天津软土地区降水数值仿真技术研究.pdf

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1、房浩等：天津软土地区降水数值仿真技术研究121天津软土地区降水数值仿真技术研究房浩，安文河，柴艳飞，徐学燕(1．中国建筑第六工程局有限公司，天津300000；2．眙尔滨工业大学。哈尔滨150000)【摘要】天津地区水文地质及工程地质情况特殊，为典型的软土地区，地层分布不连续，承压水和潜水相互贯通，降水设计难度大，本文通过有限元软件，利用非稳定流理论，对地铁车站按照1：1进行建模，本文得出了天津软土地区降水水位降深的规律和对周边环境的影响。【关键词】软土地区；施工降水；数值仿真计算；非稳定流理论【中图分类

2、号】333463【文献标识码】B【文章编号】1001-6864(2014}02-0121—030前言45．OOm以上可划分为3个含水层：天津地区水文地质及工程地质情况特殊，为典型的软(1)潜水含水层。勘察期间测得场地地下潜水初见土地区，土质较差，地下水量丰富，地下水位较浅，分布着多水位埋深1．60～3．OOm，相当于标高1．61～0．82m。静止水层承压水，承压水水头压力大，由于粘性土(粉质粘土层)的位埋深1．0o～2．40m，相当于标高2．22～1．92m。不连续分布，承压水和潜水水力联系较大，盾构区

3、间掘进及表层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发始发、接收井施工过程要遇到第一层承压水，盾构管片防渗形式排泄，水位随季节有所变化。一般年变幅在0．50～漏难度大，容易发生管涌和渗漏；地铁车站地连墙成槽、抗1．OOm左右。拔桩成孔后槽孔内会出现承压水，严重降低静水压力，极易(2)第一承压含水层。⑧、⑨⑨一层粉土之间具发生缩颈塌孔事，故标准车站(二层)底板离第一层承压水一定水力联系，可视为第一承压含水层，承压水头埋深为顶板较近，容易发生突涌，降水过程承压水头位置控制难度3．81m，承压水水头标高0．

4、1Om。大，容易造成地表建构筑物及管线破坏。(3)第二承压含水层。为第二承压含水层承压水头目前针对天津软土地区深基坑降水数值仿真计算进行埋深为4．46m，承压水水头标高一0．93m。各含水层之间的系统研究较少，而大量的工程实践迫切需要进行天津软土粘性土层为其相对隔水层，但各含水层之问均存在一定水地区降水数值仿真技术研究。力联系，在一定的水力条件下，有发生越流补给的可能，如1工程概况图1所示。1．1工程简介2模型的建立天津地铁某车站总长202．4m，有效站台宽度为12．Om。2．1理论依据标准段基坑深度为

5、15．36m，宽度20．7m；盾构井段深度约三维非稳定地下水渗流的数学模型，适合于天津软土地l7．06m，宽度25．3m。区及不连续分布地层的地下水渗流模型。地下水渗流系统符主体围护结构采用0．8m厚地下连续墙，支撑采用混凝合质量守恒定律和能量守恒定律；含水层分布广、厚度大，在土撑+钢支撑+换撑，支撑下局部设临时立柱。地下连续常温常压下地下水运动符合达西定律；考虑浅、深层之间的流墙长度为32．45m(墙趾大沽标高一28．90m)，围护结构隔断量交换以及渗流特点，地下水运动可概化成空间三维流；地下第一承压

6、水层。基坑标准段深度约15．36m，地连墙计算长水系统的垂向运动主要是层间的越流，三维立体结构模型可度25．Om，人土比为0．72，为隔断第一层承压水9一层，地连以很好地解决越流问题；地下水系统的输入、输出随时间、空墙加长6m墙底穿透92-2层，位于1O及l1。层；盾构井段深间变化，参数随空间变化，体现了系统的非均质性，但没有明度约17．06m，地连墙计算长度28．Om，入土比约为0．74，为显的方向性，所以参数概化成水平向各向同性。隔断第一层承压水9一层，地连墙加长3m墙底穿透9一综上所述，模拟区可概

7、化成非均质水平向各向同性的三层，位于10．及11。层。围护结构在标准段设四道支撑及一维非稳定地下水渗流系统。模拟区水文地质渗流系统通过概道换撑，第一道支撑为800X800混凝土撑，第二、三道支撑化、单元剖分，即可形成为地下水三维非稳定渗流模型。支撑采用壁厚为16ram的0o的钢管撑，其余均为~609、f击()+3、kO。h)+0、kOh-)一W=等=16钢管支撑；盾构井段设五道支撑及一道换撑，第一道支撑为800X800混凝土支撑，第三、四、五道支撑支撑采用壁⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(，，，，z

8、)∈Q厚为16mm的800的钢管撑，其余均采用+6o9、t=16钢管^(，y，，t)f：0=h0(x,y，z)⋯⋯⋯⋯⋯⋯(，y，)∈n支撑。h(x，Y，，t)Jr．=hI(，Y，z，￡)⋯⋯⋯⋯⋯⋯(，，，，)∈FI1．2水文地质Oh丛c3n+后。丛=¨+r2q(x,y根据地基土的岩性分层、室内渗透试验结果，场地埋深yc3n=房浩等：天津软土地区降水数值仿真技术研究123圉5120d后坑内水位标高等值线圈，m1002003004o0500