基坑出水量计算方法探讨_面井法_

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1、DOI:10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2012.03.004第39卷第3期水文地质工程地质Vol．39No．32012年5月HYDROGEOLOGY＆ENGINEERINGGEOLOGYMay2012基坑出水量计算方法探讨———“面井法”石中平(西安中交公路岩土工程有限责任公司，西安710075)摘要:基于平原区密集分布的农田供水井开采量评价方法———“面井法”，推导出了稳定流状态下，基坑出水量计算的一种新方法———“面井法”，并与“大井法”进行比较。“面井法”计算的基坑水位降深总大于“大井法”计算的基坑

2、水位降深，而出水量则小于“大井法”计算的基坑出水量。“面井法”也定义了基坑等效半径，但形式唯一，简单易记。对于矩形(包括条形、方形)基坑，等效半径计算值总大于“大井法”计算值，而圆形基坑二者相等。由于“面井法”的推导是在整个基坑面积上积分的，其计算结果更能代表整个基坑的渗流特征。关键词:基坑;出水量;方法探讨;面井法中图分类号:P641.2文献标识码:A文章编号:1000-3665(2012)03-0013-04工程建设中深基坑开挖时，经常会因减压或疏干匀时，可以把井群视为一个整体，把从各点井(相对于等原因进行基坑降水。生产实践中，常采

3、用“大井法”面井而言)抽水的井群视为在井群分布面积均匀“蒸计算基坑出水量。该法把基坑周围离散分布井群等效发”的面积井，即通常所说的汇面，这种方法即称为面成一个“大井”，然后根据含水层类型、管径类型选用井法。一定的单井管井稳定流计算公式求取基坑总排水以陈崇希教授推导的方法为基础，导出了稳定流［1～2］量。由于其简单、可操作性强，广泛运用于基坑出状态下圆形、矩形基坑“面井法”出水量计算公式。需水量计算之中。要说明的是，此处的“面井法”是相对于“大井法”而言［3］本文在“面井”概念的基础上，推导出了基坑出的。水量计算的另一种方法，也称之为“面

4、井法”，并与“大1.1圆形基坑井法”进行了对比分析。图1为圆形面井示意图。对于承压含水层而言，文中仅考虑最简单的水文地质条件，即公式的推渗流场内某点的降深为:导基于以下前提条件:(1)含水层无界均质各向同性;QRs=ln(1)(2)含水层水平等厚，初始水位水平;(3)无越流;(4)2πTr3完整井。式中:Q———点井涌水量(m/d);s———点井水位降深(m);1“面井法”2T———含水层导水系数(m/d);［3］陈崇希在《地下水动力学》定义“面井”是相对R———点井抽水影响半径(m);于“点井”而言的，并推导出非稳定流状态下，用于计r

5、———点井距计算点的距离(m)。算某一点井集中区域地下水开采量的公式，并称之为设半径为R0的汇面(相当于整个基坑的面积)内“面井法”。文中说，平原区农田供水井往往十分密总出水量为Q，则开采强度定义为:基集，如果按照井群干扰点井渗流叠加法一个井一个井Q基ε=(2)2地叠加，不仅运算繁琐，要搜集所有点井的信息(坐πR0标、流量等)也十分困难。这种情况下，当在某种几何在汇面上以任意点为中心取微分汇面dA=rdθdr形状(如矩形和圆形)面积上井孔的流量分布比较均(A为积分域)，如图1所示，则微分汇面(相当于一口点井)出水量为dQ=εdA=ε×r

6、dθdr。收稿日期:2011-09-08;修订日期:2011-10-20在该微分汇面作用下，渗流场内某点(在此选为作者简介:石中平(1963-)，男，高级工程师，主要从事铁路、公基坑中心点)的降深为:路、地铁水文地质工程地质勘察研究。dQRε×rRE-mail:s_zp@163．comds=ln=lndθdr2πTr2πTr·14·石中平:基坑出水量计算方法探讨———“面井法”2012年Q基ε=(5)L×W在汇面上以任意点为中心取微分汇面dA=dxdy(A是积分域)，如图2所示，则微分汇面出水量为dQ=εdA=εdxdy。在该微分汇面作

7、用下，渗流场内某点(在此选为基坑中心点)的降深为:dQRεRds=ln=lndxdy2πTr2πTr整个汇面对该点的降深为对该汇面的重积分:εR图1圆形面井示意图s=lndxdy2πT槡x2+y2Fig．1Sketchmapofacircularareal-wellAε1整个汇面对该点的降深即为对该汇面的重积分:=[lnR－ln(x2+y2)]dxdy2πT2Aε×rRs=lndθdr对该式积分后得到:2πTrAQ基Rε2πR0s=[ln+1.5－0.5f(L，W)](6)2πTR=∫dθ∫[rlnR－rlnr]dr02πT002

8、2槡L+W对该式积分后得到:式中:R0=，称为矩形基坑转换为圆形基坑2Q基Rs=[ln+0.5](3)的等效半径。显然，该等效圆之半径是矩形对角线的2πTR0一半。对于潜水含水层，直接s替换为(2H－s)s