专利名称：一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于工程施工降水排水量的计算方法，具体涉及一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法。
背景技术：
基坑降水的目的在于将地下水位降低到某一深度要求以下，能够满足基坑结构在无水干扰的条件下进行施作，从而降低施工难度，并在最大程度上保证基坑开挖及结构施工的安全。目前国内外对降水过程中维持在某一稳定水位时每天的排水量进行了大量的研究。理论方面，针对承压含水层中稳定、非稳定渗流运动，提出了相应的地下水运动理论，推导出了相应的排水量计算公式。针对干扰井群基坑降水问题，也有研究者编制了相关程序，对基坑及周围地下水位实时预测。数值计算方法也在工程降水计算中得到了广泛的应用，在考虑不同边界条件、坑内外是否有水力联系等的基础上，可以对降水中承压地下水水位随时间的下降过程进行研究。一些学者考虑以降水试验中的抽水试验数据为基础，研究地基中地下水在不同条件下的渗透性；研究不同井点深度、不同外界干扰作用下单井井点和单排井点的地下水位、出水量、影响范围及其随着时间的变化关系，以对井点降水常用典型计算公式进行补充和改进。但对于工程施工承压完整井或井群降水过程中水位下降或回升阶段每天的降水量，目前国内外还没有相关的计算方法，在现场应用中多依据现场技术人员的经验在试抽的基础上不断进行调整，最终确定具体的排水量，对工程的工期、造价等方面均会产生一定的影响。总体来说，工程施工承压完整井或井群降水过程中水位下降或回升阶段每天的降水量还多依赖于工程技术人员的经验，无法满足工程施工降水的要求。因此，研制一种新型的承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法已为急需。

发明内容
本发明所要解决的总体技术问题是克服现有承压完整井或井群降水动态过程中水位下降或回升阶段排水量的计算长期依赖于经验的现状，提供一种承压完整井或井群降水动态过程中水位下降或回升阶段排水量及排水时间的计算方法。为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，对于承压完整井，通过以下公式计算降水井内的水位从S1下降或回升至S2过程中所需增加或减少的总排水量Q
Q=SdS 2 . R
■m
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其中K为含水层渗透系数，M为承压含水层厚度，S为设计水位降深，R为降水影响半径，rw为降水井半径；对于承压完整井群，通过以下公式计算降水井内的水位从S1下降或回升至S2过程中所需增加或减少的总排水量Q
DjVl 2.IlKMS ,,, U = t TT7n.....:TTilg[(/i + r(l)/r0]
其中K为含水层渗透系数，M为承压含水层厚度，S为设计水位降深，R为降水影响半径，r(1为基坑换算半径。所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，所述的含水层渗透系数K，若含水层为多层且邻近，则K可取加权平均值，计算方法为K= E ( )/ E Iii，其中Ki为各含水层的渗透系数，hi为各含水层的厚度。所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，所述的承压含水层厚度M的计算方法为M=E比，其中比为各含水层的厚度。所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，所述的降水影响半径R可按稳定流抽水实验获得，当没有条件进行稳定流抽水实验时，也可按公式= 10.V#进行计算。所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，所述的基坑换算半径^的计算方法为对基坑进行降水时，若周边降水井的位置还未设计，则按基坑面积进行计算，Flj =0.564#，其中F为基坑面积;若基坑周边降水井已经布置，则优先按井的位置进行计算，re =^r1 T1 ---Ta，其中n为井点数量。所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，根据所求得的降水井内的水位从S1下降或回升至S2过程中所需增加或减少的总排水量Q，将总排水量Q分配至进行水位下降或回升阶段周期内的每一天，然后和维持稳定水位时承压非完整井或井群每天的排水量进行叠加的方法计算降水动态过程中每天的排水量Qml，所求Qffll的计算公式为
Q
_8] Qml =Qx!+L
m其中Q为井内水位由S1下降或回升至S2所需要增加的总排水量，m为水位下降或回升阶段周期的总天数，认,为维持稳定降深S2时每天所需要的排水量，当为单井时
Hs, — U 5 R
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,,…，，、 2.73KMS当为井群时Qs,=———~~- <.
'ig[(/ + /* ) ZrJ所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，根据所求得的降水井内的水位从S1下降或回升至S2过程中所需增加或减少的总排水量Q，在承压非完整井或井群的排水能力Qn确定的情况下，通过计算排水能力Qn与每天维持稳定水位时排水量的差值及与总排水量Q的比值的方法确定降至目标水位所需要的周期的总天数m,所求m的计算公式为
权利要求
1.一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，其特征在于，对于承压完整井，通过以下公式计算降水井内的水位从S1下降或回升至S2过程中所需增加或减少的总排水量Q :
2.根据权利要求I所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，其特征在于，所述的含水层渗透系数K，若含水层为多层且邻近，则K可取加权平均值，计算方法为K= E (Kihi)/ E h，其中Ki为各含水层的渗透系数，h为各含水层的厚度。
3.根据权利要求I所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，其特征在于，所述的承压含水层厚度M的计算方法为M= E Iii，其中Iii为各含水层的厚度。
4.根据权利要求I所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，其特征在于，所述的降水影响半径R可按稳定流抽水实验获得，当没有条件进行稳定流抽水实验时，也可按公式= I OS进行计算。
5.根据权利要求I所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，其特征在于，所述的基坑换算半径^的计算方法为对基坑进行降水时，若周边降水井的位置还未设计，则按基坑面积进行计算，^ =0.56441 ,其中F为基坑面积；若基坑周边降水井已经布置，则优先按井的位置进行计算，^::1;，其中n为井点数量。
6.根据权利要求I所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，其特征在于，根据所求得的降水井内的水位从S1下降或回升至S2过程中所需增加或减少的总排水量Q，将总排水量Q分配至进行水位下降或回升阶段周期内的每一天，然后和维持稳定水位时承压非完整井或井群每天的排水量进行叠加的方法计算降水动态过程中每天的排水量Qml，所求Qml的计算公式为
7.根据权利要求I所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，其特征在于，根据所求得的降水井内的水位从S1下降或回升至S2过程中所需增加或减少的总排水量Q，在承压非完整井或井群的排水能力Qn确定的情况下，通过计算排水能力Qn与每天维持稳定水位时排水量Gsi的差值及与总排水量Q的比值的方法确定降至目标水位所需要的周期的总天数m，所求m的计算公式为
8.根据权利要求1-7任一所述的一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，其特征在于，含水层渗透系数K的单位为米每天，承压含水层厚度M的单位为米，设计水位降深S的单位为米，降水影响半径R的单位为米，降水井半径rw的单位为米，基坑换算半径^的单位为米，各含水层的渗透系数Ki的单位为米每天，各含水层的厚度h的单位为米，基坑面积F的单位为平方米，井内水位由S1下降或回升至S2所需要增加的总排水量Q的单位为立方米，维持稳定降深S2时每天所需要的排水量0 的单位为立方米，降水井每天的排水能力Qn的单位为立方米，维持稳定降深S2时每天所需要的排水量的单位为立方米，降水动态过程中每天的排水量Qml的单位为立方米。
全文摘要
本发明公开了一种承压完整井或井群动态降水过程中排水量及排水时间的计算方法，该方法在既有承压完整井及井群降水过程中维持稳定水位时每天排水量计算公式的基础上，通过对降水区域进行积分，建立了承压完整井或井群地下水位从初始水位变化至目标水位过程中排水量及排水时间的具体计算方法。本发明改变了目前承压完整井或井群设计时水位变化阶段的排水量计算长期依赖于经验的现状，实现了工程施工承压完整井或井群降水全过程排水量的计算及动态控制。
文档编号G01F1/00GK102680027SQ20121015431
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者彭立敏, 施成华, 杨伟超, 邓之友, 雷明锋, 黄娟 申请人:中南大学