深厚承压水层下临江深大基坑工程支护结构设计与实践

基于上海世博B06地块深大基坑工程,根据场地临近黄浦江、场地分布有深厚承压水层、周边环境非常敏感等条件,采取了分坑施工、悬挂式止水帷幕和坑外设置回灌井等一系列技术措施。通过现场单井抽水试验,取得了承压水含水层的详细水文力学参数;通过现场群井抽水试验,获得了承压水水位降深与地面沉降的初步关系。采用数值分析方法建立三维渗流模型,研究了不同止水帷幕深度下,坑内降压对坑外环境的不利影响,并结合坑外环境对象的保护要求,确定了合理的悬挂式止水帷幕深度(42m)。实施结果和监测数据表明,采取的技术措施有效地减小了基坑坑内降压引起的坑外水位降深,保证了周边环境的安全。

江苏滨海平原微承压水层位水土体含盐特征及其相关性分析

通过采集测试土样和水样,分析了研究区地下水水化学特征和土体含盐特征。研究表明:江苏滨海平原地区微承压水为海相沉积水,以盐水为主,水化学类型主要为Cl-Na。微承压水盐分主要来自海水。成井层位土体含盐量较高,以弱盐渍土为主,盐渍土类型为氯盐渍土。土中盐分主要来自海水浸渍,且地下水中的Na+与地层中的交换性钙离子、镁离子产生了阳离子交换。土中易溶盐主要指标和地下水主要指标对应呈线性正相关,建立了矿化度和成井层位土体易溶盐各指标的线性回归模型,并采用HYRD1号井进行了验证,效果良好,说明了土体盐度分析在地下水咸化中的指示作用。

打入承压水层中的管桩土塞的稳定分析

在开口管桩的打入过程中,土体进入桩内形成土塞。土塞的形成及其承载力受诸多因素的影响。综合评述不同条件下土塞的稳定理论,并以一个特殊工程为例,根据土塞的一维平衡理论和地下水渗流原理,探讨承压水条件下打桩过程中土塞的形成特点及打桩过后承压水对土塞稳定的影响。理论分析和工程实践均表明承压水能促使土塞涌动,减弱土塞的闭塞作用。

深基坑内直通⑨2承压水层的不明涌水铁管的处理

结合工程实际,阐述在深基坑开挖施工过程中,对一根直通92承压水层的不明涌水铁管的处理技术,即先通过抽降⑦2层承压水来判断其是否与⑦2层存在水力关系,发现几乎无水力联系后,再在基坑边打设一口连通⑨2层的82 m深井,确认此井与⑨2承压水层存在水力关系。再通过预降⑨2承压水层,用水玻璃和干水泥投料凝结下沉封堵后视渗水情况,分别采取不同技术措施:如不渗水或水量很小,则及时绑扎钢筋、浇筑底板;如水量、水力过大,则下压定型化钢套管,下水泵抽水,待周边底板达到强度,再对钢套管内以混凝土封堵。该方法的成功应用可供类似深基坑工程参考。

微承压水层地基拔桩降水效果和变形特征研究

在微承压水砂层地基上进行地下通道基础的桩基拔除作业,如何实施有效降水是工程的关键。结合现场降水抽水试验和数值模拟,论证了在原地下通道施工基坑范围内根据拔桩的位置实施单排双井精准降水的可行性。分析表明,在选择合适的降水速率和降水深度后,单排双井降水可满足施工降水的需要,同时可有效控制地表和通道的变形;承压水层上覆层硬壳层的模量对控制地表差异沉降有利;土层渗透系数越大,在降水速率相同的情况下,需要的井点埋深愈大;抽水流量愈大,变形愈大,最后趋向于稳定。

含承压水层地质全回转钻机拔桩封孔施工工艺

基于绍兴高铁北站TOD综合体项目(A区块),对含承压水层地质全回转钻机拔桩封孔施工工艺进行了工程验证。应用结果证明,该技术能有效处理含承压水层地质下旧桩拔除施工。该技术根据拔桩桩孔对新建桩基围护及承压水产生的不同影响给出了不同的处理方法,具有明确的针对性。从使用效果来看,该技术满足了“安全、高效”的施工要求,具有很好的推广价值。

微承压水层超深基坑施工降水防渗技术

地铁车站基坑底位于微承压水土层,基坑挖土过程中出现围护渗水口,通过原因分析,提出了处理方案,采用境外打井降水承压水并封墙围护地墙渗漏点,结合坑内涌水口疏堵封孔处理,完成了坑内涌水口封堵,确保基坑开挖安全施工。指出深基境围护地墙在微承压水层施工应特别注意,尤其是前后槽墙接缝的刷壁处理,以防地墙出现渗漏点。

流动承压水层中观测井的成井工艺

介绍了流动承压水层中钻进、取样和观测井的成井工艺。该工艺有效地解决了井喷和水层间的污染问题。

基于承压水层的大庆市地下水资源量的计算

大庆市作为中国的石油大城,其主城区长期过量开采承压水层地下水,致使地下水水位持续下降。文章依据调查和资料显示,着重分析了大庆市地下水主要的补给和排泄水量,为大庆市水资源的优化与配置提供技术支撑。

深部巨厚承压含水层采动疏水诱冲机理

陕蒙地区覆岩普遍赋存较厚承压含水砂岩层,工作面涌水量大、承压含水层水位显著下降,巨厚覆岩承压含水层下冲击地压和高能矿震监测表明覆岩承压水的采动疏放具有一定的诱冲效应。为揭示覆岩承压含水层采动疏水诱冲机理,开展了流固耦合数值模拟,分析了不同孔隙水压岩体力学行为及巨厚覆岩承压含水层采动疏水条件下围岩应力-能量场演化特征,揭示了覆岩承压含水砂岩层采动疏水对围岩应力场作用机制;并考虑巨厚覆岩对围岩动静载应力作用效应,提出了覆岩承压含水层采动疏水诱冲机理。研究结果表明:覆岩巨厚承压含水砂岩层下动力显现均发生在覆岩承压水位快速下降期间,覆岩承压水的采动疏放对围岩产生应力扰动;采动疏水条件下覆岩承压含水岩层孔隙水压降低,岩层强度和承载能力增大,覆岩载荷向采场两侧转移,导致围岩应力升高、能量进一步积聚,其对围岩应力场-能量场作用程度与采场尺度和疏放程度正相关,与煤层-承压含水层距离、承压含水层岩层厚度及强度负相关;巨厚覆岩承压含水层下顶板大尺度悬臂-铰接结构导致采场围岩高静载及强动载,在覆岩承压含水层采动疏水对围岩应力场作用下,煤岩体中叠加应力超过其临界载荷且释放的总能量超过其破坏所消耗能量,诱发冲击地压,其中高静载是冲击地压发生的应力基础,矿震动载和覆岩承压含水层采动疏水导致的应力扰动是重要诱因。针对覆岩承压含水层采动疏水及巨厚承压含水层覆岩结构对冲击风险的影响特征,提出了巨厚承压水含水层注浆堵水和优化盘区尺寸的防冲措施,通过地面注浆和降低采场尺寸能够降低覆岩承压含水层采动疏水对围岩应力场的作用效应、避免巨厚覆岩形成大尺度悬臂-铰接结构,从而降低巨厚承压含水层下冲击地压风险。

落底式止水帷幕条件下承压含水层水文地质参数计算方法研究

落底式止水帷幕在具有典型二元结构地层的武汉地区深基坑工程中被广泛应用,而落底式止水帷幕的存在改变了二元结构含水层中地下水的渗流环境,为此提出了落底式止水帷幕条件下承压含水层水文地质参数的解析和数值计算方法,并结合武汉园林路地铁站深基坑现场抽水连通试验数据验证方法的正确性和可靠性。结果表明:根据新建立的考虑落底式止水帷幕条件下的解析法公式计算得出承压含水层的渗透系数为17.47~25.55 m/d,平均值为20.722m/d,而通过三维数值模拟反演得到承压含水层的水平向渗透系数(粉细砂层为21.6m/d,细砂层为25.92m/d)和垂向渗透系数(粉细砂层为2.592m/d,细砂层为3.456m/d)具有明显的各向异性,新提出的解析法和数值法均能得到可靠的承压含水层水文地质参数,可为落底式止水帷幕条件下基坑降水设计提供更直接的科学依据,具有一定的推广和应用价值。

盐城坳陷带典型区域新近系盐城组第Ⅴ承压含水层特征方法研究

盐城市区地处苏北盐城坳陷带,境内的新近系盐城组孔隙含水层深达1000~1300m。前人对400m以下的第Ⅴ承压含水层划分、研究较为粗略。通过岩芯分析、物探、野外调查、水化学分析、数值模拟等多种方法的综合运用,重新划定了第Ⅴ承压含水层的赋存边界,深入研究了区域该含水层的赋存特征,同时计算了其可持续利用资源量。研究成果可为盐城坳陷带其他区域该含水层的研究提供科学的借鉴。

覆岩承压含水层疏水应力场演化规律电荷监测研究

【目的】针对我国内蒙古、陕西、山东和甘肃等深部煤炭开采矿区面临水文地质条件复杂,导致顶板疏水量大,覆岩承压含水层疏水诱发的冲击地压灾害日益凸显的问题,开展了覆岩承压含水层疏水过程中煤层应力场演化规律研究。【方法】通过实验室分级加载条件下的煤体电荷感应试验与煤矿现场顶板疏水前后的电荷参数监测相结合的方法,系统研究了不同应力水平下煤体感应电荷的变化特征,以及顶板疏水过程中应力场的动态转移规律。【结果和结论】实验室研究表明,随着加载应力的逐级增大,煤样感应电荷量呈现非线性增长趋势,有效反映了煤体所受的应力水平。现场监测则揭示了顶板疏水过程中,富水区内电荷量均值和变异系数减小,而富水区外一定范围内电荷量先增后减,出现峰值点,表明应力从富水区边缘向外动态转移,并存在转移范围阈值;此外,基于富水区外各测点电荷量峰值的出现时间,得出了不同疏水量下的应力转移特征,即缓慢转移–快速转移–缓慢转移三个阶段。最后,通过大直径钻孔卸压试验,验证了该技术在降低顶板疏水条件下应力集中、防治冲击地压方面的有效性。研究成果可为顶板富水矿井冲击地压的预测与防治提供了理论依据和技术支持。

承压含水层深基坑降水引起地表沉降试验研究

由于受到经济或技术因素影响,当基坑所在承压水层埋深范围较大时,承压水层未被地连墙完全隔离,基坑内外水流在地连墙底部流动。为研究在基坑内外承压水层未完全隔离条件下基坑内不完整井降水引起坑外地表沉降变化,以深圳某地铁车站基坑工程为例,采用模型试验及理论分析研究手段,揭示了典型承压水层绕渗引起水位变化规律,提出了承压水层不完整井降水有效影响深度确定方法、坑外水位变化曲线公式及绕渗区范围确定方法。基于上述理论研究,提出考虑绕渗影响坑外地表沉降计算方法,通过与试验对比,可较准确反映绕渗作用下坑外地表沉降变化。上述成果为类似区域基坑降水引起坑外地表沉降的研究提供了理论基础。

承压含水层水压传递速率变化规律

含水层内水压以能量的形式传递,其传递速率远大于水质点的迁移速率,水压传递速率对高压水体下工程安全施工及灾害预测预报具有重要意义。以无黏性土承压含水层为研究对象,通过理论分析、数值模拟、现场试验及室内物理模型试验等方法对水压传递速率变化规律进行探讨。结果表明:含水层中水压变化传递具有明显的滞后性,传递速率并不是无限大或接近声速,且存在随传递距离增加逐渐衰减的现象,水压径向传递的滞后时间t与水压传递距离r呈二次幂函数关系;稳定边界压力水头越大,在承压含水层中同等水压变量的传递速率越快,渗透系数越大水压传递速率越快;当渗透系数一定时,水压传递滞后时间与传播距离的拟合系数C随边界稳定压力水头的增加呈一阶指数函数减小;现场试验表明,边界稳定压力水头差异性不大时,在传输距离较远的条件下,其水压传递平均速率基本相当;室内试验表明,瞬态脉冲水压力随传递距离增加,波形发生明显变异,峰值压力逐渐减小、脉冲压力波波长变大、峰值压力传递速率减小,随传输距离的增加其传递速率呈指数函数衰减,说明瞬态脉冲水压力能量随传输距离增加快速衰减;瞬态脉冲压力值越大其初始阶段的传递速率越快,但随传输距离的增加其传递速率衰减幅度更大。研究成果对水压传递速率变化规律的影响机制及其应用于地下工程突水灾害预测及防治具有重要的理论及实践指导意义。

多孔非稳定流承压含水层抽水试验典型案例探讨

多孔非稳定流承压含水层抽水试验是求取目标含水层水文地质参数的最为有效方法。通过在山东省高密市开展的1组孔隙型承压含水层抽水试验和1组隔水边界附近的基岩裂隙型承压含水层抽水试验,分析不同水文地质条件下正确求取水文地质参数犜和μ^(*)应套用的地下水动力学模型以及应当采取的计算方法。结果表明:离抽水井越远求得犜越大是人为误差的体现,适当调整配线的方法力求规避这种误差;水文地质边界的确定需要进行严谨的水文地质勘查工作并在试验中设置观测孔予以验证。本研究对于水文地质参数的精确求取,水源地规划和建设、地下水资源保护以及地下水污染防治等工作起到一定的参考作用。

煤层底板双承压含水层下隐伏断层活化导水特征试验研究

【目的】现有的关于煤层采动揭露底板隐伏断层突水试验研究成果,仅考虑了煤层下伏单一承压含水层条件,需研究煤层底板多承压含水层条件下隐伏断层活化导水特征。【方法】通过室内相似物理模拟方式,对煤层底板双层承压含水层条件下,采动过程隐伏充水通道在不同深度上的应力和孔隙水压力演变规律进行了分析。【结果】结果表明:利用自主设计的煤层底板隐伏断层突水试验系统,可以相对合理地模拟两层承压含水层条件下不同深度上的断层活化导水规律;浅部比深部断层带的应力增量、孔隙水压力增量变化程度相对更高,孔隙水压力变化时间均滞后于应力变化时间;临近开采结束阶段,浅部和深部断层带孔隙水压力增量的上升趋势,表明断层带向采空区卸荷促进了渗流导升,断层带存在滞后突水的可能性,浅部较深部断层带的滞后突水风险相对更高。应力扰动程度整体上随深度增加而衰减,浅部相对深部断层带更易活化,持续不断的扰动将使浅部和深部含水层发生水力联系,深部承压水可通过隐伏断层补给浅部承压水,承压水通过断层带导升过程存在着显著的水头压力损耗。【结论】试验结果可为底板多承压含水层条件下隐伏断层活化导水模式分析提供理论和工程实际参考。

基于有限差分模拟的海水入侵滨海承压含水层水位变化研究

针对滨海地区承压含水层海水入侵问题,本文基于有限差分法,建立了地下水二维稳定流数值模型。运用有限差分数值模拟软件,计算获得了海平面上升的承压含水层压力水头变化曲线,分析了由于海平面上升所引起的滨海承压含水层水位变化规律。在此基础上,结合具体算例分析了海平面上升高度、含水层渗透系数、截渗墙嵌入深度等因素对海水入侵过程的影响规律。模拟结果表明,此数值模型能准确模拟滨海地区海水入侵过程,并预测滨海承压含水层水位变化,可为滨海地区海水入侵现象的科学预测和防治保护提供支撑。

基于改进AHP法和CRITIC法耦合赋权的松散承压含水层富水性评价

文章通过分析华北型煤田——淮北煤田60个第四系松散承压含水层有效抽水试验钻孔数据,选择隔水系数R、水头系数G、含水层厚度S、最厚砂层厚度M、级配系数D、砂泥互层系数P共6个影响因素作为评价指标,基于博弈论将层次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)法和基于指标相关性的指标权重确定(CRiteria Importance Through Intercriteria Correlation,CRITIC)法进行耦合,建立多因素复合的松散承压含水层富水性评价模型,避免AHP法与CRITIC法单独赋权时偏主观或偏客观问题;采用11个抽水试验钻孔数据对该耦合赋权模型进行验证,该模型评价结果的正确率高达90.91%,所选评价指标均可通过普通地质勘探孔数据得到,无需过多开展现场抽水试验与物探工作;将该模型应用于受采动影响的具体工程实例,评价松散承压含水层富水性的时空动态变化,结果较为精准。