基坑施工抽水诱发土体渗透破坏的临界抽水量预测

作     者：姜伏伟 唐书君 邓晓飞 李振超 张发旺 尹鸿远 JIANG Fuwei;TANG Shujun;DENG Xiaofei;LI Zhenchao;ZHANG Fawang;YIN Hongyuan

作者机构：东华理工大学水资源与环境工程学院江西南昌330013 青海省环境地质勘查局青海西宁810008 青海九零六工程勘察设计院有限责任公司青海西宁810007 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心天津300304 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043 

出 版 物：《水文地质工程地质》 (Hydrogeology & Engineering Geology)

年 卷 期：2025年第52卷第1期

页      面：53-61页

核心收录：

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2023YFC3710001) 国家自然科学基金项目(42467024,41130637) 东华理工大学博士科研启动基金项目(DHBK2022015) 青海九零六工程勘察设计院有限责任公司科技项目(2023-KJ-07) 

主　　题：基坑施工 渗透破坏 临界渗透速率 临界抽水量 渗透系数 钻孔抽水 

摘      要：在地下水水位埋深较浅的基坑施工过程中,常因抽水强度控制不当导致土体渗透破坏引起工程事故,造成人员伤亡及财产损失。目前,已有研究主要针对抽水诱发土体渗透破坏的土层条件、沉降变形预测、施工抽水措施等方面,较少涉及抽水诱发土体渗透破坏的临界抽水量。然而,临界抽水量是基坑施工抽水安全的关键参数,当前无有效的方法计算测试该参数。基于《水电工程钻孔抽水试验规程》(NB/T 35103—2017)推荐的抽水试验渗透系数计算公式,结合达西定理及等价无穷小公式,推导得出潜水非完整孔、潜水完整孔、承压水非完整孔和承压水完整孔4种工况条件下土体渗透破坏的临界抽水量表达式,并引入修正系数对推导的表达式进行修正。结果表明:(1)4种工况下,诱发土体渗透破坏的临界抽水量表达式是关于临界渗透速率的一次函数,说明通过测算场地土体渗透破坏的临界渗透速率可求出临界抽水量;(2)以呼和浩特某基坑为例,场地内最大可能发生抽水渗透破坏的地层为圆砾层,通过室内试验得出它的破坏临界渗透速率为7.1×10^(-4) m/s。为了确保场地圆砾层不受抽水破坏,设计的潜水完整抽水井SJ1临界抽水量为174.45 m^(3)/d。实际抽水量控制在150 m^(3)/d内未出现渗透破坏现象,说明提出的方法具有可应用性。因此,相比于基坑施工中临界抽水量预测的现有定性经验方法,文章提出的定量计算方法更具有实践应用价值。