承压含水层中大口径井附近非达西流的线性化近似解与数值解

研究了承压含水层中大口径井附近的非达西流,采用线性化方法和Laplace变换得到了无量纲水位降深在拉氏空间下的解析解,采用Stehfest数值逆变换得到了实空间下的水位降深,同时得到了抽水后期和抽水稳定阶段水位降深的解析解。定义了反映非达西流动特征的水力传导度ξ,采用相应的数值解对线性化近似解进行了验证。研究结果表明,在抽水初期,不同ξ值所对应的井筒中的水位降深基本相同,并在双对数坐标下表现为一直线;在抽水后期,无论是在井筒还是含水层中,ξ越大,水位降深越小;在抽水稳定时期,水位降深随距离增大并呈幂函数递增,线性化方法在抽水初期会带来一定误差,而在抽水后期结果比较精确。     

承压含水层中抽水井附近非达西流的近似解析解

本文将线性化方法和Laplace变换相结合研究承压含水层中单一抽水井附近的非达西流问题,得到了水位降深在抽水后期和抽水稳定阶段的近似解析解,并对抽水后期近似解析解的适用性进行了讨论.通过Stehfest数值Laplace逆变换得到了任意时刻任意位置水位降深的半解析解,并采用数值解对线性化方法所得到的近似解进行了验证.研究结果表明:在抽水后期,水位降深随着Izbash定律中的两个常数的增大而减小;在抽水后期,水位降深近似为时间的幂函数,在抽水稳定阶段,水位降深可以近似为距离的幂函数;在抽水后期,线性化方法所得到近似解与数值解吻合很好,而在抽水初期线性化方法则存在一定误差,会低估水位降深.     

悬挂式止水帷幕插入深度的数值分析

通过设置悬挂式止水帷幕以减小基坑周边地下水位的降低程度,减小基坑开挖时基坑降水对周边环境的影响,而其插入深度与地下水位的降低量密切相关.针对基坑地下水位降低与止水帷幕插入深度间的关系进行了数值模拟,显示出地下水位在止水帷幕处出现明显降低,随止水帷幕插入深度的加大,坑外水位降低量相应加大.模拟结果表明了用数值模拟方法计算悬挂式止水帷幕止水效果的有效性,为实际工程应用提供了积极的参考.     

不同止水帷幕插入深度下基坑降水对周边环境的影响预测分析

我国沿江沿海地区地下承压水分布特征及水文地质条件复杂,该地区基坑降水对周边环境的影响预测分析是技术难题。为研究不同止水帷幕插入深度下坑外地表沉降和坑外水位降深对坑内降水的响应特征,本文以常州地铁2号线某深基坑工程为例,采用有限元软件ABAQUS建立了基坑降水三维分析模型。结果表明:随着止水帷幕插入比的增大,基坑降水对周边环境的影响范围逐渐减小。定义止水帷幕插入承压含水层深度占其层厚的比值为插入比,当止水帷幕插入比小于1/2时,降水对坑外环境影响较大;当止水帷幕插入比大于3/4时,其止水效果与止水帷幕完全隔断承压含水层时接近,降水对坑外环境影响很小。研究成果为该地区地铁车站基坑止水帷幕优化设计提供良好的理论依据。     

承压含水层中“扩展”井附近非达西流数值解

本文采用有限差分方法得到了承压含水层中抽水井附近非达西流的数值解，采用无量纲变量分别分析了考虑井储和不考虑井储影响的水头降深规律，并与Boltzmann变换和线性化方法所得到的近似半解析解进行了比较。结果表明，在不考虑井储影响的情况下, Boltzmann变换解与数值解吻合较好；当考虑井储影响时，Boltzmann变换解存在较大误差；无论考虑井储影响与否，线性化方法所得到的近似半解析解，在抽水后期均与数值解吻合较好，在抽水初期则存在一定误差。同时采用数值解分析了无量纲非达西水力传导度kD对水头降深的影响，在抽水后期，kD越大，水头降深越小。     

承压含水层中大口井附近非达西流的近似解析解

研究了承压含水层中大口井附近的非达西流，采用线性化方法和Laplace变换得到了无量纲水位降深sD在拉氏空间下的解析解，采用Stehfest数值逆变换得到了无量纲水位降深在实空间下的解，同时得到了抽水后期和抽水稳定阶段的近似解析解，并定义了反映非达西流特征的无量纲水力传导度ξ。研究结果表明，线性化方法所带来的误差在无量纲时间tD大于102时基本可以忽略；在抽水初期，不同ξ值所对应的井筒中的水位降深互相重合，并在双对数坐标下表现为一直线；在抽水后期，无论是在井筒还是含水层中，ξ越大，水位降深越小；在抽水稳定时期，无量纲水位降深sD随无量纲距离rD增大呈幂函数递减。     

承压含水层非稳定流拉普拉斯变换有限层分析

以有限层法为基础,利用拉普拉斯变换,将时间域上的地下水非稳定流的问题转化到拉普拉斯域求解,从而提出了求解地下水三维非稳定流的拉普拉斯变换有限层法。建立了拉普拉斯空间中的有限层方程。在求得拉普拉斯空间解的基础上,利用Stehfest数值逆变换方法实现了一步求解给定时刻任意位置的地下水降深。在数值算例验证本文方法的合理性的基础上,讨论了Stehfest数值逆变换中计算项数K的合理取值和计算参数对K取值的影响。本文方法不仅将三维问题简化为一维问题求解,而且克服了传统数值方法只能对离散点分别进行数值逆变换的局限性,进一步提高了计算效率。     

承压含水层非稳定流拉普拉斯变换有限层分析

以有限层法为基础，利用拉普拉斯变换，将时间域上的地下水非稳定流的问题转化到拉普拉斯域求解,提出了求解地下水三维非稳定流的拉普拉斯变换有限层法，建立了拉普拉斯空间中的有限层方程，在求得拉氏空间解的基础上，利用Stehfest数值逆变换方法实现了一步求解给定时刻任意位置的地下水降深。在数值算例验证本文方法的正确性的基础上，讨论了Stehfest数值逆变换中计算项数K的合理取值和计算参数对K取值的影响。本文方法不仅具备将三维问题简化为一维问题求解的优点，而且克服了传统数值方法只能对离散点分别进行数值逆变换的局限性，进一步提高了计算效率。     

承压含水层中非达西径向稳定流动抽水模拟试验

为分析抽水井附近水流的非达西流动,采用装填均质河砂的扇形密闭水槽模拟承压含水层,开展了外边界水头恒定条件下的定流量抽水试验,获得到了水流稳定流动时的水头降深曲线。通过比较试测水头降深与达西流动理论水头降深,以及比较相邻两压力传感器之间的平均水力梯度与相同流速下的达西水力梯度,进行了非达西流动的判别,比较结果发现本试验条件下存在明显的非达西流动现象。同时,应用基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解,对不同流量下的试验数据进行了拟合分析,发现抽水流量对非达西稳定流动的Izbash方程系数值影响较小。通过不同平均方法获得了描述本试验中非达西流动的Izbash方程系数的适宜取值为k=7.17×10-7,n=1.65,此时不同抽水流量下拟合水头降深曲线与试测水头降深曲线吻合良好,表明基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解可较好地描述抽水井附近的非达西径向稳定流动。     

地下水在粘弹性含水层系中的越流

本文研究了地下水在非均质含水层系(由两层弹性含水层中间夹有一层粘弹性弱透水层组成)中的不定常流.用加权平均和Laplace变换的方法,获得了越流量和平均水位降深在Laplace变换空间的公式.再用Stehfest数值反演的方法,计算了不同参数(如粘弹性参数)的越流量和各层平均水位降深随时间的变化.这些理论结果可以用来评价地下水资源和预测地面沉降量.     

上海地区特深圆形竖井开挖承压水控制技术及效果

苏州河段深层排水调蓄工程云岭综合设施和苗圃综合设施竖井基坑施工首次要求对上海地区第三层承压含水层水位进行控制。结合云岭综合设施特深圆形竖井开挖承压水控制工程实例,在分析承压含水层的分布特点和工程采取的降水措施的基础上,以工程实测数据为基础,分析软土地区深层承压水控制工艺和控制效果。结果表明：工程采取的竖井地墙和外侧防渗墙两层隔水措施,首次实现了上海地区第三层承压水降水,最大水位降深达到57.8 m,保证了基坑的稳定性。实测数据显示防渗墙外的水位降深小于防渗墙与围护结构之间的水位降深,水位降深速率具有相同的规律;各土层孔隙水压力变化与承压水降水相对应,承压水水位开始恢复后,迎土面深层孔隙水压力明显增大,且深度越深,孔隙水压力增大的趋势越明显,迎坑面水压力变化则较为平缓。所得结论可为今后上海地区类似工程施工和深层地下空间开发提供参考。     

承压含水层中扩展井附近非达西流数值解

本文采用数值差分方法得到了承压含水层中扩展井附近非达西流情况下的数值解,并假设非达西流可以用Forchheimer定律描述,同时考虑了裂隙储水效应的影响,采用无量纲变量分析了主裂隙以及含水层中的水位降深规律,并将数值解与Boltzmann变换得到的解析解进行了比较。研究结果表明,Boltzmann变换所得到的解析解在整个抽水时期都会高估水位降深,在考虑裂隙储水效应后,抽水初期不同的无量纲紊动因子βD的水位降深曲线互相重合,且在双对数坐标下表现为直线;含水层中的水位降深在抽水初期随βD增大而减小,在抽水后期随βD增大而增大。     

基坑开挖前降水对围护变形影响分析

高水位地区基坑工程项目的预降水往往会引起基坑围护一定的初始变形,有时甚至超过开挖引起的变形量,而大多数基坑变形初值采集一般在预降水完成后,开挖前降水引起的围护初始变形问题较难引起重视,对相关案例分析研究就显得尤为重要.结合上海某基坑工程案例,通过该案例中开挖前降水监测数据分析,并进一步采用有限元模拟,得出基坑支护前降深...     

人类活动对鲁北平原地下水环境影响特征研究

从近10年来对鲁北平原地下水环境问题的调查成果出发,论述了人类活动对鲁北平原地下水环境的影响特征,包括浅层地下水污染、含水层疏干等的分布、形成规律及发展趋势.鲁北平原浅层地下水主要污染物为三氮、砷、铅等重(类)金属,个别地方存在有机物污染.深层含水层疏干主要发生在长期以深层地下水作为生活和工业水源的德州,深层含水层疏干引发了地面沉降;浅层地下水疏干发生在以浅层地下水为农业供水水源的冠县和宁津县.通过对鲁北平原地下水环境问题的分布现状、产生原因及规律、发展趋势及其危害的研究,提出了相应的预防措施及可持续发展对策.     

基坑开挖工程中渗流场的三维有限元分析

很多工程施工时需要开挖基坑.基坑降水是施工中一个难点.在地下水位较高的地区开挖基坑时,地下水会不断渗入基坑,容易造成流砂和边坡失稳.另外,当遇到承压含水层时,由于上部土体的卸荷,坑底有被顶破而发生涌砂、隆起的危险.因此,如何控制好地下水,减小其对基坑开挖和周围环境的负面影响,是基坑工程特别是深基坑工程设计与施工的一个难题,通过计算分析,给出了基坑开挖中地下水渗流的有效解决方法.     

真空混合管井降水技术研究与应用

在含有深厚软饱水土层、地层互层多、降深大的基坑降水工程中,为解决浅部黏性土层中的界面残留水、下部粉性土层中的微承压水、砂土层中的承压水问题,以上海某深基坑降水工程为例,将真空与管井降水技术相结合,提出由多级滤管组成的真空混合管井降水技术。通过数值模拟,确定了过滤管位置及长度,在保证降深的前提下使抽水量最小,与类似地层工程相比,该项技术降水效果明显更好。     

滨海鑫鼎国际广场深基坑支护设计

滨海鑫鼎国际广场处于海相软土场地,地质条件较差,周边环境复杂。地下室基坑西半部开挖深度为7．35m,采用单排钻孔灌注桩加钢筋混凝土内支撑作为支护结构,东半部开挖深度为6．05m,采用单排钻孔灌注悬臂桩作为支护结构,并采用双排双轴深层搅拌桩形成全封闭止水帷幕。验算结果表明了本基坑支护结构的安全稳定性。     

西安轨道交通二号线B标段水文地质特征分析

为了给西安轨道交通B标段车站基坑开挖降水设计及区间隧道洞室盾构机掘进参数提供水文地质依据,对该标段的工程地质、水文地质勘察资料进行了分析,得出该标段地下水既有潜水又有承压水,两者间的隔水层不连续,存在“天窗”并发生水力联系的结论。地铁建筑物位于潜水含水层中,该含水层属于以中砂为主的强透水层,通过抽水试验并反求出含水层参数,对可能引起的基坑渗透破坏及地表沉降作了系统分析与评价。