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文章针对目前深基坑降水设计理论和实践进行了较系统的研究。基于优化方法和理论,以基坑降水井群的优化布置为主要研究内容,对基坑降水井群优化布置的不同方法进行分析、研究和评价。主要研究内容如下:
首先,对基坑降水的基本理论和常规方法进行研究、总结。研究了“大井”法对基坑降水井群的优化布置原理、方法、计算步骤以及适用条件,同时研究了基坑三维稳定渗流有限元方法对基坑降水井群的优化布置原理、方法和适用条件,并对上述方法的优缺点进行了综合评价。推导出干扰井群变流量非稳定井流公式。
然后,采用有限元理论,以地下水渗流方程为基础,针对基坑降水建立了地下水的二维和三维渗流数学模型,完善了深基坑降水渗流计算方法。同时以基坑中心控制点水位降深、单个降水井的最大、最小出水量能力为约束条件,以降水井和基坑周边的渗透坡降临界值、降水井最大井深和降水井的井半径为控制条件,建立基坑降水井群优化模型。对优化模型中约束条件和控制条件分别进行分析,并给出约束条件、控制条件的求解方法和模型边界条件的处理方式明。
在此基础上,应用前述的理论和方法,结合南宁市高新区火炬大厦深基坑降水工程,将前面所建立的数学模型应用于工程实践,并与以往的常规降水井优化方法中的“大井”法、有限元方法进行计算比较,据此对模型的合理性和有效性进行了验证。
研究结果表明:
(1)在深基坑开挖中,经常会因地下水的影响,阻碍了施工,为了能够解决这一问题在基坑周边布置降水井,集成抽水,降低地下水位,可使基坑施工得以顺利进行。
(2)降水是基坑工程施工中减小地下水危害所采取的一种最常见、最有效的方法之一,施工中需根据地质条件及工程实际确定合理的参数和工艺,以达到较好的降水效果。结合工程实践介绍了地下水对深基坑工程的影响和降水参数计算方法以及环境控制措施。
(3)在基坑降水分析计算中,由于理论计算公式很难完全符合实际水文地质条件,因而确定的降水井布井方案无法完全满足基坑降水要求。故依据实际抽水试验数据,建立相应的经验方程,进行基坑降水井群布置方案的对比分析,从而取得较理想的效果。
本文通过对南宁市高新区火炬大厦深基坑降水工程实例和试验成果的分析研究,以深基坑降水井群的优化布置为主要研究内容,通过规范经验法、数值模型和抽水试验对基坑降水井群优化布置的不同方法进行分析、研究和评价。该研究对实际的工程应用有极好的参考和指导价值。