亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于三維數(shù)值模擬的深基坑降水設(shè)計(jì)研究

        2019-02-27 08:07:18李偉張英英張洋李俠沈馳
        城市勘測 2019年1期
        關(guān)鍵詞:模型

        李偉,張英英,張洋,李俠,沈馳

        (1.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊(duì),江蘇 常州 213002; 2.上海廣聯(lián)環(huán)境巖土工程股份有限公司,上海 201900;3.常州市測繪院,江蘇 常州 213003)

        1 引 言

        地鐵建設(shè)通常連接城市各大繁華地帶,臨近的建筑物密度較高。而地鐵站建設(shè)往往開挖深度較大,需要進(jìn)行工程降水。尤其是當(dāng)基坑坑底存在承壓水時(shí),基坑開挖減小了上覆不透水層的厚度,容易引起突涌等地質(zhì)災(zāi)害[1]。此外,基坑降水由于水頭的下降,導(dǎo)致土體有效自重應(yīng)力增大,進(jìn)而引起土體固結(jié),造成降水影響范圍內(nèi)的建筑物等產(chǎn)生不均勻沉降、傾斜、開裂等現(xiàn)象,危及建筑物的安全和設(shè)備等的正常使用[2,3]。因此,如何合理地設(shè)計(jì)深基坑降水方案,控制周圍地面沉降,則顯得尤為重要。本文以上海地鐵14 號(hào)線某地鐵站為例,采用三維有限差分法對深基坑降水進(jìn)行數(shù)值模擬,通過反演調(diào)參,確定模擬區(qū)的水文地質(zhì)參數(shù),模擬預(yù)測了深基坑降水期間模擬區(qū)的地下水位分布情況,并結(jié)合模擬區(qū)周邊的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件以及數(shù)值模擬結(jié)果設(shè)計(jì)了深基坑降水方案,此外,還對降水引起周邊環(huán)境的地面沉降進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,從而驗(yàn)證降水方案設(shè)計(jì)的合理性,達(dá)到有效控制地面沉降的目的[4]。

        2 工程概況

        該地鐵站為地下二層島式站臺(tái)車站,主體規(guī)模內(nèi)徑為 338 m×19 m。頂板覆土約 3 m,底板埋深約 16 m,基坑深度約 9.5 m。地鐵站北側(cè)1號(hào)出入口緊鄰在建廠房,4號(hào)出入口距離某公司廠房最近處約 22 m;主體結(jié)構(gòu)南邊線緊鄰架空高壓線走廊,兩者最近處約為 14 m,擬建2號(hào)、3號(hào)出入口及1號(hào)、2號(hào)風(fēng)井則處于高壓線走廊之下;擬建車站東側(cè)端頭井距離交通要道 32 m左右,西側(cè)端頭井距離交通要道 40 m左右。另外,擬建1號(hào)風(fēng)井南側(cè)約為 8 m開外分布有水塘,其寬度約為 11 m,且該施工區(qū)域現(xiàn)敷設(shè)有各種密集的市政管線,擬建工程項(xiàng)目周邊環(huán)境如圖1所示。由此可見,該地鐵站周邊環(huán)境極其復(fù)雜,必須嚴(yán)格控制地鐵站降水施工對周邊環(huán)境的影響,避免工程事故的發(fā)生。

        圖1 車站周邊環(huán)境圖

        3 工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件

        經(jīng)勘察揭露,在深度55.45 m范圍內(nèi)地基土屬第四紀(jì)晚更新世及全新世沉積物,按其成因劃分為7個(gè)主要土層,自上而下描述如下:第①1-1層雜色雜填土;第①1-2層雜色素填土;第②層褐黃色~灰黃色粉質(zhì)黏土,層頂埋深約 1.00 m~2.70 m,層厚 0.50 m~1.80 m;第③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,層頂埋深約為 2.20 m~3.60 m,層厚 3.70 m~7.40 m;第④層灰色淤泥質(zhì)黏土,層頂埋深約 9.00 m~10.00 m,層厚 8.2 m~9.3 m;第⑤1-1層灰色黏土,層頂埋深約 18.00 m~18.60 m,厚度 4.6 m~6.5 m;第⑤1t層灰色~灰綠色黏質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土,層頂埋深約 23.60 m~24.00 m,層厚 2.4 m~3.2 m;第⑥層暗綠~草黃色粉質(zhì)黏土,層頂埋深約 22.80 m~26.90 m,層厚 1.6 m~5.3 m;第⑦1-1層黏質(zhì)粉土,層頂埋深約 27.00 m~29.30 m,層厚 1.3 m~4.2 m;第⑦1-2層粉砂,層頂埋深約 28.90 m~32.70 m,層厚 8.3 m~14.8 m;第⑦2層粉砂,層頂埋深約 40.40 m~43.80 m,勘查深度 55.45 m內(nèi)未鉆穿該層。

        圖2 承壓水水位觀測曲線圖

        場地的淺部地下水為潛水,補(bǔ)給來源主要有大氣降水入滲及地表水徑流側(cè)向補(bǔ)給,以蒸發(fā)消耗為主,曾季節(jié)性波動(dòng)??辈炱陂g測得的平均地下水靜止水位標(biāo)高為 3.11 m。為承壓水主要賦存于⑦層粉性土、砂土層中,低于潛水水位,并呈周期性變化,其中⑦1-1為弱含水層,承壓水頭大而滲透性小,降水難度大;⑦1-2粉砂層、⑦2粉砂層水文地質(zhì)條件復(fù)雜,因此對地鐵施工影響較大[5]。本次研究監(jiān)測該層水位平均埋深為 5.98 m,承壓水水位觀測曲線如圖2所示。

        4 三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)值分析

        采用可視化三維滲流數(shù)值模擬技術(shù)建立深基坑工程降水三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)學(xué)模型來準(zhǔn)確模擬預(yù)測地鐵施工中深基坑降水引起的地下水滲流場的變化特征。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行深基坑降水滲流的分析與設(shè)計(jì)計(jì)算,確定實(shí)際降水設(shè)計(jì)對周邊地下水的滲流影響最小情況下的布設(shè)方案。

        4.1 三維非穩(wěn)定地下水滲流模型的建立

        (1)三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)學(xué)模型

        由于地下水流和土體是固體、液體、氣體組成的空間三維系統(tǒng),土體可概化為多孔介質(zhì)。因此可以采用地下水滲流連續(xù)性方程來求解地下水在多孔介質(zhì)中流動(dòng)的問題,本文根據(jù)場地的水文地質(zhì)條件建立了以下地下水三維非穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型:

        式中:

        承壓含水層:E=S,T=M;潛水含水層E=Sy,T=B;

        S為儲(chǔ)水系數(shù);Sy為給水度;Ss為儲(chǔ)水率(1/m);Ss=S/M

        M為承壓含水層單元體厚度(m);

        B為潛水含水層單元體地下水飽和厚度(m)。

        kxx,kyy,kzz分別為各向異性主方向滲透系數(shù)(m/d);

        h為點(diǎn)(x,y,z)在t時(shí)刻的水頭值(m);

        W為源匯項(xiàng)(1/d);h0為計(jì)算域初始水頭值(m);

        h1為第一類邊界的水頭值(m);

        t為時(shí)間(d);

        Ω為計(jì)算域;

        Γ1為第一類邊界。

        采用有限差分法將上述地下水三維非穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型進(jìn)行離散進(jìn)而得到數(shù)值模型,在此基礎(chǔ)上運(yùn)用Visual Modflow軟件建立地下水三維滲流模型,模擬計(jì)算深基坑降水引起的地下水的時(shí)空分布。

        (2)三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)值模型

        本次模擬考慮后期基坑降水模擬及抽水井影響半徑,以地鐵站為中心,將建模范圍設(shè)為 1 200 m×870 m,從上到下分為淺部黏性土層、⑥層黏土隔水層層、⑦層承壓含水層3個(gè)大層,其中含水層中考慮到降水井的濾管位置又細(xì)分成多層。

        圖3 數(shù)值模型三維立體圖

        圖4 數(shù)值模型平面剖分圖

        圖5 數(shù)值模型垂向剖分圖

        數(shù)值模擬計(jì)算采用含水層三維模型,其剖分情況如圖3~圖5所示。將整個(gè)模型概化成非均質(zhì)水平向各向同性的三維非穩(wěn)定地下水滲流系統(tǒng),數(shù)值模擬的模擬期和相應(yīng)計(jì)算周期根據(jù)試驗(yàn)時(shí)間段來定,在每個(gè)計(jì)算周期中,所有外部源匯項(xiàng)的強(qiáng)度保持不變。模型邊界定義為定水頭邊界,假定其水位不變。選取觀測效果較高的抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行非穩(wěn)定滲流水文地質(zhì)參數(shù)反演,再結(jié)合工程勘察土工試驗(yàn)獲取的水文地質(zhì)參數(shù),得到本次地下水三維非穩(wěn)定滲流模型的水文地質(zhì)參數(shù),如表1所示。

        滲透系數(shù)一覽表 表1

        4.2 降水井方案設(shè)計(jì)

        本基坑工程降水設(shè)計(jì)主要涉及⑦層承壓含水層,根據(jù)前期勘察可知,由于主體基坑止水帷幕進(jìn)入⑦層但未隔斷,⑦層降水屬于敞開減壓降水,主體基坑采用坑外結(jié)合坑內(nèi)降壓的方式布井[6,7]。在西端頭井處需降壓為 5.40 m~5.97 m,標(biāo)準(zhǔn)段1/1~2軸需降壓 2.50 m~2.66 m,標(biāo)準(zhǔn)段4~33軸需降壓 3.24 m~4.13 m,標(biāo)準(zhǔn)段33~36軸需降壓 3.64 m~3.55 m,東西端頭井需降壓 6.39 m。經(jīng)過上述地下水三維非穩(wěn)定滲流模型進(jìn)行模擬計(jì)算,共需布置13口降壓井對⑦承壓含水層降水減壓,其中井號(hào)Y01~Y02井深 38 m,井號(hào)Y03~Y13井深 40 m;同時(shí)額外布置了4口備用兼觀測井,其中YG01、YG02、YG04井深 38 m,YG03井深 40 m,基坑降水模擬結(jié)果如圖6、圖7所示,降水井設(shè)計(jì)如表2所示。

        圖6 模型計(jì)算地下水降深云圖(單位/m)

        圖7 模型計(jì)算地下水降深剖面云圖(單位/m)

        基坑降水設(shè)計(jì)表 表2

        根據(jù)模擬結(jié)果可以看出,西端頭井內(nèi)水位降深 6.0 m~7.0 m,標(biāo)準(zhǔn)段水位降深 4.0 m~5.0 m,東端頭井降水減壓時(shí),東端頭井內(nèi)水位降深 7.0 m~8.0 m,滿足基坑水位降深要求。同時(shí),還可在模型中讀取相鄰兩廠位置的最大降深,約為 4.5 m,基坑南側(cè)高壓電線桿下水位降深為 5.0 m,滿足工程需要。

        5 降水誘發(fā)的沉降分析

        5.1 沉降機(jī)理研究

        深部降壓所引起的地面沉降包括三部分:瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和因土體流變所產(chǎn)生的次固結(jié)沉降[8]。由于次固結(jié)沉降一般在主固結(jié)完成后才明顯顯現(xiàn),且要求荷載作用時(shí)間較長,因此,本次計(jì)算主要考慮主固結(jié)沉降。此次基坑減壓降水主要涉及的含水層為⑦層,故本次計(jì)算以⑦層沉降為主。按照《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》(GB50307-1999)中推薦的分層總和法,可按下式計(jì)算土層附加荷載:

        △P=γw(h1-h2)

        式中:△P為降水引起的土層附加荷載(kPa);h1為降水的水頭高度(m);h2為降水后的水頭高度(m);γw為水的重度(kN/m3)。降水引起的地面附加沉降量,可采用分層總和法,按下式計(jì)算:

        式中:S為總附加沉降量(m);φs為修正系數(shù);U為該層土的固結(jié)度;Si為第i計(jì)算土層的附加沉降量(m);△Pi為第i計(jì)算土層降水引起的附加荷載(kPa);Ei為第i計(jì)算土層的壓縮模量(kPa);Hi為第i計(jì)算土層的土層厚度(m)。Ei對于砂土,應(yīng)為壓縮模量;對于黏土和粉土,可按下式計(jì)算:

        式中:e0為土層的原始孔隙比;αv為土層的體積壓縮系數(shù)(MPa-1),取值時(shí)應(yīng)取土的有效自重壓力至土的有效自重壓力與附加壓力之和的應(yīng)力段。

        5.2 沉降計(jì)算結(jié)果分析

        根據(jù)現(xiàn)場相關(guān)資料,在理論分析、計(jì)算的基礎(chǔ)上,預(yù)測本工程⑦層承壓水位降壓誘發(fā)的周邊沉降對周邊環(huán)境的影響云圖如圖8所示。

        圖8 降水誘發(fā)周邊沉降等值線預(yù)測圖(單位/mm)

        從圖8中可以看出,基坑降水后,其北部相鄰的兩廠房的最大沉降約為 6 mm~7 mm,南側(cè)高壓電線桿下最大沉降約為 8 mm~9 mm。總體沉降量小,對周邊環(huán)境危害較小。

        6 結(jié) 論

        本文采用三維非穩(wěn)定地下水滲流數(shù)值分析法模擬預(yù)測了深基坑降水引起的地下水滲流場的變化特征,在此基礎(chǔ)上,采用分層總和法計(jì)算地面附加沉降量,從而驗(yàn)證了深基坑降水方案設(shè)計(jì)的合理性。結(jié)果表明,該降水方案對周邊環(huán)境造成的地面沉降影響較小,設(shè)計(jì)較為合理,為地鐵工程深基坑降水設(shè)計(jì)提供了有力指導(dǎo),可推廣運(yùn)用于此類地區(qū)深基坑降水研究,可信度較高。

        猜你喜歡
        模型
        一半模型
        一種去中心化的域名服務(wù)本地化模型
        適用于BDS-3 PPP的隨機(jī)模型
        提煉模型 突破難點(diǎn)
        函數(shù)模型及應(yīng)用
        p150Glued在帕金森病模型中的表達(dá)及分布
        函數(shù)模型及應(yīng)用
        重要模型『一線三等角』
        重尾非線性自回歸模型自加權(quán)M-估計(jì)的漸近分布
        3D打印中的模型分割與打包
        亚洲妓女综合网99| 精品无码久久久久久久久水蜜桃| 亚洲一区二区三区四区五区六| 久久人人爽人人爽人人av东京热| 真人在线射美女视频在线观看| 中文字幕一区二区网址| 四虎永久在线精品免费网址| 国产精品_国产精品_k频道w| 国产中文aⅴ在线| 一区两区三区视频在线观看| 日本视频二区在线观看| 大桥未久亚洲无av码在线| 国产福利酱国产一区二区| 日本激情一区二区三区| 国产亚洲精品久久午夜玫瑰园| 亚洲av无码av男人的天堂| 亚洲制服无码一区二区三区| 青青草视频在线免费视频| 日韩精品人成在线播放| 久热综合在线亚洲精品| 久久99精品中文字幕在| 偷拍偷窥在线精品视频| a级国产乱理伦片| 无码夜色一区二区三区| 中文字幕在线观看乱码一区| 亚洲av一区二区三区色多多| 亚洲 自拍 另类小说综合图区| 亚洲AⅤ无码日韩AV中文AV伦| 精品午夜中文字幕熟女| 人妻av中文字幕久久| 欧美丰满大屁股ass| 亚洲日韩AV无码美腿丝袜| 国产自拍在线观看视频| 亚洲码国产精品高潮在线 | 亚洲五月天中文字幕第一页| 亚洲午夜精品一区二区| 亚洲av无码一区二区三区性色 | 婷婷伊人久久大香线蕉av| 少妇厨房愉情理伦片免费 | 呦系列视频一区二区三区| 亚洲成色在线综合网站|