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1、·96·水文地质工程地质2004年第6期利用Modflow预测某基坑降水引起的地面沉降12徐耀德,童利红(1.北京市勘察设计研究院,北京100038;2.北京五维地下工程公司,北京100036)摘要:在掌握场区水文地质条件和抽水试验成果的基础上,通过利用Modflow对某基坑降水工程建立了较合理的渗流计算模型,并针对可能采用的基坑降水方案,模拟预测出基坑降水下的基坑内外地下水位变化,定量评估了基坑降水引起的附加地面沉降问题,为结构设计核算和施工应对措施提供了重要依据。关键词:Modflow;渗流模拟;基坑降水;地面沉降+中图分类号:TU463文献标识码:A文章编号:1
2、000-3665(2004)06-0096-03拟建银泰中心工程位于北京CBD区,建成后将成文地质试验参数和基础埋深条件等,在满足规范要求为北京市第二高建筑物和CBD区标志性高层建筑(中的前提下,确定本工程基坑施工可能采取的基坑降水心主楼63层,高248m),与北京市最高建筑物-国贸方案;③根据已建立好的Modflow物理模型和基坑降三期工程(待建)隔长安街相望。工程的建筑基础埋深水方案,选定场区周围一定范围进行水位降深模拟,预在设计±0.00(绝对标高39.00m)以下约22m,基坑工测场区及其周边渗流场变化;④根据场区所在区域地程施工中需要进行大面积、大降深的基坑
3、降水。由于层分布资料,确定相应范围内可压缩土层的分布、厚度场区北部紧邻一线地铁、大北窑地铁车站和国贸中心及力学参数;⑤选用合理的地基压缩计算公式,计算出等重要建(构)筑物。受业主委托,对该工程基坑降水预测水位降深下的场区周边附加地面沉降量分布。由引起的附加地面沉降效应进行预测,评估其对场区及于本场区基坑降水涉及潜水和承压水两层地下水,地其周围环境造成的影响。本文根据水文地质勘察和抽面沉降分析要比单一含水层地区(仅分布有静水压力)水试验成果,利用Modflow建立渗流计算模型,并结合复杂,同时为了使计算简单实用化,本次采用基于有效业主提供的2种基坑降水方案,对基坑降水引
4、起的基应力原理的一维压缩经典公式:HH坑内外地下水位变化进行了模拟预测,对可能产生的Δσ·dhΔp·dhS==附加地面沉降问题进行了定量评估。∫0Es∫0ES式中:Δp———土层孔隙水压力变化量或地下水位变化1Modflow预测基坑降水引起地面沉降的基引起的有效应力增量;本思路H———可压缩土层的厚度;本次利用Modflow预测分析本工程基坑降水引起Es———可压缩土层的压缩模量。地面沉降问题的基本思路主要包括:①根据工程场区2Modflow计算模型及计算参数的建立水文地质勘察和抽水试验成果,利用Modflow程序建立合理的渗流计算模型;②根据场区水文地质条件、水2.
5、1场区水文地质条件和含水层水文地质参数场区水文地质条件较复杂,地面以下40m深度内收稿日期:2003-12-29;修订日期:2004-04-05主要揭露了3层地下水。第1层为潜水,埋藏于10～作者简介:徐耀德(1971-),男,硕士研究生,高级工程师,从事18m之间的砂卵石④大层中;第2层为承压水,埋藏于工程水文地质和环境岩土工程工作。25～30m之间的砂卵石⑥大层中,承压水头9m左右;E-mail:xuyaode@yiii.net。第3层为承压水,埋藏于38～42m的砂卵石⑧大层中,[2]薛禹群.地下水动力学原理[M].北京:地质出版社,参考文献:1986.[3]中
6、冶集团武汉勘察研究总院.中冶集团武汉勘察研[1]《岩土工程手册》编写委员会.岩土工程手册[M].北究总院优秀论文集(1997～2001)[I].武汉:中冶集京:中国建筑工业出版社,1995.团武汉勘察研究总院,2002.2004年第6期水文地质工程地质·97·承压水头21m左右(图1)。2.2Modflow计算模型的建立和验证基坑降水主要涉及潜水和第1层承压水,而且由在上述场区水文地质条件和水文地质参数的基础于场区该层承压水水头较高,勘察中重点对承压含水上,建立了Modflow计算模型。为了验证模型的合理层设计了1组抽水试验,共设计了3个流量的完整井性,本次利用拥有外
7、围观测数据的Q1试验和Q3试验抽水试验(Q1试验、Q2试验和Q3试验)。抽水试验平资料进行了数值模拟。抽水试验稳定水位降深实测值面布设见图2,获取的水文地质参数见表1。与模拟值的对比结果见表2。表2场区承压水抽水试验稳定水位降深实测值与Modflow模拟值对照表Table2ComparisonbetweensteadydrawdownmeasurementandModflowsimulationvalueforconfinedaquiferQ1试验Q3试验孔类别(Q=840.24m3d)(Q=1473.6m3d)实测值模拟值差值实测值模拟值差值主孔(
