南京长江漫滩地区某深基坑突水原因分析及治理

南京长江漫滩地区含水层厚度大,地下水丰富,对深基坑工程具有极大的影响,特别是承压水易引发基坑突水(突涌、管涌)事故。简要介绍了长江漫滩地区深基坑的水文地质特征,对承压水突涌及管涌的形成条件和处理措施进行分析论述,并根据管涌产生条件提出了一种判断围护结构渗漏点深度的简要计算公式。以南京长江漫滩地区某深达30 m的深基坑工程管涌险情为例,详细分析该基坑管涌事故发生的原因,利用公式判断出围护结构的渗漏深度并成功治理,对类似工程事故具有参考意义。

深基坑工程结构类型与安全监测要素

论述了几种主要支护结构的深基坑工程的监测方法和不同特点,将基坑过程中不同施工阶段的风险分析、安全评估与信息化施工相结合。为岩土工程设计、基坑工程施工、土方开挖、基坑工程监测提出可供参考的工程实践经验与理论研究成果。

管井降水技术在江底取水隧道修复中的应用

苏南某电厂江底取水隧道在掘进时发生沼气喷溢引起承压水携带泥沙涌入,隧道修复过程中需要防止承压水再次突涌,而能否通过管井降低长江水体下巨厚的承压含水层水位引起了巨大的争议。本文结合水文地质条件分析及现场抽水试验,查明目的含水层与江水及下部巨厚承压含水层之间的水力联系,得到了各层的水文地质参数,提供了可靠的降水方案,并对沉降变形进行了预测分析,解决了水上降水管井施工等一系列难题,对类似工程具有重要的借鉴意义。

巨厚非均质潜水含水层抽水试验及参数计算

渗透系数决定了深基坑工程涌水量的估算及止水帷幕的型式,影响工程安全及造价,对富水地区深基坑工程建设具有重大的意义。对于非均质含水层组,现有的解析公式中,很难找到合适的方法计算水文地质参数,特别是垂直方向的渗透系数。通过在现场施作临时止水帷幕,利用帷幕的绕流阻水作用进行抽水试验,模拟基坑开挖过程中的降水问题,再建立水文地质概念模型和地下水流数学模型,并利用三维有限差分数值模拟软件反演出各层渗透系数,最后通过验证性抽水资料对模型进行了验证,为福州一临江巨厚砂卵石地层地铁车站的围护结构设计中地下水控制提供了设计参数。该试验和数值模拟结果可为类似工程参考。

复杂地质条件下某深大基坑降水方案优化设计

某深大基坑位于长江下游岸边,场地地层为典型的二元结构,基坑开挖涉及的两层承压含水层间的弱透水层局部缺失,之间水力联系密切,基坑场地地质条件极为复杂,基坑施工降水直接关系到基坑工程的安全。这里将基坑分3个区,分别进行降水设计。具体降水方案:Ⅰ区两层承压含水层和Ⅱ区第一承压含水层被围护结构隔断内外水力联系,采用疏干井降水;Ⅱ区第二承压含水层未被围护结构隔断,Ⅲ区两层承压含水层水力联系密切,针对这两个区域设计了两套降水方案,方案一在Ⅱ区和Ⅲ区均布置有降水井,在Ⅱ区对第二承压含水层降水,在Ⅲ区对第一承压含水层降水;方案二仅在Ⅲ区布置降水井对第一承压含水层降水。为了更好地对降水方案进行对比分析,验证方案的可行性,对此进行了数值模拟分析,计算结果显示,两种方案均能满足降水要求,不过方案二布井数量少,基坑外水位降深较小,对周边环境影响更小,优于方案一。

西山煤田古交矿区陷落柱特征及其导水性分析

在分析区域地质特征的基础上,对西山煤田古交矿区陷落柱的数量、形态特征及分布规律进行了总结。从陷落柱的发育特征出发,对其导水条件进行了研究,认为本区岩溶陷落柱是否突水,关键取决于其是否有导水的力学薄弱通道。研究表明,本区岩溶陷落柱柱体胶结致密,后期活化程度弱,距煤层较近的峰峰组含水层的富水性弱,而煤层与上马家沟组强含水层之间隔水层厚度大,因而,在正常块段开采中,岩溶陷落柱作为集中导水通道导致重大突水的可能性较小。

西山古交矿区奥灰与下组煤带压开采

古交矿区下组煤的开采深受中奥陶系灰岩含水层的威胁,存在严重的带压开采问题。介绍了前人对奥灰的研究,认为对下组煤造成影响的并不是整个奥灰,而是其中的某个含水层段;通过分析中奥陶系地层与下组煤之间的关系,认为O2f2是下组煤带压开采的直接充水含水层,O2s2+3是间接充水含水层;并且通过对揭露奥灰钻孔的地质、简易水文及抽水试验等资料的分析,认为O2f2富水性弱,对下组煤开采影响小,O2s2+3只有当存在集中导水通道时,才会对下组煤造成危害,并提出以O2f2作为中间指示含水层来监测、防治O2s2+3含水层。

特殊地质环境条件研究在超大基坑支护设计中的意义——复杂地质环境下超大异形基坑支护设计优化分析

近年来,在长江下游地区地下工程建设日益增多,其基坑呈现开挖深、规模大、形状复杂等特点,由于这一地区地质环境非常复杂,其支护结构设计和施工难度非常大。本文以南京江边某特大型地下交通枢纽工程为例,探讨地质环境条件研究在深基坑支护结构设计的重要作用。该地下交通工程为地下三层结构,最下层连接过江隧道,上部两层连接附近场馆和多条地面道路,基坑开挖深、深度变化大、形态异常复杂。该工程位于南京青奥中心西侧,靠近长江岸堤。这一地区广泛分布第四系松散沉积物,近地表主要为新近沉积的软土,且厚度较大,下部为河床相砂性土,地下水丰富,且多为承压水,工程地质条件非常复杂。这里主要针对这一特大型基坑工程的核心区,分析其工程地质条件,提出可能出现的工程地质问题,结合基坑功能及形态对其基坑范围内土层从平面及剖面上进行分区和分层,以此进行基坑支护结构设计优化分析,提出采用放坡开挖(上部)和地下连续墙(下部)相结合的支护设计方案,有效解决大型异形基坑群施工技术难题,而且施工速度快、建设成本低。这一研究成果对于长江下游地区类似特大型异形超深基坑的支护及施工设计具有积极借鉴意义。

输水隧道与取水立管对接冷冻封堵方案可行性研究

冷冻封堵技术因其可操作性强、安全性高等优点在地下工程施工中有着广泛的应用,但是在江底输水隧道施工中运用,其技术难度还是很大。本文以苏南某发电厂输水隧道工程为例,探究在特殊水文地质环境条件下输水隧道与取水立管对接封堵施工中的技术问题。为了检验冷冻封堵技术在江底隧道连接处的封堵效果,有效保证施工安全,采用数值法模拟分析渗流场与温度场耦合作用条件下冻结管对接处周围饱和土体的冻结效果,综合分析了冷冻封堵施工对冷冻区域温度场的影响,计算结果显示采用冷冻法进行封堵是完全可行的,这一冷冻封堵方法在江底输水隧道与取水立管对接施工中应用获得成功。

西山煤田陷落柱形成之主控因素分析

以构造为主线,结合岩性、地下径流等分析了西山煤田陷落柱形成之主控因素,认为陷落柱在形成中,地质构造决定了陷落柱形态与分布规律,地层岩性组合是岩溶发育的物质基础;以构造应力为出发点,结合重力、真空负压等作用进行研究,认为陷落柱具有多种成因机制。

深层水平封底在巨厚砂卵石层基坑地下水控制中的应用

为解决临江巨厚潜水含水层深基坑工程面临的地层渗透性强、涌水量大、降水难度大等问题,依托福州地铁2号线桔园洲站基坑工程,采用理论分析及三维数值模拟相结合的方法,研究不同地下连续墙深度及深层水平封底止水效果与基坑涌水量、坑外水位降深之间的关系,确定地下连续墙插入深度最优值及深层水平封底位置、厚度。工程实践表明:1)深层水平封底实际止水效果平均达到93%以上,涌水量减少75%,有效降低了降水难度,确保了基坑工程安全顺利完工;2)对巨厚强透水砂卵石且止水帷幕难以落底的深基坑工程,在悬挂式竖向止水帷幕基础上,设置深层水平封底止水帷幕,能有效减小坑底地层垂向渗透性,减少基坑涌水量;3)水平封底位置需满足抗突涌要求,且上部预留一定的空间布置降水井滤管,抽排由封底渗漏至坑内的地下水。

长江漫滩复杂地层条件下超大超深基坑降水设计

长江漫滩地区第四系松散层是一个巨厚的复杂含水体,地下水丰富,对深基坑施工影响极大。详细分析了南京梅子洲过江通道及青奥轴线地下交通系统工程中B2-J1区基坑降水工程的特征,分区分段进行降水设计,并根据各区段的地层特征,选用合适的降水井结构,利用全孔填滤料的方式对开挖面以上含水层进行疏导,取得良好的降水效果;针对坑内、外水位差大的区段设置坑外备用井,防止因围护结构缺陷造成基坑管涌,为基坑安全增加保障,并有效地控制了降水对周边环境破坏。

长江底隧道抽水试验及水文地质参数计算

某发电厂特大型深水取水隧道在施工中发生气液喷涌重大地质灾害,由于该隧道位于长江底部,隧道修复施工难度非常大,其中降水是关键。为了合理设计降水方案,需进行现场抽水试验,精确获得承压含水层的水文地质参数。根据试验监测结果,采用解析法和数值分析法对不同流量和降深组合下的土层渗透系数进行计算,确定了含水层的渗透系数值,这一分析结果为隧道工程设计和施工提供了科学依据。

城市深基坑工程地下水位监测问题的研究

简要论述了城市深基坑工程地下水监测的重要性,介绍了目前城市深基坑工程地下水位监测中存在的主要问题:对地下水位监测不重视、监测孔设计及施工不合理等。并借鉴和引用水利、地质等部门的规范,对水位监测孔质量检验提出一些建议。对规范城市深基坑工程地下水位监测具有重大的意义。

杭州地区某深基坑工程承压水降水设计

某基坑工程开挖深度大,下部承压含水层对基坑开挖构成了威胁,在地下连续墙难以深入含水层底板形成全封闭式止水帷幕的情况下,采用悬挂式止水帷幕+基坑内降水方式控制基坑内外地下水位。此种工况下,地下水渗流条件极其复杂,具有明显的三维流特征,采用地下水三维渗流数值方法对降水方案进行设计,成功将基坑内地下水位控制在安全水位以下,确保了基坑工程的顺利进行,降水未对周边环境造成不良影响。

基于粒子群神经网络的底板突水预测研究

将粒子群优化算法用于优化神经网络,有效地避免了神经网络易于陷入局部最小点、收敛速度慢等缺陷。将影响底板突水因子的水压、断层、岩溶发育、隔水层厚度作为输入矢量,将粒子群优化的神经网络模型用于煤矿的底板突水预测中,结果表明:模型具有良好的适应性,对比传统的BP网络,精度取得了极大提高,收敛更快。

长江漫滩区超深基坑预降水试验及分析

江南工作井超深基坑工程临近长江且近接既有青奥隧道综合体,为确保降水方案满足开挖要求,在正式开挖:土方前,进行现场预降水试验,以指导后期开挖过程中的降水方案。分析可知,基坑内及两墙间降水对坑外水位影响较小,表明基坑止水帷幕质量较好,获取的降水参数和试验数据可指导后期土方开挖过程中的降水施工。

突水断层水量预测的数值模拟

基于对断层形态、产状要素、力学性质及断层导水性质的认识,分析了断层突水通道形成的影响因素,认为在水压与多次应力的作用下,裂隙的导水性变化与时间存在指数关系;给出了突水量预测的变参数渗流模型,并对赵各庄矿9水平东翼石门突水事故的突水量进行了模拟.计算结果表明:与一般渗流模型相比,变参数渗流模型能够模拟出突水量的变化过程,用于描述滞后突水或涌水具有合理性,更适合于分析突水水源、突水通道及突水量之间的变化关系.

悬挂式帷幕与降水组合在盾构接收中的应用研究

为了解决临江地区盾构隧道在巨厚强透水性的砂卵石层中始发接收时易发生涌水涌砂事故的问题,依托福州地铁某临江盾构接收工程,提出采用悬挂式止水帷幕与帷幕内降水相结合的地下水控制方案,并采用三维数值模拟确定止水帷幕的合理深度,预估总涌水量并对降水井布置进行设计。理论计算分析及工程成功实施表明,该方案能有效控制地下水,从根源上防止涌水涌砂事故的发生,确保洞门地墙破除及盾构接收的安全;悬挂式止水帷幕对减小盾构端头涌水量效果非常明显,帷幕深度的确定需综合考虑总涌水量、单井出水量、井数及周边地面沉降;帷幕与加固体之间需保留适当的间距布置降水井,以便通过帷幕的少量渗漏水渗流至降水井内排出。