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        排水廊道對(duì)坡地地下水環(huán)境的影響分析

        2019-07-01 10:02:58
        福建質(zhì)量管理 2019年12期
        關(guān)鍵詞:坡地廊道防滲墻

        (華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院 廣東 廣州 510640)

        一、引言

        隨著城市化進(jìn)程加快,人口膨脹、土地緊缺、交通擁堵、環(huán)境污染和城市內(nèi)澇等問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重,坡地地下空間開(kāi)發(fā)利用是緩解城市資源匱乏、改善城市居民生活環(huán)境及提升城市品質(zhì)的重要途徑。坡地地下空間的利用與發(fā)展將不可避免會(huì)遇到地下水的問(wèn)題,無(wú)論是阻水結(jié)構(gòu)還是減壓抗浮結(jié)構(gòu),都會(huì)不同程度地改變、干擾地下水環(huán)境,表現(xiàn)為地下水位的升高或降低、地下水流量的增加減少,將可能改變土體結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)、危害周邊建筑物及地下管線的安全、惡化地下生化環(huán)境或影響地表植被生長(zhǎng)等[2]。

        排水廊道是一種重要的減壓抗浮結(jié)構(gòu)物,降水或排水的過(guò)程中可能對(duì)周?chē)沫h(huán)境造成影響或破壞,評(píng)定排水廊道對(duì)周邊地下水環(huán)境影響及影響是否可控具有重要意義。

        二、計(jì)算模型

        假定坡地巖土層自上而下劃分為兩層:殘積土、基巖,飽和滲透系數(shù)分別取3×10-3cm/s、1×10-8cm/s,坡地坡比為1:4,上游遠(yuǎn)場(chǎng)地下水位埋深2m。假定廊道上游降水點(diǎn)距地下結(jié)構(gòu)物上游側(cè)壁2m,下游補(bǔ)水點(diǎn)距地下結(jié)構(gòu)物下游側(cè)壁2m,廊道上下游端均采用自流排水,壓力水頭為0m;防滲墻厚度為0.6m;地下室底板第一級(jí)階梯埋深14m、高程為143m,第二級(jí)階梯埋深14m、高程為133m;根據(jù)排水廊道在實(shí)際工程中可能存在以下12種工作狀態(tài),工況見(jiàn)表1。采用GeoStudio軟件對(duì)各工況的工作狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算分析。

        表1 排水廊道工況參數(shù)

        三、計(jì)算結(jié)果分析

        各工況的流場(chǎng)分布情況見(jiàn)圖1中a)~l),具體分析如下:

        工況1:深嵌入比的防滲墻能保證地下室底板承受較很小的浮力,但是會(huì)導(dǎo)致上游地表出溢流量增大。工況2:在防滲墻前設(shè)淺埋深的排水廊道,排水廊道降水點(diǎn)具有降水作用,但由于排水廊道降水點(diǎn)埋深淺,降水作用比防滲墻的阻水作用小,上游地下水位仍然由防滲墻的阻水作用主導(dǎo)。對(duì)于下游來(lái)說(shuō),下游排水點(diǎn)是一個(gè)水源,能夠抬升下游地下水位。工況3:在防滲墻失效、不設(shè)排水廊道的情況下,上下游地下水環(huán)境受到的影響較工況1小,地下室底板需要承受較大的浮力,如果不采用防滲墻截滲法或減壓法抗浮,則需要設(shè)置較多的抗拔錨樁,成本較大。工況4:僅降水點(diǎn)埋深淺的排水廊道排水引流,對(duì)上下游地下水環(huán)境的影響較工況1、2、3都小,但起不到減壓抗浮作用。工況5:將排水廊道設(shè)置在防滲墻前方,與工況2相比,防滲墻不能“阻隔”削弱排水廊道降水作用,上游的地下水位由排水廊道降水作用主導(dǎo),降水點(diǎn)埋深深,降水作用大,嚴(yán)重影響上游地下水環(huán)境。工況6:在無(wú)防滲墻的情況下設(shè)置深降的排水廊道,上游地下水位受影響程度較工況5更大。工況7:排水廊道前方設(shè)防滲墻,墻底埋深比上游降水點(diǎn)深,防滲墻能夠“隔擋”并削弱排水廊道對(duì)上游地下水環(huán)境的不利影響,同時(shí)因?yàn)榕潘鹊澜邓c(diǎn)高程與地下室底板第一級(jí)階梯平齊,又能保證較好的抗浮效果。

        圖1 流網(wǎng)圖

        工況7基礎(chǔ)上,改變降水點(diǎn)的埋深或改變建立了工況8~工況12。對(duì)上游地下水位的影響程度大小從低到高排序?yàn)椋汗r10<工況9<工況11<工況12<工況7<工況8,其中工況10、工況9及工況11對(duì)上游的影響程度較??;對(duì)下游地下水位的影響程度大小從低到高排序?yàn)椋汗r10<工況11<工況12<工況9<工況7<工況8,六者相差不大;對(duì)下游地下水流量的影響程度大小從低到高排序?yàn)椋汗r10<工況11<工況12<工況9<工況7<工況8;對(duì)底板第一級(jí)階梯的浮力大小從小到大排序?yàn)椋汗r8<工況7<工況9<工況12 <工況11<工況10;對(duì)底板第二級(jí)階梯的浮力大小從小到大排序?yàn)椋汗r8<工況7<工況9<工況12 <工況11<工況10。

        四、結(jié)論

        (1)排水廊道能夠起到降低上游地下水位、抬高下游地下水位作用,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)“導(dǎo)水引流”,將上游地下水疏導(dǎo)至下游,降低上游地表出溢流量,增加下游地下水流量。

        (2)排水廊道的上游降水點(diǎn)埋深是決定降水作用的關(guān)鍵因素,下游排水點(diǎn)埋深是決定補(bǔ)水作用的關(guān)鍵因素。排水廊道的下游排水點(diǎn)通常設(shè)置為淺埋深,有利于恢復(fù)下游地下水位,對(duì)地下水環(huán)境有利,上游降水點(diǎn)的位置需要保護(hù)上游地下水位和底板減壓抗浮在二者之間權(quán)衡。

        (3)防滲墻與排水廊道降水點(diǎn)的空間關(guān)系體現(xiàn)在:埋深、前后位置。埋深或前后位置不同,防滲墻與排水廊道對(duì)地下水環(huán)境、底板浮力的組合效應(yīng)也不同。

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