地下水设计的参数有哪些,是怎样确定的?

在GEO5使用过程中常常要输入地下水位、渗透系数等参数,这些参数是怎样确定的,还有哪些设计参数?

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  工程建设勘察、设计、建造过程中,赋存在岩土空隙中的地下水至关重要。大面积的抽水会引起地面沉降。工程活动可能会引发流土或管涌。地下水是造成边坡和基坑工程失稳的主要因素,还会对基础和结构物产生浮力作用。有的地下水还会腐蚀地下结构。因此,在进行岩土工程勘察时应根据设计和施工的需要提供有关参数,进行分析评价。

  岩土工程中常用的地下水设计参数主要有下列几种。

  (1)地下水位。地下水按其埋藏条件分为包气带水、潜水和承压水,地下水位指的是稳定的潜水面的高程,根据钻探时的观测时间可分为初见水位和稳定水位。初见水位和稳定水位可在钻孔、探井或测压管内直接量测,稳定水位的间隔时间按地层的渗透性确定,对砂土和碎石土至少0.5h,对粉土和粘性土至少8h,并宜在勘察结束后统一量测稳定水位。

  基础设计计算中经常涉及的地下水的埋深,则指的是潜水的埋藏深度,即潜水面至地表面的距离。

  由于地下水对基础和结构物产生浮力作用,因此地下工程设计经常用到抗浮设计水位。抗浮设计水位通常按下面规定综合确定:

  1)如果有长期水位观测资料,抗浮设计水位可根据该层地下水实测最高水位和建筑物运营期间地下水的变化来确定;如缺乏长期水位观测资料,按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水的补给和排泄条件综合确定;在南方滨海和滨江地区,抗浮设计水位可取室外地坪标高。

  2)场地有承压水且与潜水有水力联系时,应实测承压水位并考虑其对抗浮设计水位的影响。

  3)只考虑施工期间的抗浮设防时,抗浮设计水位可取一个水文年的最高水位。

     (2)地下水流速和流向。地下水流速的测定可采用指示剂法或充电法。

  测定地下水流向一般用几何法,沿等边三角形(或近似等边三角形)的顶点布置钻孔(井)。测点间距按岩土的渗透性、水力梯度和地形坡度确定,通常为50~100m。应同时测量各孔(井)内水位,以水位高程绘制等水位线图,垂直等水位线并指向水位降低的方向即为地下水的流向。

     (3)渗透系数。渗透系数是反映土透水性强弱的定量指标,也是渗流计算时必须用到的基本参数。不同的种类的土,k值差别很大。因此,准确测定土的渗透系数十分重要。

  在各项同性介质中,渗透系数定义为单位水力梯度下的单位流量,表示流体通过空隙骨架的难易程度,其物理定义可由达西定律来说明,即水力坡度i等于1时,水的渗流速度即为渗透系数。

  基坑开挖需要明沟排水,井点降水或管井抽水降低地下水位时,可根据土层情况由室内渗透试验测定土层的渗透系数。重大项目需要较准确测定含水层的渗透系数时,通常采用带观测孔的抽水试验。

      (4)孔隙水压力。孔隙水压力是指土体中某点处的孔隙水承受的压力。对于饱和土,孔隙中充满水,这些水在稳定状态时有一个平衡的压力,就是孔隙水压力。当土体受到外力挤压,例如预制桩的打入或压入,土中原有水压力会上升,上升的这部分压力就是超孔隙水压力。一般来说,超孔隙水压力随时间的推移会消散,但如果上覆土层不透水,则可能长期存在。

  孔隙水压力的观测设备常用孔隙水压力计。

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