用数值模拟方法预测基坑涌水量.pdf

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1、勘察设计与装饰广东建材2012年第6期用数值模拟方法预测基坑涌水量孙敬(广东有色工程勘察设计院)摘要：目前在各种基坑~N_ep，基坑涌水是其中重点之一，涌水量预测的正确与否，对设计的支护形式、施工排水设计、施工作业方法等具有重大的指导意义。以广州珠江黄埔大桥北锚碇水文地质资料为依据，探讨采用数值模拟软件VisualModFlow预测基坑涌水量的问题。关键词：基坑；数值模拟；VisualModFlow；涌水量预测目前在各种基坑问题中，基坑涌水是其中重点之珠江后航道的南汊桥和跨越菠萝庙水道的北汊桥共同一，涌水量预测的正确与否，对设计的支护形式、施工排组成。

2、其中南汊桥为钢箱梁悬索桥，跨径为l108m，悬索水设计、施工作业方法等具有重大的指导意义。在基坑固定端分置于南北两个圆形锚碇之上；北锚碇位于大濠涌水量预测中，通常有两种方法：一种是“大井法”，另一沙岛上，属河口三角洲地貌，地面标高约为5．60m，桥向种是数值模拟方法。与珠江水面的最近距离约为260m，最远距离约为320m，“大井法”近似把基坑周围井群看作一个以基坑中锚碇设计的直径为71．80m，如图1所示；底面埋置深度心为中心的人井，根据含水层的类型、管径类型选用⋯一为30．OOm(标高为一24．40m)。锚碇基坑采用钢筋混凝土定的单井管井稳定流计算公

3、式来求取基坑总排水量~3l，地下连续墙支护，地下连续墙底部要求进入弱风化岩这些计算公式基本都是从Dupuit稳定井流公式中推导内。的，而Dupuit稳定井流的适用条件是：均质、各向同性、根据勘察资料，北锚碇区地层岩性自地表向下，主隔水底板水平的圆柱形潜水含水层，外侧面保持稳定水要分为人工填土及耕植土层、淤泥及淤泥质土层、粉细头，中心一口完整抽水井。同时，公式中的一个重要参数砂与淤泥质砂层、中粗砂层，残积亚粘土及风化混合花就是影响半径R，对于均质、等厚、水文地质边界条件简岗岩层。现分述如下：单的地区R都好确定，但是通常水文地质条件是非均质上覆第四系冲积层

4、，平均总厚度约l5．6m。其中标的，对于复杂水文地质条件的地区，采用“大井法”预测高5．6～4．8m为人工填土及耕植土层；标高4．80～的基坑涌水量与实际存在较大偏差。2．80m为淤泥及淤泥质土层，可视为相对隔水层；标高而数值模拟的最大优点在于能够刻画非均质、不等2．8～一5．0m为粉细砂与淤泥质砂层；标高一5．0～一10．0m厚以及复杂的水文地质条件_4]。在众多的数值模拟软件为中、粗砂层，为孔隙承压含水层，地下水位标高为中，由美国地质调查局(USGeologicalSurvey)应用有4．5m。根据现场对粉细砂及淤泥质砂、中粗砂混合抽水限差分法开发

5、出的VisualModFlow是目前国际上最盛试验资料得其渗透系数为：1．174m／d。行、且被各国同行一一致认可的三维地下水流和溶质运移标高一10．0～一15．Om为残积亚粘土，标高一15．0～模拟评价的标准可视化专业软件系统。这个软件系统的一22．0m为全风化混合花岗岩层，为相对弱透水层，现场最大特点，是将数值模拟过程中的各个步骤天衣无缝地抽水试验确定其渗透系数为0．0256m／d。连接起来，从开始建模、输入和修改各类水文地质参数标高一22．0～24．Om为强风化混合花岗岩层，标高与几何参数、运行模型、反演校正参数，一直到显示输出一24．Om以下为

6、弱风化混合岩层，为承压含水层，地下水结果，使整个过程从头到尾系统化、规范化。位标高为4．75m，现场抽水试验确定其渗透系数为本文以广州珠江黄埔大桥北锚碇的水文地质资料0．1595m／d。为依据，探讨采用数值模拟方法预测基坑涌水量。第四系孔隙水和风化混合花岗岩裂隙水与珠江水体水力联系密切。由于珠江河床的下切，第四系孔隙含1工程概况水层与珠江直接接触，而基岩裂隙水与第四孔隙水之间珠江黄埔大桥是广州绕城公路控制性工程，由跨越亦并没有明显的相对隔水层，因此，基岩裂隙水与上覆34广东建材2012年第6期勘察设计与装饰第四系孔隙水的水位基本一致。地下水受珠江潮汐影

7、响式中：T=kM(承压水时)或T=k(H-z)(无压水时)；M较为明显。为含水层厚度；Z为含水层底板标高；其他同前。2．2模型的建立2基坑涌水量预测模拟区域为一近似的三角形，基坑近似位于三角形应用VisualModF]ow模拟地下水流动问题的一般的形心，面积约为0．5×1500×580m，模拟深度3O．0m，过程为：首先要建立离散化的三维模型，然后确定各计地面标高取5．6m，基坑底部标高一24．4m，该模型平面划算单元的水文地质边界条件及模型计算中的参数的取分为10×10m2的单元格，在基坑处加密为5×5m。的单值，最后用有限差分法计算水头及水均衡等。

8、元格，在垂直方向上，可按地层岩性大致分为15层。2．1研究区数学模型2．3模型参数根据研究区工