水工地下廠房排水孔布置方法及防滲效果研究.pdf

1、排水孔是水利工程與土木工程中一項(xiàng)關(guān)鍵的滲控措施,其設(shè)計(jì)的合理性以及分析計(jì)算的精確性直接影響到工程的安全和投資,并且也是安全監(jiān)測(cè)、診斷和反饋的重要依據(jù)。然而目前對(duì)排水孔的模擬計(jì)算仍處在發(fā)展階段,實(shí)際應(yīng)用中存在計(jì)算量大或精度低的問題。
　　本文在現(xiàn)有的排水孔模擬方法基礎(chǔ)上,以“空氣單元法”為基礎(chǔ),結(jié)合以“縫代孔法”,開展了深入研究,得到了一種較高效率和精度的方法---“以板代孔法”。主要成果歸納如下:
　　首先,通過數(shù)值模擬方法

2、,分別研究排水孔孔深、排水孔間距以及排水孔直徑對(duì)排水孔排水效果的影響,得到上述三種因素對(duì)排水孔實(shí)際排水效果影響的差異性。可以看到:排水孔深度、排水孔間距對(duì)排水效果的影響較大。但兩者之間的影響也是有所不同,當(dāng)排水孔深度小于30m,排水孔深度對(duì)排水效果影響很大,但深度大于30m之后,孔深對(duì)排水效果的影響逐漸減弱。而排水孔間距越小,排水孔越密,排水效果越好。不同于以上兩個(gè)因素,排水孔直徑對(duì)排水效果影響較小。排水孔直徑的設(shè)計(jì)應(yīng)以工程防堵及便于清

3、淤為前提,從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā),無需過多考慮其對(duì)排水效果的影響。在排水孔設(shè)計(jì)時(shí)考慮這些差異,從而能夠得到安全而又滿足造價(jià)要求的排水孔設(shè)計(jì)。
　　其次,文章以“空氣單元法”為基礎(chǔ),給排水孔賦予一定的滲透系數(shù),用以表征其排水作用,將其像滲流計(jì)算域中其他土體、巖塊單元一樣加入到傳統(tǒng)的有限元滲流計(jì)算方法中。并且將廣為采用的“棄單元法”作為基準(zhǔn),對(duì)比“空氣單元法”的模擬結(jié)果,得到滿足工程誤差要求內(nèi)的排水孔直接模擬滲透系數(shù)的取值范圍:因?yàn)榕潘追譃?/p>

4、兩種形式,其中一種是孔口出流式,在有限元模擬計(jì)算中排水孔的滲透系數(shù)取大于周圍巖體或土體滲透性的1000倍;另一種是孔底出流式,排水孔的滲透系數(shù)為周圍巖體(土體)滲透滲透系數(shù)的126-500倍來模擬排水孔的作用。
　　然后,利用“以板代孔法”,將巖體或土體中排水孔幕概化為一條等效的排水板,依據(jù)流量等價(jià)原則,以排水孔排水流量為紐帶,得到排水孔間距與排水板的滲透系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,將此關(guān)系繪制成得兩者等效轉(zhuǎn)換圖。此后改變模型兩側(cè)的水頭,