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基坑水平井降水试验及数值模拟研究

作　者: 王立平
导　师: 王有凯
学　校: 河南理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 基坑水平井模型试验数值模拟
分类号: TU46
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 73次
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内容摘要

随着高层建筑的出现和大规模开发地下空间时代的到来,如何快速、有效的降低地下水成为一项重要的课题。工程实践表明,水平井降水具有较高的效率。但对水平井的研究,基本上都是把水平井井管刻画为等水头或等强度的线汇,事实上此种提法并不严格。本课题主要采用自制的试验模型进行基坑水平井降水的物理模拟试验,通过试验模拟地下水向水平井的流动,对不同规格的水平滤水管降水条件下的降水效果和规律进行定量的比较,得出水头、流量、流速、时间等物理量的基本关系。同时配以数值模拟来证实前人观点及试验结果的正确性。本文首先对国内外降水技术的发展做了较全面的回顾,并引出了水平井技术。其次提出了国内外研究存在的问题、本课题研究的内容、特色及创新之处。主要内容涉及了试验方案的设计,包括试验模型的设计、试验透水介质的选择、水平井管规格、位置的选择、测点位置的选择及布置;试验模型的制作方法;试验土体基本物理指标的测定;试验的准备工作;试验的过程及数据分析;结合FLAC软件进行的水平井降水特征的模拟。通过试验模拟、分析试验数据和图表以及数值模拟,得出如下主要结论:采用水平井技术降水可以极大的改善降水的效率,且采用管径较大、长度较长的水平井,降水效果明显;沿径向断面同一标高的测点处,靠近出口的位置水头较低,而远离出口的位置,水头较高,而在切向断面上,水头曲线呈抛物线的形式;采用不同规格的水平井降水时,管径大、长度长和管径小、长度短的水平井相比,径向断面上同测点的水头基本上是前者较低,在切向断面同测点水头,表现出陡缓不同的抛物线形式;水平井在降水规律和特性方面,表现出和竖井完全不同的特征。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
1 引言  9-21
  1.1 水平井技术的应用及发展概况  9-11
  1.2 国内外降水技术的发展概况  11-12
    1.2.1 国内降水技术的发展概况  11
    1.2.2 国外降水技术的发展概况  11-12
  1.3 基坑降水方法简介  12-13
  1.4 基坑水平井降水技术的提出  13-16
    1.4.1 水平井降水技术的优势  13-14
    1.4.2 水平井降水技术的局限性  14
    1.4.3 水平井降水技术的施工工艺  14-15
    1.4.4 水平井降水技术的降水特征  15-16
    1.4.5 地下水向水平井流动的一般特征  16
  1.5 水平井研究  16-21
    1.5.1 水平井国内外研究概况  16-17
    1.5.2 水平井国内外研究存在的问题  17
    1.5.3 水平井研究理论近况  17-19
    1.5.4 本课题研究内容、特色及创新之处  19
    1.5.5 课题研究可能存在的问题和技术关键及解决方法  19-21
2 试验研究  21-41
  2.1 物理模拟（砂槽模拟）简介  22-23
  2.2 试验方案的设计  23-26
  2.3 试验模型的制作  26-29
    2.3.1 砂槽模型的制作  26-27
    2.3.2 水平滤水管的制作  27-28
    2.3.3 水平管支架的制作  28-29
  2.4 试验土体基本物理指标的测定  29-33
    2.4.1 砂土试验密度的测定  29-30
    2.4.2 砂土粗细程度及主要粒径分布情况的测定  30
    2.4.3 砂土含泥量的测定  30-31
    2.4.4 砂土天然含水率的测定  31
    2.4.5 砂土渗透系数的测定  31-33
  2.5 试验准备工作  33-35
    2.5.1 砂槽模型的就位  33
    2.5.2 竖放标尺、砂土装填、测点装置的布设  33-34
    2.5.3 水平基准线的放设  34
    2.5.4 流量计的调试安装  34-35
  2.6 试验过程  35-38
  2.7 模型制作及试验过程中所遇问题及处理措施  38-41
3 试验结果分析  41-73
  3.1 不同规格的水平滤水管降水条件下降水效果的比较  41-42
  3.2 变水头条件下相关物理量之间关系的测定  42-73
    3.2.1 水平滤水管降水水头变化规律  42-51
    3.2.2 不同规格水平滤水管降水条件下随时间变化流速对比  51-53
    3.2.3 不同规格水平滤水管降水条件下随时间变化流量对比  53-54
    3.2.4 水平滤水管降水在不同时刻的水头曲线对比  54-62
    3.2.5 不同规格水平滤水管降水条件下水头变化曲线对比  62-67
    3.2.6 不同规格水平滤水管降水条件下同时刻水头曲线对比  67-73
4 数值模拟  73-80
  4.1 FLAC3D 软件简介  73-74
  4.2 水平井降水特征的模拟  74-80
    4.2.1 水平井周围流场等压线  74
    4.2.2 水平井和竖井降水特征的对比  74-75
    4.2.3 扇形砂槽模型水平井降水模拟  75-80
5 结论与展望  80-82
参考文献  82-85
作者简历  85-86
学位论文数据集  86-87
详细摘要  87-88

基坑水平井降水试验及数值模拟研究

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