【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及狭长型明挖隧道基坑施工等领域中，提出了基于分段法的线状基坑减压降水渗流计算方法求解基坑涌水量及坑外水头的计算方法。
技术介绍
1、现有理论在分析面状基坑渗流场时，多根据概化大井法直接将类矩形基坑通过等效半径换算为相同面积的圆形基坑，再根据适用于圆形大井的裘布衣公式求解渗流场，由此忽略了基坑形状差异，将实际三维渗流场问题简化为轴对称问题。但线状基坑长宽比极大，属于二维平面问题而非轴对称问题，若直接使用大井理论求解会产生较大的误差。同时，明挖隧道线状基坑周边渗流场的不同会导致坑外土层沉降变形有所不同，考虑到实际施工中开挖卸荷也会对土体变形产生影响，进一步导致基坑周边土体应力场差异，从而使线状基坑围护结构变形机理与面状基坑截然不同。另一方面，沿海城市水文地质条件相当复杂，给基坑施工造成了较大的安全隐患。
技术实现思路
1、在现有的同类技术中，线状基坑减压降水渗流场问题无法通过概化大井法求解，现阶段针对线状基坑的降水卸荷变形机理认识也不够深入。针对现有技术存在的缺陷，本专利技术针对线状基坑减压降水对周边环境影响问题，深入研究其渗流场变化规律与围护结构变形机理就显得极其重要，提供一种基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法及系统，得到的紧邻建筑变形规律及降水优化方案可为类似的线状基坑降水设计方案提供参考。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，包括以下步骤：
4、s1、确定狭长基坑
5、s2、根据分段法要求，将横截面以隔水帷幕底部竖直等水头线视作分段边界，将承压水层分为坑内与坑外两部分；
6、s3、依据步骤s1确定的各分段几何参数计算坑内段与坑外段的形状模数φ内、φ外；
7、s4、依据步骤s3所得形状模数φ内、φ外、承压水初始水头hr及基坑内安全水位h1，求得单宽化引渗透流量qr，再结合含水层综合渗透系数k及基坑纵向长度b求得狭长基坑总涌水量q；
8、s5、依据步骤s4所求得单宽化引渗透流量qr，结合修正坑外补给长度l，承压水层厚度t，形状模数φ内、φ外，隔水帷幕插入深度s求得坑外最低水头h2与坑外水头曲线h。
9、所述s3中，基坑内外段的形状模数φ内、φ外的计算公式如下：
10、
11、式中l为修正坑外补给长度，t为承压含水层厚度，s为隔水帷幕插入深度；
12、
13、式中k是模数为的全椭圆积分，k′是具有补模数的全椭圆积分。
14、所述修正坑外补给长度l计算公式如下：
15、
16、式中kz为含水层垂直渗透系数，kx为含水层水平渗透系数，l′为基坑外实际补给长度。
17、所述步骤s4中，基坑单宽化引渗透流量qr的计算公式如下：
18、
19、式中hr为承压水初始水头，h1为基坑内安全水位，φ内为坑内段形状模数，φ外为坑外段形状模数；
20、狭长基坑总涌水量计算公式如下：
21、q＝kbqr
22、式中qr为单宽化引渗透流量，指渗透系数为1时基坑每延米涌水量，k为含水层综合渗透系数，b为基坑纵向长度。
23、所述含水层综合渗透系数k计算公式如下：
24、
25、式中kz为含水层垂直渗透系数，kx为含水层水平渗透系数。
26、所述步骤s5中，坑外最低水头h2的计算公式如下：
27、
28、式中qr为单宽化引渗透流量，s为隔水帷幕插入深度，t为承压含水层厚度，h1为基坑内安全水位，φ内为坑内段形状模数；
29、所述步骤s5中，坑外水头曲线计算公式如下：
30、
31、式中qr为单宽化引渗透流量，k为含水层综合渗透系数，t为承压含水层厚度，x为坑外距隔水帷幕水平距离，n计算公式如下：
32、
33、式中s为隔水帷幕插入深度，t为承压含水层厚度。
34、一种狭长基坑减压降水渗流计算分析系统，包括获取模块、输入输出装置、存储器和计算分析处理器，所述存储器用于存储计算分析程序和计算分析数据，所述输入输出装置用于接受输入信息数据和输出计算分析结果信息，其特征在于：所述获取模块用于获取狭长基坑减压降水渗流所需的输入信息数据；所述计算分析处理器用于执行计算分析程序，实现权利要求1所述的基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法。
35、与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点：
36、通过与工程实例的对比验证，也证明了现行规范的大井法公式计算得到的涌水量过大，本专利技术方法估算涌水量误差小于10％。
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1.一种基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，基坑内外段的形状模数Φ内、Φ外的计算公式如下：
3.根据权利要求2所述的基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，其特征在于，所述修正坑外补给长度L计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，其特征在于，所述步骤S4中，基坑单宽化引渗透流量qr的计算公式如下：
5.根据权利要求4所述的基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，其特征在于，所述含水层综合渗透系数k计算公式如下：
6.根据权利要求1所述的基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，其特征在于，所述步骤S5中，坑外最低水头H2的计算公式如下：
7.一种狭长基坑减压降水渗流计算分析系统，包括获取模块、输入输出装置、存储器和计算分析处理器，所述存储器用于存储计算分析程序和计算分析数据，所述输入输出装置用于接受输入信息数据和输出计算分析结果信息，其特
...【技术特征摘要】
1.一种基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，其特征在于，所述步骤s3中，基坑内外段的形状模数φ内、φ外的计算公式如下：
3.根据权利要求2所述的基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，其特征在于，所述修正坑外补给长度l计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，其特征在于，所述步骤s4中，基坑单宽化引渗透流量qr的计算公式如下：
5.根据权利要求4所述的基于分段法的狭长基坑减压降水渗流计算方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛青松，高永吉，刘冰，田怀念，孙引浩，仲维玲，杜家威，丁霄霄，张强，熊杰，马立云，张孟喜，林永亮，阮西波，
申请(专利权)人：中铁二十局集团有限公司第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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