基于抽水試驗的承壓含水層水文地質參數計算分析

文德寶 朱保坤

摘? 要：水下深基坑承壓含水層的水文地質參數主要通過現場抽水試驗，并結合理論計算分析綜合確定。文章結合竺山湖隧道工程勘察實例，以水上抽水試驗原始數據為基礎，通過穩定流和非穩定流的幾種常用計算方法進行綜合分析比較，確定了合理的水文地質參數，并對涌水量進行了估算。

關鍵詞：水下深基坑;抽水試驗;承壓水;滲透系數;涌水量

中圖分類號：P641.2? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0040-03

Abstract： The hydrogeological parameters of confined aquifer in underwater deep foundation pit are mainly determined by field pumping test combined with theoretical calculation and analysis. In this paper， combined with the engineering investigation example of Zhushan Lake Tunnel， based on the original data of water pumping test， through the comprehensive analysis and comparison of several common calculation methods of steady flow and unsteady flow， the reasonable hydrogeological parameters are determined， and the water inflow is estimated.

Keywords： underwater deep foundation pit; pumping test; confined water; permeability coefficient; water inflow

1 概述

近年來，隨著我國交通工程建設的快速發展，建設用地日益緊張，地下空間的開發和利用也日益緊迫，城市地下軌道交通、市政隧道及公路水下隧道等大型深基坑工程層出不窮，這些深基坑尤其是穿越江、河、湖的水下基坑工程的施工成敗與能否較好的控制地下水關系密切。因地下水控制不利造成的基坑事故不勝枚舉，因此在水下深基坑勘察中的水文地質參數確定至關重要。本文結合竺山湖隧道水文地質勘察工作，闡述了確定承壓含水層水文地質參數的方法。

2 項目背景

341省道無錫馬山至宜興周鐵段起點自無錫市馬山鎮的湖山路與十里明珠堤T型交叉口，后落地至宜興市周鐵鎮彭干村東后彭組的東部，全長約16.7km。全線采用雙向六車道一級公路標準建設。設計時速100km/h，路基寬度33.5m。

竺山湖隧道段里程K6+960～K14+700，總長約7.8km，馬山側敞開段里程K6+960～K7+235，長約275m;周鐵側敞開段里程K12+940～K14+700，長約1760m;暗埋段里程K7+235～K14+445，長約7210m，其中K7+560～K12+670為湖中段，長約5.11km。本項目隧道擬采用圍堰明挖法施工。

3 工程和水文地質條件

竺山湖隧道段經過區域地貌上為太湖湖蕩平原區，地勢低洼，湖域段湖底標高在-1.3～-0.2m左右。

依據本項目勘察成果及區域地質資料，場地區揭示地層主要為全新統黏性土層、上更新統黏性土、粉土、粉砂層及下伏古生界泥盆系砂巖。

隧道主要控制層位為1-2層、1-2a層、2-4層軟土以及2-3層粉土。1-2層位于隧道開挖深度內，主體結構底板之上，受其影響，開挖時應采取合適的邊坡保護措施;2-4層軟土基本位于結構底板之下，基礎樁基持力層應穿透該層。2-3層粉土（粉砂）為范圍內主要透水層，因此查明該承壓含水層的水文地質參數是本項目勘察的重點和難點。

4 抽水試驗施工方法

4.1 工作量布設

結合隧址區內水文地質特征，本次抽水試驗主要針對湖域隧道段2-3層承壓水含水層，布置1組抽水試驗，試驗設置抽水孔1個，觀測孔2個，兩個觀測孔與抽水孔的連線分別垂直于隧道走向和平行于走向，觀測孔與抽水孔距離分別為4m和8m。

4.2 抽水試驗

本次分別采用穩定流方法和非穩定流進行抽水試驗。主要包含以下五個方面的內容：（1）試驗性抽水;（2）靜水位觀測;（3）動水位;（4）抽水試驗穩定標準和穩定延續時間的確定;（5）恢復水位觀測。

5 水文地質參數計算分析

本次試驗均為承壓水完整孔，抽水前測得2-3層靜止水位1.1m。

5.1 穩定流抽水利用觀測孔水位下降

利用觀測孔中的水位下降資料計算滲透系數：

代入數據，計算結果如表1。

5.2 穩定流抽水利用抽水孔水位下降

利用抽水孔中的水位下降資料計算滲透系數，當Q-s關系曲線呈直線時：

代入數據，計算結果如表2。

5.3 穩定流抽水利用水位恢復

利用水位恢復資料計算滲透系數，停止抽水前，動水位已穩定：

代入數據，計算結果如表3。

5.4 非穩定流抽水配線法

利用觀測孔的水位下降資料，用配線法計算滲透系數：

在雙對數曲線上分別繪制W（u）-1/u的標準曲線和

s-t/r2的實測曲線（如圖1），將實測曲線置于標準曲線上，在保持對應坐標軸彼此平行的條件下相對平移，直至兩曲線重合為止。任取一匹配點，記錄匹配點的坐標值：W（u）、1/u、S、t/r2，代入上述公式中分別計算有關參數。

計算結果如表4。

5.5 非穩定流抽水直線法

計算結果如表5。

綜上，針對擬建場地的水文地質條件，采取穩定流和非穩定流兩種試驗方式，選擇多種計算公式，所計算的結果存在一定的差異，即2-3層滲透系數K=0.171～3.419m/d，考慮到井損、有效井徑和影響半徑等參數對計算結果的不利影響，推薦采用穩定流觀測孔資料、非穩定流配線法和直線法的計算結果平均值1.726m/d（2.00×10-3cm/s）。

6 涌水量估算

根據《基坑工程手冊》，對于封閉性疏干降水，基坑涌水量按下述經驗公式估算：

以K9+430～K9+730段為例估算涌水量，如表6。

7 結論

（1）隧址區影響設計施工的含水層為2-3層承壓含水層，其上下一般分布有黏性土隔水層，該層承壓水與太湖水之間水力聯系不密切，測得其靜水位標高約為1.1m。

（2）針對擬建場地的水文地質條件，采取穩定流和非穩定流兩種試驗方式，選擇多種計算公式，所計算的結果存在一定的差異，即2-3層滲透系數K=0.278～3.419m/d，考慮到井損、有效井徑和影響半徑等參數對計算結果的不利影響，推薦采用穩定流觀測孔資料、非穩定流配線法和直線法的計算結果平均值1.726m/d（2.00×10-3cm/s）。

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