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抽水试验基础上承压含水层水文地质参数计算探究

2020-11-20 401 上传者：管理员

摘要：水下深基坑承压含水层的水文地质参数主要通过现场抽水试验，并结合理论计算分析综合确定。文章结合竺山湖隧道工程勘察实例，以水上抽水试验原始数据为基础，通过稳定流和非稳定流的几种常用计算方法进行综合分析比较，确定了合理的水文地质参数，并对涌水量进行了估算。

关键词：
承压水
抽水试验
水下深基坑
涌水量
渗透系数
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1、概述

近年来，随着我国交通工程建设的快速发展，建设用地日益紧张，地下空间的开发和利用也日益紧迫，城市地下轨道交通、市政隧道及公路水下隧道等大型深基坑工程层出不穷，这些深基坑尤其是穿越江、河、湖的水下基坑工程的施工成败与能否较好的控制地下水关系密切。因地下水控制不利造成的基坑事故不胜枚举，因此在水下深基坑勘察中的水文地质参数确定至关重要。本文结合竺山湖隧道水文地质勘察工作，阐述了确定承压含水层水文地质参数的方法。

2、项目背景

341省道无锡马山至宜兴周铁段起点自无锡市马山镇的湖山路与十里明珠堤T型交叉口，后落地至宜兴市周铁镇彭干村东后彭组的东部，全长约16.7km。全线采用双向六车道一级公路标准建设。设计时速100km/h，路基宽度33.5m。

竺山湖隧道段里程K6+960～K14+700，总长约7.8km，马山侧敞开段里程K6+960～K7+235，长约275m；周铁侧敞开段里程K12+940～K14+700，长约1760m；暗埋段里程K7+235～K14+445，长约7210m，其中K7+560～K12+670为湖中段，长约5.11km。本项目隧道拟采用围堰明挖法施工。

3、工程和水文地质条件

竺山湖隧道段经过区域地貌上为太湖湖荡平原区，地势低洼，湖域段湖底标高在-1.3～-0.2m左右。

依据本项目勘察成果及区域地质资料，场地区揭示地层主要为全新统黏性土层、上更新统黏性土、粉土、粉砂层及下伏古生界泥盆系砂岩。

隧道主要控制层位为1-2层、1-2a层、2-4层软土以及2-3层粉土。1-2层位于隧道开挖深度内，主体结构底板之上，受其影响，开挖时应采取合适的边坡保护措施；2-4层软土基本位于结构底板之下，基础桩基持力层应穿透该层。2-3层粉土（粉砂）为范围内主要透水层，因此查明该承压含水层的水文地质参数是本项目勘察的重点和难点。

4、抽水试验施工方法

4.1 工作量布设

结合隧址区内水文地质特征，本次抽水试验主要针对湖域隧道段2-3层承压水含水层，布置1组抽水试验，试验设置抽水孔1个，观测孔2个，两个观测孔与抽水孔的连线分别垂直于隧道走向和平行于走向，观测孔与抽水孔距离分别为4m和8m。

4.2 抽水试验

本次分别采用稳定流方法和非稳定流进行抽水试验。主要包含以下五个方面的内容：（1）试验性抽水；（2）静水位观测；（3）动水位；（4）抽水试验稳定标准和稳定延续时间的确定；（5）恢复水位观测。

5、水文地质参数计算分析

本次试验均为承压水完整孔，抽水前测得2-3层静止水位1.1m。

5.1 稳定流抽水利用观测孔水位下降

利用观测孔中的水位下降资料计算渗透系数：

表1稳定流抽水利用观测孔水位下降资料计算渗透系数

表2稳定流抽水利用抽水孔水位下降资料计算渗透系数

表3稳定流抽水利用水位恢复资料计算渗透系数

代入数据，计算结果如表1。

5.2 稳定流抽水利用抽水孔水位下降

利用抽水孔中的水位下降资料计算渗透系数，当Q-s关系曲线呈直线时：

代入数据，计算结果如表2。

5.3 稳定流抽水利用水位恢复

利用水位恢复资料计算渗透系数，停止抽水前，动水位已稳定：

代入数据，计算结果如表3。

5.4 非稳定流抽水配线法

利用观测孔的水位下降资料，用配线法计算渗透系数：

在双对数曲线上分别绘制W(u)-1/u的标准曲线和s-t/r2的实测曲线（如图1），将实测曲线置于标准曲线上，在保持对应坐标轴彼此平行的条件下相对平移，直至两曲线重合为止。任取一匹配点，记录匹配点的坐标值：W(u）、1/u、S、t/r2，代入上述公式中分别计算有关参数。

计算结果如表4。

5.5 非稳定流抽水直线法

当时，可采用下列公式计算：

计算结果如表5。

综上，针对拟建场地的水文地质条件，采取稳定流和非稳定流两种试验方式，选择多种计算公式，所计算的结果存在一定的差异，即2-3层渗透系数K=0.171～3.419m/d，考虑到井损、有效井径和影响半径等参数对计算结果的不利影响，推荐采用稳定流观测孔资料、非稳定流配线法和直线法的计算结果平均值1.726m/d(2.00×10-3cm/s）。

6、涌水量估算

根据《基坑工程手册》，对于封闭性疏干降水，基坑涌水量按下述经验公式估算：

以K9+430～K9+730段为例估算涌水量，如表6。

7、结论

(1）隧址区影响设计施工的含水层为2-3层承压含水层，其上下一般分布有黏性土隔水层，该层承压水与太湖水之间水力联系不密切，测得其静水位标高约为1.1m。

(2）针对拟建场地的水文地质条件，采取稳定流和非稳定流两种试验方式，选择多种计算公式，所计算的结果存在一定的差异，即2-3层渗透系数K=0.278～3.419m/d，考虑到井损、有效井径和影响半径等参数对计算结果的不利影响，推荐采用稳定流观测孔资料、非稳定流配线法和直线法的计算结果平均值1.726m/d(2.00×10-3cm/s）。

图1W(u)-1/u曲线及s-t/r2曲线

表4非稳定流抽水配线法计算水文地质参数

表5非稳定流抽水直线法计算水文地质参数

表6涌水量估算表

参考文献：

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[2]聂庆林,高广东,等.抽水试验确定承压含水层参数方法探讨[J].水文地质与工程地质,2009(4):37-40.

[3]赵琳琳,肖长来,等.基于抽水试验的多种方法确定水温地质参数[J].地下空间与工程学报,2015(2):306-309.

[4]朱保坤,苟联盟,等.基于抽水试验的渗透系数计算方法对比与研究[J].科技创新与应用,2017(27):71-72.

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