[热点讨论]有搞过基岩中深基坑降水设计的朋友吗 [复制链接]

常遇到的基岩是强风化岩、中风化岩，里面可能裂隙发育，如果在灰岩里可能还有溶洞，如果有断层构造（我地质学的不好，不过记忆中记得老师讲过如果有断层的话一般施工都应该避开吧，不知道对不对。如果对的话，我很奇怪为什么要在断层区域搞深基坑。。。），如何进行降水设计？ Tj.;\a|d  
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看过一些降水设计方案，貌似都是按很常规的计算思路（大井法之类）计算涌水量和井数。大井法本身的算法合理性我在这里不做讨论，但是光基岩本身的一个非均质各向异性的特点我就觉得不太适合用大井法，可能说有裂隙、溶洞、断层破碎带的地方水量大，其他地方可能井打下去一点水也没有啊。 %N!Y}$y  
Qd@`jwjS  
没有具体做过这样的工程，不知道这样的设计在实际施工过程中是否顺利或者是否遇到过不曾预想到的问题。欢迎有此类工程降水设计与施工经验的朋友参与讨论和交流。 j88H3b
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另外，关于承压水的危害性。规范里是很简化地仅从承压水的顶托力以及承压含水层顶板以上的覆土压力之差来考虑是否会产生突涌，并没有具体地阐述承压水产生突涌破坏的机理。因此，在基岩中，对于弱风化的岩石来讲，假定它没有承压水的渗流途径，承压水将要如何产生它的渗流破坏？（或者换句话说，在软土地层中，如果基坑的钢筋混凝土底板已经浇筑完毕，尽管其压力不足以和承压水的顶托力相平衡，承压水又要如何产生突涌呢？真的会有承压水冲破层层的粘土层、冲破混凝土底板的情况发生吗？）

我目前也遇到上部为粘性土， 下部为角砾岩（角砾成份为灰岩），基底普遍座落在中风化角岩上面，而角砾溶岩裂隙水丰富，勘察报告建议采用排水井抽排，不知哪位朋友搞过，请赐教！ :)bm+xWFF  
个人感觉在坑底设置排水沟、集水井抽排即可！

yqtsd，够强悍的。

进来学习学习。

我认为一般基坑应采取封闭降水

基岩存在大量水一般只有破碎带或承压水这两种情况，要根据地质情况来具体分析，采用何种方式降水或止水。置于建筑物放在破碎带上，只是有条件时避让，只要不是活断层，经济技术条件允许时，也是可以放的

引用第1楼jxw523于2008-08-28 10:29发表的  :
oace!si  
承压水冲破粘土层倒是可能发生、冲破混凝土底板的情况应该不会，因为混凝土底板厚度的是通过计算出来的

%upnXRzw  
我不是搞基坑设计的，故不清基坑底板厚度是如何算的 [zmx
 
只是知道，很多的基坑工程在算上底板压重后仍然要考虑降水措施，可能要做到中板甚至顶板甚至顶板覆土以后才能压住承压水的顶托力 '#K:e  
当然，承压水的危害不能简单地以突涌这种形式来考虑，同样可能会以基坑隆起导致基坑失稳的情况来产生危害，这个暂且不表 Ej\EuX  
关键是，在基岩地区的深基坑中，承压水要以何种形式来危害基坑？

说实话，上海地区的基坑降水做得不少 Esh3cn4  
我现在比较关注基岩如何进行地下水综合治理的方法，呵呵 pGEYke NU  
听说有一种强注浆的方法，可以将基岩中的裂隙和小溶洞注死 &
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)  
不知道有没有朋友熟悉这方面的事情

3　条件概化和模型建立 VxD_:USIF  
　　由于基坑开挖深度范围内有较厚的粉土、砂质粉土层，易发生流砂等现象，因此基坑施工过程中必须降低地下水位。此外由于透水层厚度较大，附近有河浜通过，因此拟采用管井降水。 Da_8Q(XFe  
　　基坑底面位于第③层土中，降水的渗流区为②、③、④层土，第⑤层土为隔水层。由于③、④层土是主要的降水渗流区，该二层土质差别不大，因此将③、④层看作基本均匀。第②层由于较浅，降水初期水位就可降到该层之下，不是主要的渗流计算区，因此该层渗透性的差异性可不考虑。从而将②、③、④层构成的渗流区近似看作均匀渗流区。 ="E^9!  
　　三维渗流计算区的下边界为第⑤层粘土的顶部，为隔水边界；上边界为潜水面；东、西、北三面没有明显的地质边界，以基坑边线外500m人为画一边界，作为未知边界处理。 /7WN,a  
　　对于东、西、北三面未知边界的处理如下：首先将边界看作水位已知的边界，计算出边界上的水力梯度，然后再以计算出的梯度作已知的边界条件计算出水头，如此迭代几次，直至结果收敛为止。 OU)~ 02|\  
　　将渗流区的六面边界剖分成三角网格，共682单元，296个节点。对每一节点使用公式(5)就可建立含有296个未知量的296维的线性代数方程组。解此方程组就可得到每一节点上未知的水头Φ或水力梯度。 !
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　　计算出t时刻潜水面上各节点的Φt和后就可由下式计算出t＋1时刻潜水面的新位 6{h+(|.(  
置t＋1。 RiHOX&-7  
　　 @oC# k<  
08)X:@ w?  
(7) Hg)5c!F7  
jDI)iW`P  
式中： (_&W@:"z  
hw[jVx  
(8) >7@kwj-f)  
f:$LVpXS-  
　　θ——权函数。 qyXx`'e  
　　对非完整井的处理：式(5)中右边第二项为抽水井的贡献，计算中将滤水管上、下端部的坐标(x?T，y?T，z?T)和(x?B，y?B，z?B)直接输入程序，计算出的渗流状态变量反映的即是非完整井的井流状态。在降水过程中，随着地下水面的下降，水面可能会下降至滤水管顶部之下，使得实际进水段小于滤水管的长度，此时只需要将潜水面的垂向位置Φt＋1值代替滤水管顶部的纵标ZT，即可反映降水过程中过水断面的变化。

2　降水场地的水文地质条件 JQVu&S  
　　上海某大厦28层，基坑开挖深度10m。该场地四周平坦，就近无楼房，拟采用二级放坡开挖,基坑底部尺寸为58m×40m。场地南面50m有一河浜通过。场地浅部地层的分布情况如下： $`q8-+{  
　　①层填土：厚0.6～1.4m，土质疏松，上部为杂填土，下部为耕植土； S<n3wR"^  
　　②层褐黄色粉质粘土：厚1.8～2.2m，层底埋深2.8～3.2m； o`^GUY}  
　　③层灰色粉土夹砂质粉土：厚12.0～12.8m，层底埋深15.2～16.4m； c*nH=  
　　④层灰色粉土：厚4.8～5.1m，层底埋深20.0～21.5m。 Lo,z7"8  
　　⑤层灰色粘土：厚3.2～3.3m，层底埋深23.2～24.8m。 <pd6,
l\  
　　地质剖面图见图1。场地地下水的天然埋深为0.7m。 _=0;5OrK1X  
n^QOGT.s6`  
$YDZtS&h  
6T%5vg_};'  
s>sIji  
图 1　场地地层剖面图

1　三维边界单元法 s{q)m@  
　　地下水运动控制方程为 o{*8l#x8  
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@+",f]  
(1) .v
RLK  
@aR! -}  
式中：Φ——测压水头；K——渗透系数； ~CRr)(M  
　　Nw——井的数目； "Kk3#  
　　Qj——第j个井的流量； qE6:`f  
　zBj、zTj——为第j井过滤器的底和顶位置的垂向坐标，第j井的滤水管位于(xj，yjzj;zBj＜zj＜zTj)。 D={|&:`L e  
　　据场论的格林积分定理有 yWIM,2x}  
　　 6G"AP~|0  
JH2?^h|{  
(2) 9vL`|`Vau  
uF>I0J#z?  
式中：D——积分域；Ω——D的边界； (]0$^!YK  
　U、v——D上任意二次可微函数。 >HnD'y*  
　　在三维流地下水问题中，取U为渗透速度势Φ；v为三维自由空间格林函数，。其中g——为点Q(x)至奇点P(x0)的距离。将U=Φ、代入式(2)，且将点Q(x)放在边界Ω上，把奇点P(x0)放在D域内或界上，经数学处理后得 i;^ e6A>  
8?W!U*0aS  
rWbuoG+8  
(3) =mCUuY#  
P]2M  
式中： Φ(p)——基本点p的势；α——立体角。若p在域内，则α=4π。如p在边界上，且边界光滑，则α=2π。 [(tgoh/  
　　式(3)用数值法求解。将渗流区的边界Ω剖分成M个三角单元，N个结点。单元内的Φ和?Φ/?n通过插值函数｛N｝进行插值，即 ?PWD[mQE\  
zdn e2  
%iIryv;  
`Oys&]vb  
(4) ZeK*MPxQ  
?)
Lktn9%  
式中：｛Φ｝、——分别为单元上三个结点的Φ向量和向量。 AW6]S*rh  
　　对于第i个节点pi,可将式(3)化为离散形式 j._9;HifZ  
　 ~!]FF}6  
O:q}<ljp  
(5) -]5dD VSO  
D>c%5h  
　　式中：｛a｝e、｛b｝e——依赖于边界单元局部几何量的向量。 133lIX+(k  
　　对边界上N个结点轮流使用式(5)就形成含有N个未知量的N维线性方程组，经整理得 MLmc]nL=  
　　［H］｛u｝＝｛γ｝＋｛h｝ r0QjCFSF=  
iUA2/ A  
(6) +n9&q#ah  
VYf$0oo\4  
式中：［H］——已知系数矩阵； .)})8csl.d  
　　｛u｝——每一结点未知量组成的向量； 7*^\mycv  
　　｛γ｝——已知量的向量； gq[}/E0e  
　　｛h｝——抽水井的影响值向量。 9{i6g+  
　　解此方程组即可得到未知边界值。

节约降水费用的关键是设计最经济的井数、井深及降水井的合理布置。降水井的个数主要取决于单井的降水深度和单井的有效降深范围。由于上海地区浅部土层的渗透性较小，因此降水井附近的降落曲线较陡，使得降水影响范围较小。由于渗透缓慢，一味地增加井的深度并不能明显地增大降水影响范围。因此实际工程中的降水井往往是浅井，没有打穿含水层，使得降水井变成了非完整井。非完整井的渗流情况相当复杂，给计算增加了困难。 8XX,(k_b  
　　在经典理论中，对于非完整井的稳定流，通过作出简化假设，得出了些近似解，如半无限承压含水层中非完整井的В.П．Бабушкин巴布什金公式、含水层厚度有限时承压含水层中的非完整井的Muskat马斯克特公式。而对潜水非完整井，则通过将渗流区分为上下两区，将上段看作潜水完整井，将下段看作承压非完整井的方法来解决。经典理论的非完整井的稳定流近似解，不能适应渗流介质的非均质性问题，也不能用于不规则边界问题，更不能描述渗流的非稳定流过程。 4s`*o/it  
　　基坑降水的渗流过程实际上是一个三维的非稳定流问题。本文将应用三维边界单元法解决此问题。