基坑降水井深度对渗流和出水量的影响

1.基坑渗流特征

基坑渗流特征表现在坑内外地下水水位、抽出水量，不仅与水文地质条件有关，而且还与基坑围护结构（或隔水帷幕）、降水井的位置、滤水管长度有关，下面以一基坑为例进行说明。

实例：基坑面积20m×30m，开挖深度25m；基坑位于粉质黏土中，其下有一承压含水层，厚度为24m，水力参数为：k_x=k_y=2×10^-3cm/s，k_s=4×10^-4cm/s，贮水率S_s=5×10^-6m^-1，初始水位为-5m。

（1）围护结构（或隔水帷幕）对基坑渗流的影响。

1）有无围护结构（或隔水帷幕）对基坑渗流的影响。图10-3～图10-5为同一基坑在不同条件下的降水等势线图，可以看出，隔水帷幕对基坑渗流的影响：

①隔水帷幕（或围护结构）改变基坑渗流的流态；

②隔水帷幕（或围护结构）改变基坑渗流场的水力梯度；

图10-3 无隔水帷幕基坑降水等势线图

a）基坑降水平面等势线图 b）基坑降水剖面等势线图

③隔水帷幕（或围护结构）的深度影响基坑的水位降深；

④隔水帷幕（或围护结构）的深度影响基坑抽出水量。

图10-4 有隔水帷幕基坑外降水等势线图

a）基坑降水平面等势线图 b）基坑降水剖面等势线图

图10-5 有隔水帷幕基坑内降水等势线图

a）基坑内降水平面等势线图 b）基坑内降水剖面等势线图

2）隔水帷幕伸入含水层的深度对水位降深的影响。坑内水位降深随隔水帷幕伸入含水层的深度增加而增加，而坑外水位降深随隔水帷幕伸入含水层的深度增加而减小（图10-6）。

图10-6 隔水帷幕伸入含水层的深度与水位降深的关系图

3）隔水帷幕伸入含水层的深度对坑内降水井的影响。坑内降水井的出水量随隔水帷幕（或围护结构）伸入含水层的深度增加而减小（图10-7）。

（2）降水井深度对基坑渗流的影响。降水井深度对基坑渗流的影响如图10-8所示。(www.xing528.com)

图10-7 隔水帷幕伸入含水层的深度与坑内降水井的出水量的关系图

图10-8 基坑水位降深与降水井深度的关系图

a 有隔水帷幕坑内降水曲线 b 有隔水帷幕坑外降水时坑内降水曲线 c 无隔水帷幕坑内降水时坑内降水曲线

由图10-8可以看出：

1）有隔水帷幕基坑内降水，坑内水位降深随降水井深度加深而快速减小，当降水井深度达到隔水帷幕深度时，坑内水位降深随降水井深度加深而逐渐减小（曲线a）。

2）有隔水帷幕基坑外降水，坑内水位降深随降水井深度加深而增大，当降水井深度达到隔水帷幕深度时，坑内水位降深随降水井深度加深而逐渐减小（曲线b）。

3）无隔水帷幕基坑降水，坑内水位降深随降水井深度加深而缓慢减小（曲线c）。

4）比较以上三条曲线，很显然有隔水帷幕的基坑内降水，由于帷幕的作用，坑内水位降深最大，降水效果最好，而无隔水帷幕情况坑内水位降深最小，降水效果差。

（3）降水井滤管长度对基坑渗流的影响。降水井滤管长度对基坑渗流的影响如图10-9所示。

从图中可以看出：不论是单位滤管长度坑内出水量（以下简称单位出水量）还是单位滤管长度坑外水位降深（以下简称单位降深），均随滤管长度增加而迅速减小，当滤管长度增加接近超过隔水帷幕深度时，单位出水量和单位降深的增加变得缓慢减小。例如滤管长度增加至14m时，其单位出水量增加值才为2m长滤管单位出水量的23%。这说明滤管长度不是越长出水量就越大。

（4）含水层渗透系数对基坑渗流的影响。

一般没有隔水帷幕的基坑，在同等抽水条件下，含水层渗透系数大坑内水位降深小；反之，渗透系数小坑内水位降深大。

对于有隔水帷幕情况下，含水层垂向渗透系数对坑内外水位降深的影响如图10-10所示：坑内水位降深随垂向渗透系数增大而迅速减小；坑外水位降深变化相反，随垂向渗透系数增大而缓慢增大。

垂向渗透系数与水位降深关系如图10-10所示。

图10-9 单位滤管长度坑内出水量（或坑外水位降深）与滤管长度关系图

a）单位滤管长度坑内出水量与滤管长度的关系 b）单位滤管长度坑外水位降深与滤管长度的关系

图10-10 垂向渗透系数与水位降深关系曲线图

a—坑内水位降深曲线 b—坑外水位降深曲线