在中國(guó)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(shí)施基坑降水時(shí)存在降水效率低下的問(wèn)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(guò)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(chǎng)試驗(yàn)及理論分析,針對(duì)低滲透性土層中高真空降水機(jī)理進(jìn)行如下較為系統(tǒng)的研究:(1)對(duì)新型的雙管高真空降水井結(jié)構(gòu),在寧波地鐵車(chē)站基坑降水現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行高真空管井與常規(guī)降水井的對(duì)比試驗(yàn),降水效果對(duì)比驗(yàn)證了高真空管井能提高低滲透性土層中的出水量,另外對(duì)水位、孔隙水壓力及地表沉降分布等規(guī)律做出說(shuō)明。(2)應(yīng)用FLAC3D有限差分軟件建立真空降水?dāng)?shù)值模型,通過(guò)流固耦合方法,模擬寧波地鐵現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程和文獻(xiàn)[5]、文獻(xiàn)[7]及文獻(xiàn)[37]中給出的真空管井降水案例,計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn),出水量、降深、負(fù)壓分布形式等結(jié)果吻合度良好,說(shuō)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(guò)程。(3)通過(guò)FLAC3D數(shù)值模型,分析不同工況下單井、雙井的降水過(guò)程,重點(diǎn)研究高真空管井降水的出水量與負(fù)孔隙水壓力的傳遞規(guī)律,通過(guò)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(fù)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(fù)壓的影響范圍越大;真空負(fù)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(jì)算公式。(4)對(duì)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(guò)程分析發(fā)現(xiàn),低滲透性土層中,排水速率低,固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)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(dá)2.2 mm;真空吸力對(duì)于負(fù)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(jì)算參考公式。(5)為研究管井降水的相互作用,本文通過(guò)雙井降水模型分析雙井同時(shí)降水下,真空負(fù)壓的分布及地表沉降規(guī)律。井間距較小時(shí),土層真空負(fù)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：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(yàn)高真空雙管疏干降水井的有效性，在寧波地鐵一號(hào)線櫻花公園基坑內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)歷時(shí) 27 天結(jié)束[51]。鐵一號(hào)線櫻花公園站場(chǎng)地地勢(shì)較為平坦，地面標(biāo)高平均為 2.5m建場(chǎng)地位于寧波平原中東部，地貌類(lèi)型屬海相沉積平原，土層力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表 2-1。本場(chǎng)地周?chē)乇硭Y源豐富，場(chǎng)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(chǎng)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(jí)以下，這給施工降水造成困難。驗(yàn)方案

土層名稱(chēng)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(chǎng)高真空疏干井Fig.2-3 The high vacuum drainage wells場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析真空降水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相近的位置在前 2 個(gè)月做過(guò)常規(guī)井降水試驗(yàn)，驗(yàn)結(jié)果。在試驗(yàn)中，記錄單井出水量隨時(shí)間的變化情況，其出 2-2。表 2-2 出水量統(tǒng)計(jì)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(shí) 3 小時(shí) m3/h 歷時(shí) 21 小時(shí) m3/h 歷時(shí) 24 小時(shí) 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(shì)，是因?yàn)橥馏w本身含水量有限，隨水量的減少。S1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整體偏大，主要是因?yàn)樘鞖庀掠甓床扇∶芊獯朐囼?yàn)設(shè)計(jì)方案，對(duì) 16m 深高真空井進(jìn)行抽水試驗(yàn)。測(cè)量得到井
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2858585