基坑降水数值模拟分析研究
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山 西建筑
SHANXI ARCHITECTURE第
47卷第
4期
2 0 2 1年
2月・81・Vol. 47 No. 4
Feb. 2021
文章编号:
1009-6525 (
2221)
04-0061-03
基坑降水数值模拟分析研究
张静学
（中亿丰建设集团股份有限公司，江苏苏州215131）
摘 要:基坑降水是基坑工程不可或缺的一部分，降水设计的成败与基坑安全密切相关。受含水层形状以及性质限制，利用传统
解析法对三维渗流求解比较困难，而通过数值模拟这一技术手段，可以有效克服这一难题。利用Visunl Modflow建立了南京地铁
3号线浦珠路站深基坑降水模型，对其降水效果进行预测，并与实际观测数据进行比较和分析。
关键词:基坑降水,解析法,数值模拟
中图分类号:TU463 文献标识码：A
0引言
随着我国城市化进程不断地推进，建筑物和构筑物的
规模扩大和数量增多，地下空间利用程度得以提高,促使深
大基坑项目越来越多⑴。然而基坑降水是基坑设计不可或
缺的一部分，降水设计的成败与基坑安全息息相关
2。虽
然诸多学者对基坑渗流和降水引起地面和周边建筑物沉降
方面已经开展了深入的研究，在该方面研究已相对成熟，但
是基坑降水工程存在一定的区域性差异。同时，对于深基
坑工程而言，如何选择更加合理的降水方法、进行科学的降
水设计和预测仍然是当前和今后的一个重要课题⑶。
1工程概况
1.2
一般概况
南京浦珠路站是南京地铁三号线的中间站，本车站主
体基坑长
42.3 m,标准段宽
24 m深
4.535 m。本工程中
明挖基坑围护结构及止水措施采用地下连续墙。地下连续
墙标准段、左端盾构井和右端盾构井的墙厚、深度以及开挖
深度详见表
1。
本次工程的基坑施工平面布置示意图见图
1。
1.2
场地工程地质及水文条件
本工程拟建场地主要位于长江漫滩平原区,地势低平,
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FLAC/FLAC3D基础与工程实例 向长江河谷缓倾。车站所处场地的土层自上而下分别为:
①
0层素填土
，②层粉土、稍
〜中密
，②
2d6~3层粉砂、松
散
〜稍密，②
6d2~2层粉砂、稍密
〜中密，②
6d2~1层粉砂、细
砂，④层卵石、碎石、圆砾
，K2P0层强风化粉砂岩、泥岩。
其中车站底板处在
②
6d2~2层粉砂中。土层的分布具体情
况详见图
2。
表1地下连续墙各段尺寸
m
位置墙厚深度插入深度
标准段146.33327
左端盾构井150.40525
右端盾构井1.250.47135
图1
基坑施工平面布置*意图
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Application of impact rolling technology in foundation treatment
Li Guxiany
(China Railway 20th Bureau Group Co. , Ltd. , Fourth Engineering Company,
Qingdao
206061,
China)
Abstroci: Foa n
certaia expresshny, n
30 kJ trilaterd dooUle-wheel impach rollea wns useb for the copstructiop of ita sofh soiS road
bash sectioo, anb the fopndatiop wne treateb by impact rolling. T can b seen from hn test resultr thnt thb use ol an impact 011
x0
during corstructiop ccn improve thb 46X01 of suUgraax compactior and effectively shorteb thb settlemebt timb of thb suUgraax, and
thb impad compactior techbology is seitanie foe the upper pat of harU plastiv collansible loess and the lowea pat of the deep high-
pressure shrmbage silty clcy fovnbatiov. Meet the reqUrenieats of the projed, the applicatiov prospect is yood.
Key worOt: impad rolling, fovnbatiop treatmexi, settlemext odservatiov, compactiov testing, bearing capacim testing
收稿日期
：2020-14-63
作者简介:张静学
（951-），男，工程硕士，
高级工程师第
47卷第
4期
2 4 2 1年
2月・62・山 西建筑
&下连续*:"-5d2~l
图2
工程地质剖面图考虑到本基坑工程中潜水层与微承压含水层之间缺少
隔水层，故在本基坑工程中，应将松散岩类中孔隙水作为潜
水含水层组，其厚度为
50 m〜
66 m。考虑到抽水试验含水
层砂层的综合渗透系数的取值范围
(K = 4. 1 m/k〜
29.1 m/d),本工程中的渗透系数建议值取K二
9.0 md。
2地下水渗流数值模型
根据适应于本工程场地的水文地质条件，利用式
(1 ,可建立与之相适应的地下水三维非稳定渗流数学
模型⑷。
黑唱)+笊诩+¥("峠篇
h(i，2,
32)
L
=0 =h4( (,，h.................................................. (i,,,，)
e Q
(i,,，)
e Q(
1
h(i,2,
32)
二 h1(i,2,
34)(i,,)
er
1
其中,仁,，,
仁分别为含水层在各个主方向上的渗透
系数;h为坐标为(i,,)的点在d寸刻的水头;/h为坐标为
(i,,)的点处的初始水头;h
1为坐标为(i,,,，)的点在一
类边界上的已知水头；W为源汇项;Q为基坑的计算区域；
r为第一类边界。
对于模拟区平面范围的确定，应借助现有的岩土工程
勘察报告、水文地质条件以及钻孔等相关工程资料，并依据
以基坑作为中心点，边界应布置在降水井影响半径的外侧
的原则⑸。
在基坑的降水过程中，坑中的上覆弱潜水层会与下伏
承压含水层产生一定的水力联系，因此本次研究中将两者
—同并入模型中参与计算，并认为两者都具有非均质各向
异性⑹。一般而言,地下水的流态被认为是三维非稳定流,
坑内的疏干降压井被认为是唯一的源、汇项。依据定水头
远离源、汇项的基本原则来规避边界不确定性引起的计算
结果的误差⑺，经多次计算得到计算区在水平方向上，起点
选取为基坑四周，计算区域向各方向扩展
44 m,最终实际
计算平面尺寸约为
1 774 mx 1 626 m。本次研究将基坑四
周均认定为定水头边界。在垂直方向上，顶部取至浅部潜
水含水层,底部取至强风化粉砂岩层底板。
3模型验证
3.3
降水井与观测井布置
本次数值模拟共有
1 口降水井、
1 口观测井进行水
位拟合
,15 口降水井均布置于坑内
，Y2,Y1和
Y20观测井
布置在坑内
，G1, G2, G3 , G4, YG5 , YG7和
YG8观测井布置
在坑外,详见图
9o
车站基坑 坐
■ G2 G3
『—！!
Y15
「・Y18
「
• YZ2
• Y13
・YZ3
»YZ4
・Y20 !
Y"8
-丫2 Y29
■'
・，
：Y5,
「• Y11
「・Y14..................
・Y"3 ,
和 出
■G1
・YG5
・YG7
・G4
•降水井
・观测井
图3
地下水位观测井和抽水井分布图
3.3
降水效果预测
在本次数值模拟中，模型的识别验证时间共计
6 d,将
其分为
6个应力期,对应于
1个时间步长。模型经参数反 演后，得出观测井的水位的计算值和实测值。各观测井水
位计算值和实测值的拟合效果和变化过程，如图
4〜图
1
所示。
t/d t/d
图10 YG8
观测井地下水位拟合图 图11 Y2
观测井地下水位拟合图
从拟合结果来看,各地下水位的计算曲线与实测曲线
拟合精度较为良好，总体变化趋势基本一致,其地下水位误
差均在
4.5 m以下，由此可以看出所建模型是正确和可靠
的，以及模型参数的选取较为合理，最终使得本工程研究区
域地下水系统的本质特征能够被较为精准地反映
。
