基坑降水计算建筑岩土与地质勘察_建筑-岩土与地质勘察.pdf

基坑降水计算 1.降水影响半径 确定影响半径的方法很多，在矿坑涌水量计算中常用库萨金和吉哈尔特经验公式作近似计算。当设计的矿山进行了大降深群 孔抽水试验或坑道放水试验时，为了推求较为准确的影响半径，可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求。1.1、经验公式法 计算影响半径的主要经验公式见表 1 表 1 计算影响半径的经验公式 公式 作者 应用条件 公式中符号说明 库萨金 计算潜水含水层群井、基坑、矿山巷道的影响半 径，有时也用于承压含水 层 R-影响半径，m;3 O-抽水时的涌水量，m/d；H-承压水和潜水含水层的 厚度，m;R=LOSVF 吉哈尔特 潜水及承压水抽水初期 确定影响半径 K-渗透系数，m/d；h-抽水时的水柱高度，m;1 库萨金 潜水 S-抽水时的水位降深，m;3-单位面积内的渗诱量，m3/h;尺和 舒尔米 潜水 卩-给水度；t-由开始抽水至稳定下降漏 斗形成的时间，h;尺v f H取 维别尔 潜水 1-自然条件下的水力坡度 昭一刊 苏洛夫和卡 赞斯基 计算泄水沟和排水渠的 影响半径 柯泽尼 潜水完整井 维别尔 承压水 J5-0 1 2 别里托夫斯 基 潜水 苏洛夫卡赞 与斯基 根据渗透值确定单孔或 单井长期抽水影响半径 引用值 特罗扬斯基 潜水完整井 1.2、图解法 当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时，为了推求较为准确的影响半径，可利用观测孔实测资料，用图解法确 定影响半径。（一）自然数直角座标图解法 在直角座标上，将抽水孔与分布在同一直线上的各观测孔的同一时刻所测得的水位连结起来，尚曲线趋势延长，与抽水前 的静止水位线相交，该交点至抽水孔的距离即为影响半径（见图 1）。观测孔较多时，用图解法确定的影响半径较为准确（二）半对数座标图解法 计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解,1 1 在横座标用对数表示观测孔至抽水孔的距离，纵座标用自然数表示抽水主孔及观测孔水位降深的直角座标系中，将抽水主 孔的稳定水位降深及同时刻的观测孔水位降低标绘在相应位置，连结这两点并延长与横座标的交点即为影响半径（见图 2）当有两个或两个以上观测孔时，以观测孔稳定水位降深绘图更准些。1.3、影响半径经验数值 根据岩层性质、颗粒粒径及单位涌水量与影响半径的关系来确定影响半径，见表 2 与表 3 表 2 松散岩土影响半径（R）经验数值 岩土名称 主要颗粒粒径（mm）影响半径（m）粉砂 细砂 中砂 粗砂 板粗砂 小砾 中砾 大砾 Yo?T_cxlcoinv：-gipqqqo CSCSCSOLCXICOG 25 50 50 100 100200 300400 400 500 500 600 6001500 1500 3000 表 3 单位涌水量与影响半径关系 单位涌水量（L/S m）影响半径（m）单位涌水量（L/S m）影响半径（m）Un宦堡3*图I自然皴直角座标图解 法求影响半径示激圉 止水fit.一动忒垃一观测孔水计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解 2.0 300 500 0.5 0.33 25 50 2.0 1.0 100 300 0.33 0.2 10 25 1.0 0.5 50 100 V 0.2 V 10 计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解 2计算模型及公式 2.1.潜水完整井计算模型 Q.1.366k 2H-SS log|1+Rr l/r0 .公式 1 式中：Q 基坑涌水量（m/d）；k:渗透系数（m/d）;H：潜水含水层厚度（m:s：基坑水位降深（m；R：降水影响半径（m；r。：基坑等效半径（m 2.2.承压水完整井计算模型 Q=2.73k MS i R ig 1-i ro丿 公式 2 式中：Q:基坑涌水量（m/d）；K:渗透系数（m/d）;R:降水影响半径（m）；ro:基坑等效半径 M 承压含水层厚度（m 2.3.承压水非完整井计算模型 Q=2.73k _ MS Igl+R+M r。lg”1+0.2M)式中：Q 基坑涌水量（m/d）；K:渗透系数（m/d）;R 降水影响半径（m）；r。：基坑等效半径（m）；M 承压含水层厚度（m）；S:基坑水位降深（m）；i:基坑降水井过滤器工作部分长度（m 公式 3 计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解 计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解Q=1.366k 2H M M h2 公式 4 24承压一潜水完整井计算模型 式中：Q 基坑涌水量（mVd）；K:渗透系数（m/d）；R:降水影响半径（m；ro:基坑等效半径（m；M 承压含水层厚度（m；h：降水井外壁处的水位至含水层底板的深度（m；2.5.线形工程潜水完整井计算模型 公式 5 Q=kL H2-h2 R 2-h2 q=二k 2H-S S d R In 公式 6 公式 7 二 rw 2d 双直线井排，条件同上，适用条件:均质潜水含水层；完整井点；位于无界含水层中；直线井点排，两侧进水；L50m xle-vl-7J s-.2.6.线形工程承压完整井计算模型 亠 2kMSL Q .R .公式 8 Ul S y=H x.R .公式 9 x1 r*:7 n F 牛 r-&讯 n n?于 z*适用条件：均质承压含水层；线形排列井点，两侧进水;完整井点，远离地表水体;L50m =n_B_i_8_n_HB=l_H 计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解 计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解 2.7.线形工程双排井点计算模型 2 二 kMS d R -十-丁W 2d 对于双直线井排，当排距不大，可近似按单排井计算单井出水量,其出水量为上式计算之半 适用条件：条件同上；井排位于无界含水层中。2.8.线形工程承压非完整井计算模型 2 二 kMS.d 二 R In Tw 2d 公式 11 2d 对于双直线井排，条件同上 适用条件：非完整井点；其它条件同上。2.9.线形工程承压一潜水完整井计算模型 二k2H-M M-h2 1 q=dR In:rw 2d 公式 12 对于双直线井排，条件同上 适用条件：承压一潜水完整井点；其它条件同上。2.10.降水引起地面沉降计算模型 水位变化施加于土层的荷载引起土层的竖向变形属一维变形问题，因此沉降计算采用一维变形计算模型 计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解 计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解其中:q 36K m2-h2 公式 15 当 hrh 时:公式 16 式中：s-最终沉降量（mr）P-水位变化施加于土层上的平均荷载（KPa；H-计算土层的厚度（m；E-土层的压缩模量（MPa 2.11.辐射井计算模型 公式 14 2.2 q,36K3_.R lg 0.25l 适用条件：、远离水体或河流；、1=30 50m 式中：Q 辐射井总出水量（m/d）n辐射管根数 q-单管出水量（m3/d）a 系数 m-含水层厚度（m）h动水位以下含水层厚度（m）2.12.单井出水量计算公式:q=2二 r l .公式 17 15 式中：|:过滤器有效长度 m:管井半径（m）;K:渗透系数 m/s。2.13.抗突涌验算公式：v/i 含水层J 含水层2、/)|J f/J 9(4 1,1|J r f J III fl r j 1 j 1 1 图 1基坑降水计算模型 本基坑降水计处依据建筑基坑支护技术规定(JGJ120 99)中提供的有关计算方法，结合我公司在北京地区多个基坑施工设计所积累的经验，同时考虑到规 范中提供的公式为一理想状态下的含水层等方面的因素，计算中采用修正系数进行了修正。2水文地质参数 上层滞水含水层 hi=3.50m s i=3.50m K=1.0m/d 3、基坑引用半径 4、降水影响半径 潜水含水层：R1=2 3.5 1 3.5=13m 5、涌水量计算：1x12 5 3 Q1=1.366 146m/d lg 55-lg 42 6、降水井数量计算、单井涌水量 r=sqr(F/3.14)=42m q1=1.366 1.0 12.5 0.4 lg(13 0.2)-lg 0.2 3=3.75m/d、降水井数量 n=1.1Q/q n1=40 口井 基坑周长约 360米，降水井间距取 810m 7、降水井深度 依据本基坑深度和基坑底潜水含水层层位标高、降水设计要求，降水井深度 引流下渗。1213米，降水井进入基坑底面潜水含水层中，以充分利用含水层水位较低特点,在降水井布置中，由于“凹”字形内部补给条件较差，因此，放宽降水井间距至 10米，而由于外侧补给条件相对较好，为确保降水效果，采用加密布井，布井 计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解间距加密至 8米。计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解4计算参数选取 4-1-6某些岩石的滲透系数 岩石名称 空隙情况 灌透系数/cm*s1 T+-Ij-R|L 花岗岩 较致密、微製隊 IJ X 10_Lt-9.5 X 10 含微裂隙 1.1 x 10 -2.5 x 1OL,微裂隙及部分粗裂隙 2.8 x|0_,7x H)s 石灰岩 致密 3 x 1012 x 10 10 微裂隙、孔隙 2x IO9 3x 10 4 空隙较发育 9x 10 3 x 10 4 致密 10 n 片麻岩 微裂隙 9x 1DS-4x 10 T 融裂隙发育 2x ID6-3x 10 1 評绿岩、玄武岩 致密 10n 砂岩 较致幽 10 x 10 LS 2.5x 10 n 帘隙发育 5.5x 10 页岩 微裂隙发育 2x 10 Sx 10*片岩 微製隙发育 105x 10_a 石英岩 徽裂隰 1.2x IO1*1-LSx ID 旳 工程地质手册（P600）表 5-3-1 不同岩性渗透系数 A 的经验值 岩性 溼透系数 X（rn/d）岩性 溼透系数K（Eti/d）粘土 0 0()1-0.054 细砂 5*15 亚粘土 602-0+5 屮砂 10-25 亚砂土().2-】”0 粗砂 25-S)粉砂 1 砂砾石 50*150 粉细砂 3 8 卵砾石 関-3(X)计算当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表表计算影响半径的经验公式公式作者应用条件水量承压水和潜水含水层的厚度潜水及承压水抽水初期确定渗透系数抽水时的吉哈尔特影响半径库萨金潜水水柱高度抽水时的水位降深单位面积内的渗诱量卩给水度尺和舒尔米潜水由开始抽水至稳定下降漏形取尺维别尔潜水昭一刊水别里托夫斯基潜水苏洛夫卡赞与斯基根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值特罗扬斯基潜水完整井图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时为了推求较为准确的影响半径可利用观测孔实测资料用图解