在中國東部沿海地區(qū)廣泛分布有低滲透性的淤泥質(zhì)粘土層,在這些地區(qū)實施基坑降水時存在降水效率低下的問題,本文在此工程背景下引入高真空雙管降水井結(jié)構(gòu),其良好的密封性使得降水過程中井內(nèi)真空能夠維持在較高水平,有效提升了低滲透性土層中的出水效率。本文依托寧波地鐵基坑降水工程,利用有限差分軟件FLAC3D數(shù)值模擬方法,結(jié)合現(xiàn)場試驗及理論分析,針對低滲透性土層中高真空降水機理進行如下較為系統(tǒng)的研究:(1)對新型的雙管高真空降水井結(jié)構(gòu),在寧波地鐵車站基坑降水現(xiàn)場進行高真空管井與常規(guī)降水井的對比試驗,降水效果對比驗證了高真空管井能提高低滲透性土層中的出水量,另外對水位、孔隙水壓力及地表沉降分布等規(guī)律做出說明。(2)應(yīng)用FLAC3D有限差分軟件建立真空降水數(shù)值模型,通過流固耦合方法,模擬寧波地鐵現(xiàn)場試驗過程和文獻[5]、文獻[7]及文獻[37]中給出的真空管井降水案例,計算結(jié)果與現(xiàn)場試驗測試結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),出水量、降深、負壓分布形式等結(jié)果吻合度良好,說明本文采用的數(shù)值模型能夠較好地反映真空降水中的復(fù)雜滲流過程。(3)通過FLAC3D數(shù)值模型,分析不同工況下單井、雙井的降水過程,重點研究高真空管井降水的出水量與負孔隙水壓力的傳遞規(guī)律,通過參數(shù)分析得到:低滲透性粘土中管井出水困難,管井內(nèi)真空度越大,出水量越大;真空負壓的影響范圍與真空度、土層的滲透系數(shù)、地下水位及井深等因素有關(guān),真空度越大、井深越大、土層滲透系數(shù)越高,真空負壓的影響范圍越大;真空負壓在低滲透性淤泥質(zhì)粘土中于水位面以上傳遞速度較快,在水位面以下傳遞受限;在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,引入真空度系數(shù),提出真空管井出水量參考計算公式。(4)對低滲透性土層中高真空管井降水引起的地基土固結(jié)沉降過程分析發(fā)現(xiàn),低滲透性土層中,排水速率低,固結(jié)時間長。對于10~(-7)cm/s滲透系數(shù)下土層中的單真空井,降水30天沉降最大值為1 mm,降水后90天,沉降量可達2.2 mm;真空吸力對于負壓區(qū)以內(nèi)的土體固結(jié)影響較大;降水引起的地表沉降及影響范圍隨真空度、井深和地基土滲透系數(shù)的增大而增大,寧波地層條件下,單井沉降影響范圍為30 m左右,但沉降值較小。在分層總和法的基礎(chǔ)上,考慮真空度的影響,提出真空管井降水下的沉降計算參考公式。(5)為研究管井降水的相互作用,本文通過雙井降水模型分析雙井同時降水下,真空負壓的分布及地表沉降規(guī)律。井間距較小時,土層真空負壓區(qū)疊加,加速地下水的滲流,但單井出水率下降;隨著井間距的增加,單井出水量提升。在本文給定的土層條件下,根據(jù)單井日平均出水量及孔壓分布,得出高真空雙井間距建議設(shè)置在8 m。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U231.3;TU753.66
【部分圖文】：

圖 2-1 高真空雙管結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2-1 High vacuum double pipe structure schematic diagram驗高真空雙管疏干降水井的有效性，在寧波地鐵一號線櫻花公園基坑內(nèi)進行現(xiàn)場試驗，試驗歷時 27 天結(jié)束[51]。鐵一號線櫻花公園站場地地勢較為平坦，地面標高平均為 2.5m建場地位于寧波平原中東部，地貌類型屬海相沉積平原，土層力學(xué)參數(shù)見表 2-1。本場地周圍地表水資源豐富，場區(qū)的地下水的潛水以及深部粉(砂)性土層中的承壓水二者組成，潛水主要存質(zhì)粘土中。根據(jù)勘察資料，地下水位隨降雨及潮汛影響而略有不大，一般在地表以下 0.5～1.0 m 之間。-1 得知，場地上部潛水區(qū)分布有很厚的淤泥及淤泥質(zhì)粘土層，小，基本在 10-7cm/s 數(shù)量級以下，這給施工降水造成困難。驗方案

土層名稱平均厚度∕m滲透系數(shù)∕10-7cm/sC∕kPaΦ∕°彈性量∕MP粘土 0.99 0.5 20 13.6 80淤泥質(zhì)粘土 4.91 1.0 13 11.8 65淤泥 3.63 1.0 10 10.6 50淤泥質(zhì)粘土 4.38 2.0 12 11.5 60粉質(zhì)粘土夾粉砂3.03 400.0 19 20.2 80粘土 1.21 1.0 16 12.5 75粘土 4.02 5.0 43 14.6 180粉質(zhì)粘土 3.15 3.0 34 15.2 160砂質(zhì)粉土 3.91 1200.0 4 29.3 100粘土 4.46 2.0 36 14.8 150粉質(zhì)粘土 3.76 6.0 19 17.4 100砂質(zhì)粉土 3.65 1200.0 4 29.5 100粘土 4.34 5.0 19 13.5 90粉質(zhì)粘土 3.94 3.0 50 16.6 200

圖 2-3 現(xiàn)場高真空疏干井Fig.2-3 The high vacuum drainage wells場試驗結(jié)果分析真空降水現(xiàn)場試驗相近的位置在前 2 個月做過常規(guī)井降水試驗，驗結(jié)果。在試驗中，記錄單井出水量隨時間的變化情況，其出 2-2。表 2-2 出水量統(tǒng)計一覽表Tab.2-2 Statistical list of the discharge第 1 天 出水量 第 2-3 天 出水量 第 3-4 天 出歷時 3 小時 m3/h 歷時 21 小時 m3/h 歷時 24 小時 m0.086 0.029 0.388 0.025 0.498 0.021 0.007 0.189 0.012 0.162 表 2-2 分析得，S1 和 S2 單井出水量較低，在 0.007～0.029m3/h量呈現(xiàn)遞減趨勢，是因為土體本身含水量有限，隨水量的減少。S1 試驗數(shù)據(jù)整體偏大，主要是因為天氣下雨而未采取密封措試驗設(shè)計方案，對 16m 深高真空井進行抽水試驗。測量得到井
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙斌;陳朝文;王俊濤;;低滲透性黏土層中超真空雙管疏干井降水技術(shù)的研究[J];建筑施工;2015年04期

2 劉波;張功;江永華;張民程;宋常軍;;基于變滲透系數(shù)的深基坑單井抽水沉降研究[J];工程地質(zhì)學(xué)報;2014年06期

3 賈向新;聶慶科;王英輝;梁書奇;;真空井點降水試驗分析與數(shù)值模擬[J];巖土力學(xué);2014年S2期

4 聶慶科;王英輝;白冰;賈向新;任國家;;單井點和單排井點布置的真空降水現(xiàn)場試驗及比較研究[J];巖土力學(xué);2014年02期

5 黃峰;王貴和;楊宇友;潘秀明;;北京地鐵真空降水沉降分析:以安定路—北土城路區(qū)間為例[J];吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版);2012年S3期

6 易坤津;;上海地區(qū)與寧波地區(qū)軟土工程特性分析[J];浙江建筑;2012年05期

7 李毅;伍嘉;李坤;;基于FLAC~(3D)的飽和-非飽和滲流分析[J];巖土力學(xué);2012年02期

8 周念清;唐益群;婁榮祥;江思珉;;徐家匯地鐵站深基坑降水數(shù)值模擬與沉降控制[J];巖土工程學(xué)報;2011年12期

9 朱群峰;高長勝;楊守華;張凌;李東兵;汪璋淳;;超軟淤泥地基處理中真空度傳遞特性研究[J];巖土工程學(xué)報;2010年09期

10 章昕;;深基坑降水技術(shù)淺析[J];巖土工程學(xué)報;2010年S2期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張冬冬;深厚軟土基坑疏干與減壓降水技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 趙國強;寧波深厚淤泥地層地鐵深基坑變形特征與控制研究[D];吉林大學(xué);2012年

2 任國家;粉土地基真空井點降水現(xiàn)場試驗與理論分析[D];北京交通大學(xué);2011年

3 曹力橋;滲流固結(jié)耦合作用分析基坑土壓力及變形計算[D];天津大學(xué);2008年

4 高福華;深基坑工程滲流與變形分析[D];河海大學(xué);2004年

本文編號：2858585