水文地质学课程设计指导书(新)

《水文地质学》课程设计指导书（勘查技术与工程专业用）黄广龙编南京工业大学交通学院目录一、课程设计步骤……………………………………………1二、课程设计要点……………………………………………1三、课程设计进度安排……………………………………2四、主要关键技术的分析、解决和方案比较………………21《水文地质学》课程设计指导书一、课程设计步骤1、认真复习“水文地质学”中的有关知识，查阅相关资料。2、针对某具体的基坑工程进行降排水设计，通过计算进行降水方法的比选；确定最优的降排水设计方案。3、整理计算资料，按要求完成课程设计计算书。4、完成降水平面布置图（应包括基坑、井点或管井、观测井、泵组设置及排水布置位置等）；降水区剖面图（包括水文地质剖面、降水孔及降水浸润曲线等）；降水井及观测孔结构图；必要的设计说明。二、课程设计要点1、根据场地要求及场地条件，确定经济技术合理的降水方案。2、确定降水设计所需水文地质参数（含水层系数K，影响半径、含水层厚度H，基坑中心水位降深S）。3、根据所需降深及水文地质参数、估算涌水量，计算单井出水量。4、确定井数及布井方案。5、验算各点降深是否满足设计要求。6、降水井设计，根据上述要求确定井深结构（包括井深，过滤器及水泵类型等）。8、每人上交一份不少于8000字的课程设计报告，内容包括：（1）设计依据，任务来源，降水范围，深度和工期要求等。（2）降排水区的自然地理概况：将水区的地形、水文、气象及周围环境状况。（3）工程地质与水文地质条件：地层分布、岩性、结构，含水层类型、富水性、地下水补给、径流、排泄条件和动态特征等。（4）降水方案设计计算：降水方法的选择；降水设计方案的计算与优化。（5）降水施工技术要求：钻探施工技术要求；井点管结构设计要求；下管、填料、洗井要求；设备安装与管理要求；降水场地的供排水部署及要求。（6）降水监测和管理：降水期间的水位、流量观测要求；观测资料的2整理分析。（7）需要完成的图件：降水平面布置图（应包括基坑、井点或管井、观测井、泵组设置及排水布置位置等）；降水区剖面图（包括水文地质剖面、降水孔及降水浸润曲线等）；降水井及观测孔结构图；必要的设计说明。（8）提出降水工程的辅助措施和补救措施。三、课程设计进度安排项目时间1、布置课程设计任务及有关准备工作0.52、降水方案选择与确定0.53、降水设计计算24、降水平剖面图绘制15、撰写设计报告1总计5四、主要关键技术的分析、解决和方案比较1、根据场地要求及场地条件，如何确定经济技术合理的降水方案，对初学者相对比较困难，指导教师可根据学生的实际情况启发学生分析问题，帮助选择合理的降水方案。2、降水设计所需水文地质参数（含水层系数K，影响半径、含水层厚度H，基坑中心水位降深S）的选定，对后续计算结果的影响较大，学生在计算过程中应及时与指导教师沟通。3、估算涌水量时应根据本工程的实际情况选择正确水井类型，选择合适的基坑涌水量计算公式。4、降水井布置时应确保基坑中任意一点降水都能满足要求，必须验算不利点降深是否满足设计要求。5、设计方案在实施的过程中可能出现一些问题，设计方案必须针对可能出现的问题提出应急处理措施。3基坑降水设计示例一、工程概况：本工程为南京夫子庙人防商场，位于南京市太平南路与建康路交界处，其南侧为一商业综合楼，层高2-7层不等，西北侧五层居民楼两幢，东南侧紧邻太平南路，东北侧为空地，见工程平面布置图附图1。本工程采用箱形基础，基础平面尺寸为43×58米，其中主楼基础埋深10m，副楼基础埋深6.5米，为解决基坑开挖时的护坡与涌水、涌砂问题，基础施工前沿基坑周边设置了单排护壁灌注桩，桩身相切桩直径φ800毫米，由于护壁桩施工质量等问题，与基坑开挖至地下水位以下，特别是挖至第二土层时，地下水由桩间的缝隙出量的渗入基坑，并伴有涌砂等现象发生，使基坑开挖发生困难，为此经设计施工单位研究，决定采取基坑降水措施。二、场地工程、水文地质条件据江苏省勘察院提供的工程地质勘察报告，场地的基本工程地质、水文地质条件介绍如下：1、地形条件：地势平坦，地面标高9.00米。2、地层条件：该地段主要为古秦淮河冲淤积堆积物，自上而下地层结构及岩性为：①填土层：杂色，松散，含少量砖瓦、碎石，平均厚度1.5m。②层：粉砂：黄色——灰色，中密，饱和，平均厚度8.5m，渗透系数K=1.4×10-3cm/s。③层：粉土夹粉砂：灰色，稍密，饱和。平均厚度6.5m，渗透系数K=3.7×10-4cm/s。④粘土层：灰黄或褐黄色，可塑-硬塑，平均厚度8.5m，渗透系数K=1.0×10-7cm/s。3、水文地质条件：场地范围内基坑降水的目的层以第④层粘土为隔水底板，以第②层粉砂层和第③层粉土夹粉砂层为含水层的潜水含水层，潜水埋深2.0m，主要补给源为大降水及邻近居民区下水道的渗漏补给。三、设计的目的和任务：设计的目的是防止基坑受渗漏影响，使基坑开挖不受地下水影响，防止流砂和涌砂，要求任务如下：1、根据场地要求及场地条件，确定经济技术合理的降水方案。2、确定降水设计所需水文地质参数（含水层系数K，影响半径、含水层厚度H，基坑中心水位降深S。3、根据所需降深及水文地质参数、估算涌水量。4、确定井数及布井方案，并验算各点降深是否满足设计要求。5、降水井设计，根据上述要求确定井深结构（包括井深，过滤器及水泵类型等）。6、经济成本核算。四、工程平面图（见附图1）五、确定水文地质参数1.土层渗透系数据水文地质勘察资料，该场地基坑开挖影响范围内含水层为以第②层粉砂层和第③层粉土夹粉4砂层组成的潜水含水层，其各土层参数如下：土层渗透系数K厚度（m）②层粉砂1.2m/d8.0m③层粉土夹粉砂0.3m/d6.5m渗透系数平均值：2．含水层厚度：H=（1.5+8.5+6.5）-2.0=14.5m3.设计水位降深要求降低后的地下水位应至少低于基坑底面0.5~1.0m，这里偏安全地取1.0m，故降深为：S=（10+1）-2=9m4.确定影响半径对于群井抽水，潜水含水层，依经验公式得：)(618.05.14922mHKSR5.大井半径：/rFoF：开挖面积：（43+2）×（58+2）m2mo2914.36045r六、降水方案的比较确定依据勘察报告所提供水文地质条件，含水层厚14.5m，含水层岩性为粉砂，渗透系数0.8m/d，降深为9.0m，降水方案可选择二级轻型井点或管井降水方案。管井降水施工简单，质量易控制，降水效果明显，结合地区的降水经验及施工工艺等特点，本次优先采用管井降水。由于基坑周边布设了灌注桩，所以降水在坑内进行，即采用坑内降水。1.水量估算与井数确定(1)总水量降水含水层为潜水，设计降深尽管未未达到隔水层顶板，但出于安全考虑，依然采用完整井，根据基坑周边的边界条件，选用均质含水层潜水完整井，远离边界时的大井涌水量计算公式计算基坑总出水量：dmhhKhKhK/8.05.683.05.62.183233225dmRKQo/6092961lg99298.0366.1)/lg(S)S2H(366.13(2)单井涌水量：管井半径取200cm，过滤管长1米，则：dmKq/708.00.12.017.3120l120333s单(3)确定井数：)(10706091.11.1个单QQn2.降水井布置及水位降深验算：1）降水井的布置根据基坑特点，将10眼降水井布置到基坑平面布置图上，降水井间距为15~18m左右，降水井点距基坑边沿线0.8m，再进行危险点水位验算，根据验算情况对井位作调整，直到基坑范围内任意点验算水位均满足设计要求时为止。2）验算基坑中心点及各不利点水位降深是否满足要求：本设计为潜水完整井稳定流，因此选用公式（1）。本设计中应满足：S≥9m（ri为井点到各点的距离）①验算基坑中心点由平面布置图：r1=r2=r6=r7=30mr3=r5=r8=r10=26.2mr4=r9=21.5m代入公式得：6mmrrrnRKQHHS99.10)5.212.260.30(10160[lg8.0366.16095.145.14)(1[lg366.12442102102故中心点降深满足设计要求。②基坑不利点A的水位降深验算。r1=44mr2=46.5r3=41.7mr4=32.6mr5=29mr6=20.5mr7=14mr8=14mr9=20.5mr10=33.1m代入公式得：mmrrrnRKQHHS92.10)1.335.2014145.20296.327.415.4644(10160[lg8.0366.16095.145.14)(1[lg366.12102102故A点降深满足设计要求。③基坑不利点B的水位降深验算：r1=59.7mr2=64.8mr3=61.5mr4=51.9mr5=45.2mr6=29.0mr7=14mr8=14mr9=29.0mr10=44m7代入公式得：mmrrrnRKQHHS95.9)440.2914140.292.459.515.618.647.59(10160[lg8.0366.16095.145.14)(1[lg366.12102102故不利点B降深满足设计要求。所以井数及布井方案合理，满足设计要求。七、降水井井管结构设计及井身结构降水井深度为16.5m，降水井采用内径为400mm、外径450mm的钢筋混凝土井管，井结构为：每口井上部4根井壁管，每根长3.0m；下部1根滤水管，每根井管长度1.0m，1根沉淀管长3.5m。成井时要求井孔应圆整垂直，水井开孔井孔直径650mm，详见降水井结构图。井管焊接牢固，安装垂直。填砾采用规格6～12mm砾石。洗井采用活塞和空压机联合洗井，确保洗井质量，达到出水含砂率小于1:10000，以保证抽水设备正常运行，最终满足工程降水需要。八、其它降水设备采用普通水管、尼龙丝滤水井管JQB-片-6型潜水泵。九、回灌井的要求由于有居民生活区，生活用水管渗漏及雨水影响，防止坑降水对周围建筑物的影响，需设置一定量的回灌井，回灌井量为)(31假定抽回QQ所以回灌水量为7m3/d，位置布置见后图。十、注意事项及建议1、当钻进到含水层地下水位以下时，为防止孔内事故，减少工程程序，节省管材和提高钻井效率采用泥浆护壁，不需依据渗透性不同采用不同稠度的方法，应用稠度较小的泥浆就可以了。2、钻进中，应确保沉井质量，注意接口点的质量。3、整个施工过程中要防止塌孔。4、确保填砾质量，不合规格的砾石不应大于5%。5、施工必须滞后于水位降到一定预计降深后再施工，一般需高于降深0.5-1m。6、沉井后要洗井，以确保护壁后不会影响含水层的渗透性。7、注意观察基坑降水时，对周围建筑物、地下管道的影响。8、设置合适数量的回灌井。