傅 莉

0 引言

上海軟土地區(qū)淺部土層較為復(fù)雜，粘性土中多夾砂粉性土，形成的承壓含水層上、下巖層不是絕對(duì)隔水的，其中一個(gè)或兩個(gè)可能是弱透水層。當(dāng)相鄰兩含水層存在水頭差時(shí)，地下水便會(huì)從高水頭含水層通過弱透水層越流補(bǔ)給低水頭含水層，稱這種含水層為半承壓含水層。

目前國內(nèi)外對(duì)半承壓含水層的研究尚不深入，而工程實(shí)踐證明由于未對(duì)這種含水層引起足夠的重視而造成的突涌等事故時(shí)有發(fā)生。

為此，本文針對(duì)半承壓含水層系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征結(jié)合實(shí)際工程建立了地質(zhì)模型和數(shù)學(xué)模型，并通過直線圖解法求得含水層的水文地質(zhì)參數(shù)值，為保證工程設(shè)計(jì)和施工的順利開展提供了數(shù)據(jù)支持。

1 工程概況

1.1 周邊環(huán)境及地墻結(jié)構(gòu)

某地鐵基坑工程周邊環(huán)境復(fù)雜，建筑物密集，地下管線較多，環(huán)境敏感性強(qiáng)，基坑降水及施工引起的風(fēng)險(xiǎn)大，沉降控制要求高。

擬建車站主要性質(zhì)如表1所示。

表1 基坑開挖深度及圍護(hù)深度

1.2 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件

根據(jù)研究區(qū)巖土工程勘察報(bào)告、水文地質(zhì)勘察報(bào)告及收集到的區(qū)域資料，地下水類型有淺部粘性土層中的潛水、淺部粉性土層中的微承壓水和深部粉、砂性土中的承壓水。

場(chǎng)地微承壓含水層④2層粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土和⑤2層砂質(zhì)粉土埋深在15.3 m～16.1 m之間。⑤3-1層具有弱透水性，與上覆⑤2層微承壓水存在較大的水力聯(lián)系，在設(shè)計(jì)中可將④2層粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土、⑤2層砂質(zhì)粉土以及⑤3-1層上部土層看成一個(gè)含水巖組，該弱透水層的存在使得圍護(hù)深度在一定程度上未將該含水層隔斷，因而坑內(nèi)降水對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響，水文地質(zhì)情況較為復(fù)雜。

2 解析法求參

根據(jù)半承壓含水層水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律建立相應(yīng)的偏微分方程，并賦予邊界條件和初始條件(定解條件)構(gòu)成數(shù)學(xué)模型用來描述一個(gè)特定的水流系統(tǒng)。

求解的方法通常有三種，即解析法、數(shù)值法和模擬法。其中解析法用起來比較簡(jiǎn)單，在數(shù)據(jù)充足的條件下應(yīng)盡可能利用這種方法。

2.1 半承壓含水層地質(zhì)模型

通過對(duì)研究區(qū)地質(zhì)條件進(jìn)行概化后，得到如圖1所示地質(zhì)模型。

圖1 地質(zhì)模型概念圖

2.2 數(shù)學(xué)方程

根據(jù)定流量抽水時(shí)的Theis公式，對(duì)半承壓含水系統(tǒng)建立以下數(shù)學(xué)模型，半承壓含水層系統(tǒng)示意圖見圖2。

圖2 半承壓含水層系統(tǒng)示意圖

當(dāng)在無界半承壓含水層(不考慮弱透水層Ss)中完整井抽水時(shí)，有:

穩(wěn)定時(shí):

穩(wěn)定態(tài):

2.3 直線圖解法求參

繪制Smax—lgr曲線，在區(qū)間呈直線關(guān)系，在圖3上可求出直線部分的斜率i。

圖3 最大降深與距離單對(duì)數(shù)曲線圖

通過比較抽水試驗(yàn)和恢復(fù)試驗(yàn)兩種方法計(jì)算的結(jié)果，取T=6.2 m2/d，④2，⑤2層含水層厚度取 12 m，得到:K=6.0 ×10-4cm/s，B=38.5，k′=5.2 ×10-5cm/s。

該數(shù)據(jù)較為客觀地反映了該場(chǎng)區(qū)含水層的水文地質(zhì)特性，所得成果可用于預(yù)測(cè)后期基坑工程水位降深動(dòng)態(tài)變化情況，并為現(xiàn)場(chǎng)施工提供技術(shù)保障。

3 結(jié)語

1)上海軟土地區(qū)半承壓含水層的模型概化為上部承壓含水層與下部弱透水層的方式是符合該流水系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的。2)用直線圖解法確定的水文地質(zhì)參數(shù)用于預(yù)測(cè)基坑降水工程，可以準(zhǔn)確地反映地下水的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，為今后的基坑降水和施工提供數(shù)據(jù)支持。

[1]郭志業(yè).巖土工程中地下水危害防治[M］.北京:人民交通出版社，2009.

[2]傅 莉，周念清，江思珉.三門峽鋁土礦地下水疏排數(shù)值模擬[J］.勘察科學(xué)技術(shù)，2008(5):46-49.