建设项目地下水专题评价

原理： 在降水场地的一定深度内，存 在有两层以上的含水层，且下层的渗透能 力大于上层，在下层水位（或水头）低于 降水深度的条件下，人为地沟通上下含水 层，在水位差的作用下，上层地下水就会 通过井孔自然地流到下部含水层中，从而 无需抽水即可达到降低地下水位的目的。
自渗井点根据引渗条件，大 致可以划分为：浅层自渗、深 层自渗、深浅结合自渗三种类 型；
如管井与轻型井点降水相结合，喷射井 点和电渗井点降水相结合，管井与引渗砂 砾井相结合，轻型井点与喷射井点降水相 结合等。
• 应用分析：基坑降水工程设计
• 降水井类型
• 降水井深度确定
• 基坑涌水量计算
降水井类型
井点类型 明沟 岩性 粘性土、砂土 填土、粉土、粘性土、砂 土 砂土、碎石土 砂土、粉土、砾砂 砂土、粉土、砾砂 渗透系数 降低水位 m/d 深度m 0. 50 7~20 1~200 0. 1~20 0. 1~20 <2
①轻型井点降水
轻型井点抽水为真空 作用抽水， 结构如图：
轻型井点由井点管、过滤器、集水总管、 支管、阀门等组成；由抽水设备启动，在井 点系统中形成真空，并在井点周围一定范围 形成一个真空区，真空区通过砂井扩展到一 定范围。在真空力的作用下，井点附近的地 下水通过砂井，经过滤器被强制吸入井点系 统内抽走，使井点附近的地下水位降低。
• （1）条状基坑出水量计算 潜水完整井
H h Q LK R
2
2
承压水完整井
Ms Q 2 LK R
L——条状基坑长度
• 国家大剧院基坑降水支挡监测一体化设计
支挡剖面
本章内容
12.1 基坑降水工程 12.2 隧道（隧洞）排水工程
• 隧道（隧洞）排水工程(自学）
• 问题的提出：地下水的不良作用
集水井
大口井 辐射井 浅埋井
<5
<20 <20 <2
井点类型 轻型井点 喷射井点
岩性 粉质粘土、粉土、细砂、 中细砂 砂土、粉土
渗透系数 降低水位 m/d 深度m 0.1~50 0.1~50 <0.1 >3 3~12 8~20 <6 不限
电渗井点 粘性土、淤泥质土、粉土 管井井点 砂土、碎石类土、岩石
根据结构特点可分为：管井 引渗和砂砾井引渗两种。
适用条件：
A. 在降水范围内的地层结构为三层以上， 含水层有两层以上，各含水层之间为相对隔 水层（以粉质粘土为主）或隔水层（以粘土 为 主 ）。下 层含水层的埋深 以距离基坑 底 5~20m 为宜。 B. 下层含水层的水位（或水头）低于上部 含水层水位，并低于基坑施工要求降低水位。
C. 下层渗透系数大于上层含水层的渗透系 数，且具有一定厚度（一般大于2m），能消 纳的水量大于或等于降水深度内的基坑涌水 量。 D. 上层地下水的水质未受污染，符合引入 下层地下水的要求。
⑦综合井点降水
对于一些特定的水文地质条件和工程有 特殊要求，采用某一种井点降水难以取得 满意的降水效果时，可以同时采用两种或 多种降水方法。
• 分析问题：基坑降水工程勘察
• 解决问题：常用基坑降水方法
• 应用分析：基坑降水工程设计
一、单项选择题 （共10分） 二、多项选择题 （共18分） 三、判断题，对的打√、错的打× （共12分）
四、名词解释（共25分）
五、论述题 （共20分） 六、综合分析题（共15分）
电渗井点降水是利用轻型井点和喷射井点的井 点管作阴极，另埋设金属棒（钢筋或钢管）为阳极， 在电动势作用下构成电渗井点抽水系统,如图：
④管井降水
管井降水方法:利用钻孔成井，多 采用单井单泵（潜水泵或深井泵）抽 取地下水的降水方法。当管井深度大 于15m时，也称为深井井点降水。
管井的结构如图：
管井的孔径一般为400~800mm， 管径为200~500mm，地层水量较大 时，孔径可为800~1200mm，管径 为500~800mm。 井管一般采用钢管、铸铁管、 水泥管、塑料管或竹木管等；滤水 管有穿孔管和钢筋骨架管外缠铅丝 或包尼龙网或金属网的，也有水泥 砾石滤水管，目前用于降水的管井 点多采用后者。
• 解决问题：常用基坑降水方法
基坑工程治水措施：堵截治水法；降水法。 1.堵截治水法
（1）钢板桩
（2）地下连续墙 （3）稀浆槽 （4）夹心墙 （5）防渗垂直帷幕 （6）防渗水平帷幕 （7）冻结法
2.降水法
（1）明沟加集水井排水
在基坑内（或外）设置排水沟、集水井， 并用抽水设备把地下水从集水井中不断抽走， 保持基坑干燥。此法因设备简单、施工简便、 成本低，而得到广泛采用。 一般适用于土层比较密实，坑壁较稳定， 基坑较浅，降水深度不大，坑底不会产生流 砂和管涌等的降水工程。
4.突涌 当基坑下有承压水存在，开挖基坑减小 了含水层上覆不透水层的厚度，在厚度减小 到一定程度时，承压水的水头压力能顶裂或 冲毁基坑底板，造成突涌现象。
• 分析问题：基坑降水工程勘察
降水工程勘察内容一般包括：
搜集当地已有的水文、气象、地质、水 文地质、工程地质、环境地质、工程环境等 资料；
查明地下水类型、含水层与隔水层的空 间分布、渗透性、地下水水位动态、水质动 态、地下水的补给、径流、排泄及地下水与 地表水关系；
（2）井点降水
井点降水法是在拟建工程的基坑四周埋设 能渗水的井点管，配置一定的抽水设备，不 间断地将地下水抽走，使基坑范围内的地下 水降至设计深度。井点法降水适用于具有不 同几何形状的基坑，它有克服流砂、稳定边 坡的作用。 国内常用的井点降水法有轻型井点、喷射 井点、电渗井点、管井井点、福射井点、自 渗井点等。
降水井的深度
H w H wi H w1 H w2 H w3 H w4 H w5 H w6
i 1

6
HW——降水井深度，m HW1——基坑深度，m HW2——降水水位距离基坑底要求的深度，m HW3——ir0 ，i水力坡度；r0降水井分布范围的等效半径 或降水井排间距的1/2，m HW4——降水期间地下水位变幅，m HW5——降水井过滤器工作长度，m HW6——沉砂管长度，m
在作业过程中，井点附近的地下水位与 真空区外的地下水位之间，存在一个水头差， 在该水头差作用下，真空区外的地下水在重 力作用下流向沉淀管。
②喷射井点降水 由高压水泵、 供水总管、井 点管、喷射器、 测真空管、排 水总管及循环 水箱所组成， 如图：
采用高压水泵将压力工作水经供水管压入井点内 外之间环形空间，并经过喷射器两边的侧孔流向喷嘴。 由于喷嘴截面的突然变小，喷射水流加快（一般流速 达30m/s以上），这股高速水流喷射之后，在喷嘴喷 射出水柱的周围形成负压，从而将地下水和土中空气 吸入并带至混合室。这时地下水流速度得以加快，而 工作水流速逐渐变缓，二者流速在混合室末端基本上 混合均匀。混合均匀的水流射向扩散管，扩散管截面 是逐渐扩大的，其目的是减少摩擦损失。当喷嘴不断 喷射水流时，就推动着水沿内管不断上升，混合水流 由井点进入回水总管至循环水箱。部分作为循环水用， 多余部分（地下水）溢流排至现场之外，如此循环， 以达到深层降水的目的。
重点查明浅层岩溶溶洞、漏斗、暗河、 石芽、凹谷、土洞、串珠状洼地等现象的发 育程度、形态成因及充填物；
查明深层岩溶发育规律、浅层与深层岩 溶的关系；
查明岩溶发育与地貌、构造、岩性的关 系； 查明岩溶地下水的补给、径流、排泄条 件以及泉水露头的成因和条件； 预测地下水或泉水水位、水量、水质的 动态及预测； 预测降水工程影响范围，判断产生地面 沉降、淘空、塌陷的可能性及开挖后产生的 “放水”的可能性。
水文地质学
第十二章 建设项目地下 水专题评价
贵州大学资源与环境工程学院勘察与技术工程教研室
本章内容
12.1 基坑降水工程 12.2 隧道（隧洞）排水工程
• 问题的提出：地下水的不良作用 • 分析问题：基坑降水工程勘察
• 解决问题：常用基坑降水方法
• 应用分析：基坑降水工程设计
• 问题的提出：地下水的不良作用。
• 基坑涌水量计算
• （1）面状基坑出水量计算
潜水完整井
Q
K ( H h )
2
2
n ln R ln( r1r2 rn )
承压水完整井
Q
K ( H h )
2
2
n ln R ln( r1r2 rn )
Q——基坑出水量,m3/d s——基坑设计水位深度，m R——基坑范围的引水影响半径，m h——抽水前与抽水时含水层厚度的平均值，m n——降水井个数 ri——第i眼井到基坑中心的距离，m
根据土层的岩性、渗透性、要求降低水位 的深度及工程特点而选用，见下表：
井点类型 轻型井点 喷射井点 岩性 渗透系数 降低水位 m/d 深度m 0.1~50 0.1~50 <0.1 >3 3~12 8~20 <6 不限
粉质粘土、粉土、细砂、 中细砂
砂土、粉土
电渗井点 粘性土、淤泥质土、粉土 管井井点 砂土、碎石类土、岩石
⑤福射井点降水
原理：在降水场地设置集水竖井，于 竖井中的不同深度和方向上打水平井点， 使地下水通过水平井点流入集水竖井中， 再用水泵将水抽出，以达到降低地下水位 的目的。
适用条件：一般适用于渗透性能较好 的含水层（如粉土、砂土、卵石土等）中 的降水，可以满足不同深度，特别是大面 积的降水要求。
⑥自渗井点降水
查明第四系堆积物的物理、力学、化学 性质及分布，特殊土的分布及有关指标，以 及不良地质现象；
查明基岩、裂隙、构造、岩溶、地表水 体、涵洞与降水工程的影响关系；
查明降水工程对地上建筑、市政工程、 地下设施、水土资源等的影响以及对降水工 程的制约。
岩溶地区降水工程勘察内容一般包括：
查明第四系地层的岩性、厚度、分布， 第四系地层与下伏岩溶的接触关系；
③电渗井点降水 电渗：粘土颗粒表面一般带负电荷，吸附 着各种正离子。水分子是极性分子，颗粒周围 的部分水分子又为正离子所吸附，当土体中通 以直流电荷时，这些正离子将携同周围被吸附 的水分子一起移向阴极，吸附力消失，水分子 被释放出来成为自由水。这种在土中插入金属 电极并通以直流电，在电场作用下，土中水源 源不断地流向阴极的现象称为电渗。
1.潜蚀 渗透水流在一定的水力坡度下产生较大的动水 压力，冲刷、挟走细小颗粒或溶蚀岩石体，使岩土 体中的孔隙逐渐增大，甚至形成洞穴，导致岩土体 结构松动或破坏，以致产生地表裂缝、塌陷，影响 建筑工程的质量。
2.流砂
流砂是指松散细颗粒被地下水饱和后，在 动水压力即水头差的作用下，产生的悬浮流动 现象。
在工程上，如基坑开挖至某一深度时，地 下水产生自下而上的渗透压力，当此渗透压力 达到土的浮重度时，土粒处于飘浮状态，此时 坑内土体变成类似于液体的沸腾状态，故流砂 亦有“砂沸”之称。
3.管涌 地基土在具有某种渗透速度（或坡度）的 渗透水流作用下，其细小颗粒被冲走，岩土 的孔隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基 的细管状渗流通路，从而掏空地基，使地基 变形、失稳，这种现象称为管涌。