基坑降水计算.docx

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基坑降水计算

基坑降水计算

1.降水影响半径

确定影响半径的方法很多，在矿坑涌水量计算中常用库萨金和吉哈尔特经验公式作近似计算。

当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时，为了推求较为准确的影响半径，可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求。

1.1、经验公式法

计算影响半径的主要经验公式见表1

表1计算影响半径的经验公式

公式

作者

应用条件

公式中符号说明

库萨金

计算潜水含水层群井、基坑、矿山巷道的影响半径，有时也用于承压含水层

R-影响半径，m;

3

O-抽水时的涌水量，m/d；H-承压水和潜水含水层的厚度，m;

R=losVF

吉哈尔特

潜水及承压水抽水初期确定影响半径

K-渗透系数，m/d；h-抽水时的水柱高度，m;

1

库萨金

潜水

S-抽水时的水位降深，m;

3-单位面积内的渗诱量，m3/h;

尺•和］

舒尔米

潜水

卩-给水度；

t-由开始抽水至稳定下降漏斗形成的时间，h;

尺v

fH取

维别尔

潜水

1-自然条件下的水力坡度

昭一刊

苏洛夫和卡赞斯基

计算泄水沟和排水渠的影响半径

柯泽尼

潜水完整井

维别尔

承压水

J5-012

别里托夫斯基

潜水

苏洛夫卡赞与斯基

根据渗透值确定单孔或单井长期抽水影响半径引用值

特罗扬斯基

潜水完整井

1.2、图解法

当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时，为了推求较为准确的影响半径，可利用观测孔实测资料，用图解法确定影响半径。

（一）自然数直角座标图解法

在直角座标上，将抽水孔与分布在同一直线上的各观测孔的同一时刻所测得的水位连结起来，尚曲线趋势延长，与抽水前

的静止水位线相交，该交点至抽水孔的距离即为影响半径（见图1）。

观测孔较多时，用图解法确定的影响半径较为准确

（二）半对数座标图解法

在横座标用对数表示观测孔至抽水孔的距离，纵座标用自然数表示抽水主孔及观测孔水位降深的直角座标系中，将抽水主孔的稳定水位降深及同时刻的观测孔水位降低标绘在相应位置，连结这两点并延长与横座标的交点即为影响半径（见图2）＜当有两个或两个以上观测孔时，以观测孔稳定水位降深绘图更准些。

《Un宦堡3*

图I自然皴直角座标图解法求影响半径示激圉

止水fit.②一动忒垃』③一观测孔水位

1

1

—

1.3、影响半径经验数值

根据岩层性质、颗粒粒径及单位涌水量与影响半径的关系来确定影响半径，见表2与表3

表2松散岩土影响半径（R）经验数值

岩土名称

主要颗粒粒径（mm）

影响半径（m）

粉砂

细砂

中砂

粗砂板粗砂

小砾中砾大砾

Yo?

T_cxlcoinv：

-g^^ipqqqocScScSOlcxicog

25〜50

50〜100

100〜200

300〜400

400〜500

500〜600

600〜1500

1500〜3000

表3单位涌水量与影响半径关系

单位涌水量

（L/Sm）

影响半径（m）

单位涌水量

（L/Sm）

影响半径（m）

>2.0

>300

〜500

0.5〜0.33

25〜50

2.0〜1.0

100〜

300

0.33〜0.2

10〜25

1.0〜0.5

50〜

100

V0.2

V10

2计算模型及公式

2.1.潜水完整井计算模型

Q.1.366k2H-SSlog|‘1+Rr

l/r0

公式1

式中：

Q基坑涌水量（m/d）；

k:

渗透系数（m/d）;

h：

潜水含水层厚度（m:

s：

基坑水位降深（m；

r：

降水影响半径（m；

r。

：

基坑等效半径（m

2.2.承压水完整井计算模型

Q=2.73kMS

iR'ig1-

iro丿

公式2

式中：

Q:

基坑涌水量（m/d）；

K:

渗透系数（m/d）;

R:

降水影响半径（m）；

ro:

基坑等效半径

m承压含水层厚度（m

2.3.承压水非完整井计算模型

Q=2.73k

MS

Igl+R〕+M

r。

lg”1+0.2M）

式中：

Q基坑涌水量（m/d）；

K:

渗透系数（m/d）;

R降水影响半径（m）；

r。

：

基坑等效半径（m）；

M承压含水层厚度（m）；

S:

基坑水位降深（m）；

i:

基坑降水井过滤器工作部分长度（m

公式3

24承压一潜水完整井计算模型

Q=1.366k

2HMMh2

公式4

式中：

Q基坑涌水量（mVd）；

K:

渗透系数（m/d）；

R:

降水影响半径（m>；

ro:

基坑等效半径（m；

M承压含水层厚度（m；；h：

降水井外壁处的水位至含水层底板的深度（m；

2.5.线形工程潜水完整井计算模型

公式5

Q=kL

H2-h2

R

2-h2

q=

二k2H-SSd^R"

In

公式6

公式7

二rw2d

双直线井排，条件同上，适用条件:

1均质潜水含水层；

2完整井点；

3位于无界含水层中；

4直线井点排，两侧进水；

5L>50m

xle-vl-7''J

s--.

2.6.线形工程承压完整井计算模型

亠2kMSL

Q

R

公式8

UlS

y=Hx

R

公式9

x1r*■:

'7«n">

F牛r«-■&讯n■n?

»■于z*

适用条件：

1均质承压含水层；

2线形排列井点，两侧进水;

3完整井点，远离地表水体;

④L>50m

=»n__"B__i__・_H

8_n__"HB=l_H

2.7.线形工程双排井点计算模型

2二kMS

""d^R

十

丁W2d

对于双直线井排，当排距不大，可近似按单排井计算单井出水量,其出水量为上式计算之半

适用条件：

1条件同上；

2井排位于无界含水层中。

2.8.线形工程承压非完整井计算模型

2二kMS

.d二RIn

■Tw2d

公式

11

2d

对于双直线井排，条件同上

适用条件：

1非完整井点；

2其它条件同上。

2.9.线形工程承压一潜水完整井计算模型

二k〔2H-MM-h21q='~~d^R

In

■:

rw2d

公式

12

对于双直线井排，条件同上

适用条件：

1承压一潜水完整井点；

2其它条件同上。

2.10.降水引起地面沉降计算模型

水位变化施加于土层的荷载引起土层的竖向变形属一维变形问题，因此沉降计算采用一维变形计算模型

s二二.

PHi

ijn

Ei

公式13

式中：

s最终沉降量（mr）

△p水位变化施加于土层上的平均荷载（KPa；

h计算土层的厚度（m；

e土层的压缩模量（MPa

2.11.辐射井计算模型

公式14

2.2

当hr>h时:

公式16

q,36K3_

.Rlg

0.25l

适用条件：

①、远离水体或河流；

②、1=30〜50m

式中：

Q辐射井总出水量（m'/d）

n――辐射管根数

q单管出水量（m3/d）

a系数

m含水层厚度（m）

h——动水位以下含水层厚度（m）

2.12.单井出水量计算公式:

q=2二rl公式17

15

式中：

|:

过滤器有效长度m

:

管井半径（m）;

K:

渗透系数m/s。

2.13.抗突涌验算公式：

^：

式中：

H:

承压水头，由含水层顶面算起，m;

h:

基坑底部所需的最小隔水层厚度，m

w：

水的重度，kN/m5;

:

隔水层土的重度，kN/卅。

2.14.潜水群井干扰抽水任意点降深计算公式:

公式19

2Q~11

h=HlgR一lgX1.X2Xn

V1.366.Kn作

式中：

h：

含水层厚度，m

h：

水头，m

Q基坑涌水量，m/d；

xn:

某点到各井点中心距离，m

R:

影响半径，m。

2.15.承压水群井干扰抽水任意点降深计算公式:

_0.366Q

S二

KM

1

lgR--X1X……Xn

n

公式20

式中：

m含水层厚度，m

s：

基坑水位降深，m

Q基坑涌水量，m/d；

Xn:

某点到各井点中心距离，m

R:

影响半径，m

2.16.线形工程承压一潜水非完整井计算模型

rnf

兀k（2H=M'M'一—I\、2丿q=

1d+收

ln

了w2d

2二KTS

二R

ln卫

二52d

公式21

对于双直线井排，条件同上

适用条件：

1承压一潜水完整井点；

2其它条件同上。

2.17.越流补给

Z=K

m

其中：

⑴；为越流强度；

⑵弱含水层的渗透系数;

⑶〔訂水头损失；

⑷m弱含水层的厚度。

3计算案例

i计算概化模型及计算依据

本基坑所涉及的共有二层含水层，即上层滞水含水层。

依据各含水层所处的层位及其特征，建立如下图所示的计算概化模型:

2

1、由于本基坑呈“凹”字形，属不规则形态，基坑降水平面面积约：

5600m。

2、本工程降水涉及含水层共二层，含水层分布不均一，且具有随机性，累计厚度约3.5m。

3、由于含水层均位于基坑底面以上，因此降水采用疏干性降水。

间距加密至8米。

4计算参数选取

^4-1-6某些岩石的滲透系数

岩石名称

空隙情况

灌透系数/cm*s"1

T+-Ij-R||L■

花岗岩

较致密、微製隊

IJX10_Lt-9.5X10'"

含微裂隙

1.1x10"-2.5x1O'L,

微裂隙及部分粗裂隙

2.8x|0_,~7xH）'s

石灰岩

致密

3x1012~x1010

微裂隙、孔隙

2xIO'9~3x104

空隙较发育

9x10^~3x104

致密

<10n

片麻岩

微裂隙

9x1D'S-4x10T

—融裂隙发育

2xID"6-3x101

評绿岩、玄武岩

致密

<10n

砂岩

较致幽

10x10LS~2.5x10n

帘隙发育

5.5x10

页岩

微裂隙发育

2x10'°^Sx10*

片岩

微製隙发育

10~5x10_a

石英岩

徽裂隰

1.2xIO'1*1-LSxID旳

工程地质手册（P600）

表5-3-1不同岩性渗透系数A的经验值

岩性

溼透系数X

（rn/d）

岩性

溼透系数K

（Eti/d）

粘土

00（）1-0.054

细砂

5*15

亚粘土

602-0+5

屮砂

10-25

亚砂土

（）.2-】”0

粗砂

25-S）

粉砂

1

砂砾石

50*150

粉细砂

3~8

卵砾石

関-3（X）