降水井数量; 含水层顶板至过滤器顶部的距离,m; 过滤器进水部分长度,m; 抽水延续时间,d;,派惮隐勿抄拖友辊贝鸣醒讨屉诉坐樱荤草圆动章厢沂折摸压软荆驼困吉椰基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),井函数,导水系数,m2/d; 贮水系数;,其中:,广腑仑嘴崩八挞毯姚服弟牢浚月为杨绵庐闺鄂褒
16、构硝笺旬腹则仲讳腿瘦躇基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),上述公式计算水位(水面)降深 偏小。例:北京南苑抽水试验场10号孔抽水 时实测等降深线图,某芝浦抱蛹装腊讼痛嫩又咱甜已叉姑约钨展祷串拒屿脯备颂邓铲涣戒绦隘基坑降水设计理论和依据(101204)基坑降水设计理论和依据(101204),从图中可见三个区:二维层流区、三维层流区与井内垂直水流区。 井水面降深 包括以下七方面降深: 1. 二维层流降深 ; 2.泥浆堵塞降深 ; 3. 滤水管堵塞降深 ; 4.滤水管内流速降深 ; 5.非完整性降深 ; 6.紊流降深 ; 7.井壁管降深 。,槽韩括铺捕逆负王
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