近年来我国经济高速发展,各类大型地下结构如雨后春笋般地涌现。而对于武汉这类河流湖泊众多的地区,地下水渗流情况复杂,特别是临江地区地下水渗流场变化尤为突出,地下结构面临着严峻的抗浮设计问题,对此,确定合适的抗浮水位设计值将变得尤为重要。与此同时,地下防渗帷幕作为地下工程中重要的防护手段之一,其对地下水渗流场的影响也值得进行深入的研究。
为了研究武汉临江Ⅰ级阶地地下水的渗流规律,搜集整理了大量武汉地区水文地质资料,对具有代表性的地质条件进行了归纳和总结。论文针对正处设计阶段的武汉市二七商务区地下结构工程,以临江地区地下水渗流场以及工程中选用的防渗帷幕作为研究对象,结合已有的地下水监测资料,通过数值模拟方法,对地下水渗流场进行了多种工况的模拟计算和分析,最后给出了一些可为工程设计提供参考的结论。
本文的主要内容和结论如下:
(1)对国内外相关文献进行了收集和整理,归纳总结了目前国内外地下水抗浮研究现状。并通过搜集整理武汉地区水文地质资料,归纳出武汉地区地形地貌和气象水文特点以及地下水赋存状况。结合四个实际工程所处土层资料,总结了武汉地区典型地质条件及土层的工程评价,重点分析了长江Ⅰ级阶地地下水对实际工程的影响。
(2)以武汉二七商务区实际工程为研究对象,根据工程勘察水文地质资料,利用FEFLOW数值模拟软件,建立汉口片区地下水渗流区域模型,随后利用区域模型模拟结果为二七商务区精细化模型提供边界条件,建立二七商务区地下水渗流模型。对二七商务区内地下水位动态变化进行数值模拟分析,以长江水位达到历史最高水位且淹没江滩30天为条件,给出在极端条件下二七商务区内地下水位最高值为22.0~25.9m,为正在设计阶段的实际工程提供了抗浮设计水位建议值。
(3)在二七商务区地下水渗流模型的基础上,对地下结构防渗帷幕不同布置位置和埋置深度进行组合,分为六种不同工况分别进行数值模拟,分析在极端高水位条件下,防渗帷幕对二七商务区地下水水位的影响。模拟结果显示落底式防渗帷幕对水位影响明显,能有效降低二七商务区内地下水位,该模拟分析结果为该工程抗浮设计提供参考依据。
(4)在修建落底式防渗帷幕条件下,以FEFLOW模拟获得的二七商务区内极端情况下各节点水位作为边界条件,运用有限元软件GeoStudio中的SEEP/W模块,对二七商务区内核心地块分区,分别模拟各区块内地下水渗流情况,计算各分区基坑底部所受浮力,为抗浮设计与施工阶段降水防水设计提供参考依据。