摘要：基坑降水对地下水环境的影响直接关系着降水效果及周边地质条件的变化，本文通过对管井降水过程中地下水运动情况理论推导，对进一步认识地下水的动力学特性有一定科学价值。
关键词：基坑降水；地下水；潜水井
Abstract: The influence of foundation pit dewatering on groundwater environment is directly related to the effect of dewatering and the changes of surrounding geological conditions. Through theoretical deduction of groundwater movement during pipe well precipitation, this paper has certain scientific value for further understanding the dynamic characteristics of groundwater.
Key words: foundation pit dewatering; groundwater ; submersible well;
1引言
降水即通过降水设计和施工，排除地表水体和降低地下水水位或水头压力，满足建设工程的降水深度和时间要求的工程措施[1]。本文对潜水井降水过程中地下水运动情况进行了理论分析及验证，为后续的相关研究及降水工程设计施水主要呈层流状态，均质各项同性含水层地下水流速<<200m/d，抽工提供参考。
2地下水运动状态分析
2.1水力梯度影响因素
以卵砾类土、砂土地层中潜水完整井基坑降水为例，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）第7.3节降水井影响半径（m）：
砂土地层中，地下水流动速度及方向由孔隙空间弯曲率及通道横断面积的变化情况决定。基坑未降水之前，假定地下水处于相对稳定状态，此时地下水运动状态主要由水体黏滞性产生的摩擦阻力影响，随着流速加快，水流惯性力占优势，进入层流向紊流过渡状态。流速继续增大，水流进入紊流状态[2]。
当地下水通过平均粒径 粗砂层时，水温为15℃时，运动
图2-2含水层中地下水的层流和紊流[2]
1-细粒物质；2-较大固体颗粒；3-地下水（箭头表示运动方向）
如图2-2所示，天然状态下地下水时，管井附近地下水势能迅速向动能转化，流速迅速增大，流态变为紊流状态，细粒物质被裹挟带走，较大固体颗粒被架空，为后续地层沉降、井周垮塌提供了必要条件。
2.4降水过程中井周土体受力及变形分析
取降水过程中土体内部不同区域单元体为研究对象，因地下水位下降或水体运动状态改变，单元体内力改变，在外力作用下必然引起土体结构重新组合产生地层形变。潜水井抽水时具体地下水运动状态见示意图2-3。
随着持续降水，A区因滤水管的存在，细粒物质具备了随地下水渗流出逸的临空条件，土体中细粒物质不断流失，颗粒间粘聚力降为零，在渗流力、水压力、重力等外力合力作用下不断促进渗透变形向上游B区溯源发展，直至引起局部垮塌变形。B区整体处于相对稳定状态，因为粗粒骨架中细粒物质被渗流带走后，仍在土体孔隙中移动，难以造成细粒物质大量流失，不会形成空洞、管道等现象，土层稳定。C区在降水初期因地下水迅速消落可能形成较强的渗流力，同时颗粒间失去水浮力，承压能力下降，在重力及渗流力双重作用下产生一定沉降变形，但随着降水持续，水位线的稳定而逐渐停止变形。
图2-3降水井附近地下水运动状态
因此，通常基坑降水引起影响半径范围内地基沉降现象，主要由A区、C区沉降变形所致。
3实例验证
眉山市某学校操场项目拟建一层地下室，基底标高为436.25m。场区地下水为松散堆积层孔隙水，主要赋存于卵石中，属潜水，主要受地表水及大气降水入渗补给。
在施工过程中场地北侧因场地限制，工人未按设计要求回填滤料密实，2018年5月8日正式降水，7月14日暴雨过后现场巡视过程中发现数口管井周围深度垮塌（详见图3-1）。根据现场井周垮塌情况，垮塌原因为井周A区土体细颗粒在降水过程中不断流失，粗颗粒骨架架空，土层竖向承载力及水平抗剪能力均大幅度减小，又遇暴雨工况地表水迅速入渗产生较大渗流力，A区土体竖向荷载急剧增加，土体颗粒重新排列，以至井周岩土体整体塌陷并引发上面C区连锁反应，最终井壁垮塌现象传递至地表，产生井周塌陷、下沉。井周塌陷状况与理论分析结果吻合。
4结论
1、基坑施工排除地下水，引起地下水局部急剧下降而水头差迅速增大，导致地下水动力条件加强。对于不含或含黏粒少的卵砾类土和砂类土，一旦地下水具备了渗流出逸的临空条件则必然导致渗透变形，从而产生渗透稳定性问题。2、均质各向同性地层，潜水井单井降水量恒定的情况下，水力梯度可计算，且完全由渗透系数和潜水含水层厚度决定，计算式见式（3）。3、均质各向同性地层，管井降水过程中，影响半径范围内地下水仍然主要呈层流运动状态，仅靠近降水井A区水体进入紊流状态，裹挟细粒物质出逸流失，并向B区溯源发展。4、基坑降水所诱发的地表沉陷、变形等现象主要由A区、C区变形所致，A区影响的沉陷区最严重，C区影响范围最广。
参考文献
[1]JGJ／T111-98.建筑与市政降水工程技术规范[S].
[2]王俊杰,陈亮,梁越.渗流力学[M].北京:中国水利水电出版社，2013:46- 49.
[3]叶俊林,黄定华,张俊霞.地质学概论[M].北京:地质出版社，2006: 77-78.
论文作者:罗德彬,张卫旭,马刚,汪重刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/14
标签：地下水论文; 基坑论文; 细粒论文; 状态论文; 管井论文; 颗粒论文; 过程中论文; 《基层建设》2019年第4期论文;