对潜水非完整井涌水量计算公式的商榷

对潜水非完整井涌水量计算公式的商榷摘要：对《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99所推荐的潜水非完整井涌水量计算公式进行研究后，发现《规程》所推荐的公式是一极值函数，意味着该公式的应用只有在界定的条件下才能使用，进而通过相关量分析，提出了界限含水层概念，继而通过拟合得出了界限含水层的计算方法，并提出了在原有限含水层中结合札马林公式进行井点水力计算的方法与适用性条件的确定方法。关键词：界限厚含水层；涌水量；计算公式摘自：城市道桥与防洪.2004.第3期Q=1.336k1)Q=1.336k1)现：问题的提出在粉性土和砂性土地层中进行基坑开挖，从事地下工程建设时，往往需要降低地下水位，疏干基坑(槽)进行施工，故需作降水工程的施工组织设计，常采用现行的《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99(以下简称(《规程》)中对潜水型非完整井的基坑涌水量的计算公式进行计算：HhmRh_1 h、lg(1+ )+m lg1+0・2m)r1r式中：h=竺+^，其余变量意义见图1m2笔者发现采用上式进行涌水量计算时，有时计算结果与实际相差较大，通过研究发现，当其它条件相同，而含水层厚度不同时，采用(1)式计算基坑涌水量的结果如图2所示。从图中可知，开始时，涌水量是随着含水层厚度的增加而增大的，但当含水层厚度达到某一值后(假定该值称为“界限含水层“用H表示)计算出的结果反而P随着含水层厚度的增加而减小，即该公式是Q=lim1.366k rhT~m &~=0h“ lg(1+—)+h—lg(1+0.2)r1r

00这显然与实际不相符，因此笔者认为《规程》所推荐的涌水量计算公式是有界定的条件，即该公式只有含水层厚度HWH时P才能使用。有限含水层中界限含水层厚度瑞的确定通过进一步深人研究，发现界限含水层厚度H是与土层性质，渗透系数k值大小有P关，同时与降水深度s和抽水井管的构造，特别是与井管中滤水器长度1有关，若在同一地层中，渗透系数k值是相同的，本文着重对H与s和1三者之间的关系进行了研P究。如图3、图4:图3是指同一地层中，根据(1)式求得不同滤水器长度1和不同抽水井降水深度，值与H之间的关系。从图3中可知，同P一k值的地层中，当降水深度s值愈大时，则H的值愈大；曲线1〜8分别为从小到大P降水深度S降水深度S0茨系袒豊殊降水深度S图4降水深度S图4S-Qnax关系图图3s-Hp关系图xelnoiBI长逛的滤水器长度，说明当降水深度相同时，滤水器长度愈大，则界限含水层厚度Hp也愈p大。图4是指同一地层中，根据（1）式求得不同滤水器长度1和不同抽水井降水深度s值与最大涌水量Q的关系图，从图中可知s与Q的关系呈反抛物线关系，即随着s值的增大，Q值递增量在加大，这与实际相符。图中1〜8表示不同的滤水器长度自小至大序列，说明在同一降水深度状况下，滤水器长度愈大，则涌水量愈大，这与工程实践中遇到的情况也相吻。从图3和图4知，H是与滤水器长度1p和降水深度s之间存在着函数关系。对三者之间的关系进行深人分析后，发现如下规律：如图5所示。sH图5中r= ,r=七，从图51s+12s+1中可以看出，对各种情况下ri，ri有良好的函数关系，拟合分析可得出如下关系式（图r=—18.32r4+38.12r3—33.55r22111 （2）+13.66r+0.831从而只要求得ri，通过（2）式就可以求出r，进而得出H=r+（s+1）。2p2无限含水层有效带的He确定e对无限含水层情况的计算一般认为抽水井的影响深度是有限的，在井的影响深度以下的水不受抽水井的影响，这时可采用札马林公式计算含水层的有效厚度影响带。再代人完整井公式进行计算。以下给出有效带计算方法。先按降深s和滤水管工作长度（或水井的透水部分）1,由（3）式求出经验系数ri，再按表1中所列的经验系数求得a，进而通过（4）式求得含水层有效厚度H。es=r（s+i） ⑶H=a（s+1） （4）e表1口-a关系裏n0.20.30.50.81.0lgri—0.7一0.5—0.3—0.10・0a1.31.5171.92.0

在实际工程以及众多文献中一般都认为ri和a是线性关系，在求得r』勺值不在表1中时，采用线性插值的方法求解a。但是实际上a和ri并不是简单的线性关系，而是单对数关系，如图7，按表1所列的资料，求得a和r』勺关系式为：TOC\o"1-5"\h\za=2+lgr (5)所以式(5)可以改写为：Hs牛=2+lg (6)s+1 s+1sH二(2+lg—^)(s+1) (7)e s+1式(7)可以避免采用数据表线性插值求解如图8所示。从图中可以看出当<0-875时，H>H,r>0.875时，H<H,r=0.875pel pel时H=H。pe当r<0.875时，若H<H时，可以采le用公式(1)进行计算，若H>H时，宜采用e札马林公式，把H代人完整井公式中进行计e算。当r>0.875时，若H<H，可直接采lp用公式(1)进行计算，