复杂地质条件下地下水流场分布规律研究

复杂地质条件下地下水流场分布规律研究

闫志华

闫志华

中铁十七局集团第一工程有限公司山东271001

摘要：利用可视化软件对深基坑周围进行降水模拟计算，介绍了相应的数学模型，对地下水流场的分布规律进行计算，根据相应规范设定给水度系数和降雨渗入系数，根据相应的地勘报告建立计算模型，经计算，原设计降水井数目经优化后满足施工要求。

关键词：地下水流场；工程施工

前言

无论是从地下轨道交通建设还是地下商场和地下交通枢纽等地下空间开发利用，从深度来看，大多数地下工程建设在施工期间不可避免要受到地下水的影响，虽然地下工程实施前都要对地下水影响进行分析论证，分析地下水控制所引起的环境问题，然后进行地下水控制方面的设计和施工，但由于对地下水控制的方法不当，造成工程事故以及对周边环境危害的情况仍然屡屡出现。比如：1994年湛江市太新广场基坑由于地下水涌出导致基坑周边土流失，造成地面开裂及下沉，使邻近楼房向基坑倾斜。2003年上海轨道交通4号线越江隧道，由于冻结法施工的问题，压力水流出，土温上升，流砂涌水导致隧道坍塌；2010年南京交通银行基坑工程，因地下水控制实施方案未能形成完整的止水帷幕，基坑开挖后东南角桩间出现大量涌泥和流砂，挡土桩向基坑内侧倾斜达20cm以上，桩后的地面裂缝达到了5-10cm，明显监测到了边坡滑移，导致其一侧的和平电影院楼体开裂，被迫停业拆除；2012年北京地铁4号线北京南站基坑工程，由于勘察期间提供的潜水位、承压水位问题，导致施工期间工程降水实际排水量比设计排水量增加几倍，造成大量地下水资源浪费，给施工单位造成上千万元的经济损失。为了保证工程建设的顺利进行，对于工程所在处的地下水文条件的分析必不可少。本文结合实际工程，利用相关软件，分析了某基坑地下水流场的分布规律，并根据相应的计算结果，提出了降水优化措施。

1工程概况

白马大道地下空间构筑物位于贵阳市贵安新区，项目区属岩溶丘陵地貌地貌，区内含水层以三叠系白云岩（T2g）碳酸岩溶孔、溶隙水为主。区内地下水主要补给来源为大气降雨，接受降雨补给后，地下水由将由项目区向项目北侧150m及南东侧700m分布的河流径流，呈泄流方式进行排泄。本项目基坑所在场地包含较大厚度的淤泥质地层，具有渗透性低、含水率高的特点，同时力学性质差，变形量大。

2Modflow软件

采用VisualMODFLOW可视化软件进行基坑降水模拟运算，VisualMODFLOW是目前国际上最流行且被各国一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件系统。该软件包由水流评价、平面和剖面流线示踪分析和溶质运移评价三大部分组成，并且具有强大的图形可视界面功能。

MODFLOW可以模拟潜水、承压水和隔水层中的稳定流与瞬变流的情况。许多影响因素和水文过程，如河流、溪流、排水沟、水库、作物蒸散量、降雨和灌溉入渗补给等，都可以用MODFLOW来模拟。该软件具有水的质点向前、向后示踪流线模拟、任意区域的水均衡、简化数值模拟数据前处理和后处理，将模拟的复杂性降到最小等特点。

3计算数学模型

地下水流模拟采用分块均质、各向异性、非稳定三维分布参数地下水流数学模型，其数学表达形式如公式1所示。

图418口井降水渗流场

9结论

综上，根据数值模拟结果，本项目岩土工程勘察设计的基坑降水方案及本项目优化布井后的基坑降水方案均可满足本项目施工要求，但优化后的布井方案设置的抽水井数量较原方案减少，且井位设置较原方案简化，因此本项目在具体施工过程中，推荐优化后的布井方案。

参考文献：

[1]周念清，朱蓉，朱学愚.MODFLOW在宿迁市地下水资源评价中的应用[J].水文地质工程地质，2000，27（6）：9-13.

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[3]中铁第一勘察设计院集团有限公司.铁路工程水文地质勘察规范[M].中国铁道出版社，2015.

[4]杨强，丁伟翠，王洪德，等.VisualModflow在基坑降水设计中的应用[J].中国给水排水，2009，25（20）：97-101.

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