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地下水的优点范文1
Abstract: In the engineering of underground cavern excavation, due to the original structure in rock mass, plus stress redistribute and concentrate after the excavation of cavern, and again, the influence of explosive, thus, the rock loose circle will form inside certain limits of the top cavern. The excavation ofa hydropower station underground workshop has two schemes, one is middle drift first and the other one is bilateral drift first. In order to obtain the better method, this thesis utilizes finite element method andrefers to the similar engineering, method one has been chosen.
关键词：地下洞室开挖；中导洞先行；有限元；顶拱开挖
Key words: underground cavern excavation；the excavation of the crown；finite element；middle drift first
中图分类号：TU9 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）01-0087-02
1工程概况
某水电站是金沙江河流规划中最下游一级巨型电站，电站装机容量6000MW，以发电为主，兼顾防洪、灌溉和拦沙，同时改善上、下游通航条件，并具有为上游梯级电站进行反调节的作用。枢纽建筑物主要有混凝土重力坝、左岸坝后厂房、右岸地下厂房、左岸通航建筑物和两岸灌溉取水口等。
2施工区工程地质
主厂房水平埋深126m～371m，铅直埋深110m～220m，厂房洞轴线走向NE30°，厂区岩层产状一般为60°～80°/SE∠15°～20°，厂房洞轴线与岩层成30°～50°夹角。主厂房地质条件复杂，岩层较差，有不稳定块体，地下水较为丰富，岩石透水性较好。主厂房第Ⅰ层顶拱岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩透镜体及粗砂岩；岩层产状较平缓，倾角15°～20°，层状结构面对顶拱稳定影响较大，较易形成掉块或塌方；洞室顶拱以Ⅱ类围岩为主，有部分围岩为Ⅲ～Ⅳ类，厂房洞内出露的主要软弱夹层有JC2-2、JC2-3和JC2-4。JC2-2和JC2-3出露于4号机洞段顶拱、边（端）墙。JC2-4于厂房上、下游边墙出露。安装间顶拱上部分布有JC2-1，距顶拱的最小距离约6m，以8°～10°的倾角沿厂房轴线向NE侧边墙逐渐抬高。
3顶拱层开挖施工方式选择
在地下洞室开挖中，由于岩体中原有结构面的存在，再加上洞室开挖后应力重新分布与集中，以及爆破作业的影响，在洞室顶部一定范围内会形成岩石松散圈（破坏圈），当洞室跨度不太大，并且布置在坚硬完整岩石中时，松散圈内岩石相互挤压，将在洞室轮廓线外形成一个天然的岩石拱，但对于跨度大、顶拱比较平缓的地下厂房，将不利于承重岩石拱的形成。在开挖过程中，顶拱并不能依靠自身的应力调整形成具有自承能力的自然拱，要维持顶拱稳定，更多的要依靠支护的悬吊作用，当受到爆破开挖冲击荷载作用的时候，顶拱周围岩体还要考虑惯性力的作用，其受力状况相比具有自承能力的岩石拱而言，将要恶劣的多。因此，对于类似该水电站工程的大跨度地下厂房顶拱层，选择何种施工程序和开挖方法，以及如何处理开挖与支护的关系、选择合适的支护时机，都是亟待解决的关键工程技术问题。
3.1 顶拱受力特性分析在受力特征分析的基础上，利用有限元计算，对比分析不同开挖方法下厂房顶拱各特征部位的应力、位移特征，并根据动态力学特性分析结果，提出合理的大跨地下厂房顶拱层施工程序及方法。在实际施工中，针对顶拱层开挖成型质量及施工进度，并结合爆破振动监测、松动圈检测、收敛观测等成果，对该工程地下厂房顶拱层总体开挖效果作出评价，以确定合理的大跨地下厂房顶拱层施工程序和开挖方法。
3.1.1 理论分析在地下洞室开挖中，由于岩体中原有结构面的存在，再加上洞室开挖后应力重新分布与集中，以及爆破作业的影响，在洞室顶部一定范围内会形成岩石松散圈（破坏圈），在一定情况下，岩石松散圈可能与岩体分离，并试图向坑道的的方向移动，岩石的内聚力阻止这一移动，当岩石的内聚力不足以阻碍松散圈的移动时，坑道顶部就可能发生塌方。按照M.M.普罗托奇雅科洛夫（普氏）的山岩压力理论，当坑道开挖时在其上部形成的塌方上部边界具有抛物线的形状，并叫做压力拱。当洞室跨度不太大，并且布置在坚硬完整岩石中时，松散圈内岩石相互挤压，将在洞室轮廓线外形成一个天然的岩石拱，并承受因自重而产生的主要荷载；而当岩石地质条件不够理想时，塌落拱本身不能承受自身重量，也就不具有自稳能力，承重岩石拱将从塌落拱外缘开始形成，在这种情况下必须对松散圈内岩石进行加固，以促使自然拱的内边界移向隧洞的轮廓线。从上面有关自然拱的理论可以看出，隧洞顶部岩石承重拱的形成主要取决于四个因素：岩石地质条件、洞室跨度、洞室上部轮廓形状和围岩加固手段，对于同处于完整坚硬岩石中的洞室，跨度小的高拱隧洞比较容易形成岩石拱，但对于跨度大、顶拱比较平缓的地下厂房，将不利于承重岩石拱的形成。对于隧洞上部的塌落拱范围内的岩石，可以看作是在本身自重作用下产生变形的拱，而对于顶拱平缓的地下厂房，这种岩石拱更应被看作是一种梁的形式，很显然，这种“梁”的受力状况是不如拱形岩石圈的。厂房顶部的松散圈类似于一个“岩石梁”，在利用锚杆加固时，下部岩石重量基本上由其上部岩石承受，换句话说，深层部位的岩石通过一根根钢筋将下部的“岩石梁”悬吊住，这有点象桥梁中的“悬索桥”，这时锚杆所起的作用是一种悬吊作用。厂房顶拱的这种“岩石梁”特性对开挖是不利的，因为在开挖过程中，顶拱并不能依靠自身的应力调整形成具有自承能力的自然拱，要维持顶拱稳定，更多的要依靠支护的悬吊作用，当受到爆破开挖冲击荷载作用的时候，顶拱周围岩体还要考虑惯性力的作用，其受力状况相比具有自承能力的岩石拱而言，将要恶劣的多，所以在洞室开挖过程中，除设计中既有的锚杆支护数量外，还要对岩石加强支护，特别是对一些潜在的不稳定楔形体和拱顶部位，要加大锚杆的长度，必要时还要采取预应力锚杆和锚索的支护措施。
3.1.2 有限元分析利用ANSYS有限元计算软件针对不同断面洞室进行应力计算分析，计算模型的选取以该工程一小断面隧洞和地下厂房顶拱层开挖作为参考原型。计算选用平面应变分析方法，模型考虑线弹性，只考虑重力的作用，岩石物理力学参数选取如下：弹性模量20Gpa，泊松比0.22，密度2700kg/m3。计算得出的应力等值线图如图1、2所示。由图1中可看出，在小隧洞的拱顶部位出现了比较连续的水平压应力区，并且等值线呈现与拱顶轮廓线平行的趋势，隧洞岩体的相互挤压将其所受的竖直方向的压应力向拱座的方向传递，计算结果在一定程度上反映了隧洞上方岩石拱的形成机理。而对于跨度较大的地下厂房，情况则不一样了，从图2中可看出，在拱顶一定范围内出现了水平拉应力，而且在洞顶轮廓线外压应力区的应力等值线并不是沿着洞室轮廓线的方向，这说明在洞顶并没有形成可以改善受力的岩石拱。从计算结果还可看出，在厂房拱角和拱座附近存在比较严重的压应力集中，这也是值得注意的问题。
3.1.3 顶拱层不同开挖程序的有限元分析利用ANSYS有限元计算软件对厂房顶拱在两种开挖方法下的应力分布进行分析，考虑中导洞领先和两侧导洞超前两种情况，最终计算得到的应力分布情况如图3、图4所示。从图3中反映的应力分布情况来看，两侧导洞超前洞周应力状况还是比较良好的，只是在两个拱角部位有比较明显的应力集中，中间保留岩柱部分存在竖直向的压应力，这和东风主变室顶拱施工中的情况是吻合的。采用中导洞领先时，虽然洞室跨度减小了，但因为洞室形状近似于矩形，受力情况不理想，从图4中可看出，洞室顶部在拱冠部位存在一定的水平拉应力区，但范围并不大，但是竖直向却存在较大范围的拉应力区，这可能是由于中导上部轮廓近乎是直线，所以顶部并没有形成比较明显的到达洞室边墙外侧的岩石拱(压应力区)，导致导洞顶部松散圈范围比较大，四个边角部位有明显的应力集中，在施工中必须采取措施避免这种情况的出现。
3.2 厂房顶拱层开挖方案比选从理论分析的结果来看，厂房顶拱层在开挖后存在两个比较薄弱的地方：一个是拱座存在应力集中，而另一个就是拱冠部位可能存在的松散岩石圈。从这两个基点出发可以很容易得出对开挖程序的两种不同考虑：①先挖厂房两侧，提前加固拱座，增加施工期安全；②先挖中间导洞，减小一次开挖跨度，以保证厂房拱冠部位的局部稳定。以上两种方法的出发点都是为了保证厂房顶拱在施工期的安全，并且在实际施工中都有采用，对15座可以收集到资料的地下厂房顶拱层开挖方式进行统计，结果如下：采用两侧导洞超前开挖的工程有：十三陵、大朝山、龙滩，共3个；采用中导洞超前开挖的工程有：小湾、瀑布沟、广蓄一期、小浪底、二滩、大广坝、东风、水布垭、三板溪、百色、索风营、琅琊山，共12个。在东风水电站建设过程中，为了研究厂房顶拱层的开挖程序问题，先期在主变室顶层开挖时作了试验。在主变室顶层开挖时，首先考虑采用了两侧导洞超前的开挖方法，但在施工中发现了不少问题：①两侧导洞开挖后，中间岩柱受应力过分集中，非但没有起到支撑围岩的作用，反而在爆破中间岩柱时引起顶拱变形的突增（下沉达3.52cm），在龙滩地下厂房的开挖过程中也出现了类似情况；②中间岩柱对两侧导洞施工干扰较大，大型施工机械在导洞内无足够的回转余地；③双侧导洞开挖后，扩挖中部时顶拱轮廓线与两边已成轮廓线衔接部位的小三角体造孔困难，易形成顶部超欠挖，影响光面爆破质量，同时壁面岩石局部产生应力集中发生掉块影响施工安全。因为上述种种原因，所以在厂房施工时改用了中导洞超前的施工方法。
4开挖施工程序选择
从实例分析，针对该工程可以得出以下结论：①地下厂房顶拱层开挖过程中，最危险的部位是拱冠部位，施工中必须采取适当的措施保证拱顶部位的稳定，在拱顶暴露后应及时对其进行支护，而且支护参数可能要考虑开挖爆破的影响，在设计支护的基础上予以加强；②顶拱开挖以中导洞超前为宜，由于顶拱比较平缓，并不能很有效的在顶拱浅处形成承重岩石拱，这使得中部岩石的竖直向荷载并不能通过拱的作用很快传于拱座，所以提前加固拱座意义不大；另外，当采用两侧导洞超前的施工方法时，中间保留岩柱的压应力集中使得在后续拆除时，顶拱产生比较大的位移变形；③从方便施工的角度考虑，中导领先有利于大型施工机械的展开，主要是中导开挖后，两侧扩挖过程中，可以使得两个工作面上的开挖作业实现有序衔接；④顶拱层两侧扩挖后要及时对拱角进行支护加固，以保证顶拱开挖支护后的整体稳定。
参考文献：
[1]G H Shi. Discontinuous deformation analysis:a new numerical model for the statics and dynamics deformable block structures.Engineering Computations.1992.9(2).
地下水的优点范文2
关键字：市政工程 降排水设计 施工技术
在工程基坑及沟槽开挖施工中，因地下含水层遭到破坏，其势必会导致施工范围内积水，加之地表水渗入，则其势必会严重影响工程施工安全及施工进度。则笔者认为应该及时完善工程施工中的降排水设计，通过降低地下水水位、稳定工程基坑边坡及坑壁、稳定基坑坑底等手段，防止基坑塌方或滑坡及管涌或流沙等病害对工程施工安全及施工进度的影响。
一、市政工程施工降排水
（一）施工降排水基本设计要求
1.若土方施工受到地下水的影响，则应该进行降排水量计算
选定降排水方法；竖向及平面布置排水系统；随时监测抽水机械数量和选型及排水系统平面布置；降水井构造；排放管渠断面、构造及坡度；井点系统构造及组合；电渗排水电极及设施。工程沿线地上管线、地下管线、周边工程设施保护措施及工程施工安全保障措施。基坑范围内降水深度设计值应比基坑地面≥0.5m。
2.平面布置降水井
沟槽两侧面双排降水井或单排降水井与否应以实际计算结果为依据。就沟槽底部而言，降水井外延长度需等同于1-2倍沟槽宽度，但地下水排泄方向长度可适当减少、地下水补给方向长度可适当增加。
3.若工程降排水施工方法为明沟排水，则排水井最好布置于沟槽以外范围内，但排水井与沟槽间间距应该被控制在150m范围内。待降排水抽水作业完毕，拔除井点管及降水井预留孔洞应及时被填实，填实材料为砂石等。针对地下水静水位上部预留孔洞，应及时使用粘土填实。
（二）施工降排水方法
因水文、地理、地质等环境差异普遍存在，则施工降排水方法应以土层渗透系数、地质情况、工程占地面积及坑槽深度等为依据加以确定，以此确保工程降排水方法的实用性、有效性、安全性及可靠性等。关于不同的工程施工降排水方法，其均只有一个目的，即排除工程施工范围内积水、改善工程施工环境、提高工程施工安全、确保工程施工进度、提升工程施工质量等。现阶段，我国工程施工中较为常用的降排水施工方法有人工降低地下水位、明沟排水。考虑到工程量、施工进度及经济性等因素，在本案，笔者以明沟排水为主要研究对象，探析市政工程降排水设计问题。
二、市政工程中明沟排水设计
明沟排水凭借自身经济性高、操作简单等优势而被广泛应用于市政工程施工中。通常情况下，市政工程常见降排水方法为明沟排水、深沟排水、排水井排水等，在本案，笔者就明沟排水法的两个具体施工方法做简要阐释。
（一）普通明沟排水
普通明沟排水法要求于开挖基坑中部或于其1、2、4侧挖出一排水明沟，并与排水明沟内每间隔30-40m或其四角设置一集水井，从而实现地下水均流入该集水井，并用水泵排除集水井内积水。
集水井及排水沟均应于地下水位被发现之前设置完毕。集水井及排水沟均应设置于基础轮廓之外，且排水沟边缘与坡脚间间距应≥0.3m。排水沟深度应低于挖土面0.3-0.4m。集水井应低于排水沟≥0.5m，亦或比抽水泵进水阀高度更高，且集水井深度应根据基坑开挖深度变化而变化。地下水位应比开挖基坑底部低0.5m。于基坑一侧设置排水沟，注意排水沟应位于地下水上游。通过情况下，若基坑面积较小，则排水沟深度应为0.3-0.6、底宽应≥0.3m、水沟边坡是1.1-1.5、沟底纵坡为0.2-0.8%，以此确保水流畅通。集水井截面位于0.6*0.6-0.8*0.8m范围内，且使用钢筋笼、竹笼、木板或木方对井壁做支撑加固处理。基地以下井底加固材料应为卵石或碎石，加固厚度约为20cm、水泵抽水水龙头应设置有滤网，以防泥沙滑入水泵而影响排水系统的正常运行。集水井抽水作业的连续性应得到保证，即抽水作业开始与结束应一气呵成。
若工程基坑土层渗水性强，则水泵出水管口应于基坑保持足够远的距离，以此规避抽水管内水回流至基坑内。此外，因抽出集水井积水时将有助于降低邻近基坑内水位，则笔者认为有必要多个工程基坑集水井抽水同时开工，以此提高工程施工进度、减少工程量、节省工程施工成本投入等。普通明沟排水法的优点很多，可简单归纳为施工设备简单、施工方便、施工成本投入低、施工管理维护难度系数不大等，正是凭着其众多优点，普通明沟排水法在现代市政工程施工中得到最为广泛的应用。普通明沟排水法最佳应用条件为地下水不丰富、土质情况好、中等面积及一般基础工程基坑等。
（二）分层明沟排水
若基坑开挖土层涉及众多较多，且土层中部存在强透水性的砂类土层，则应于基坑边坡位置设置2-3层集水井或明沟，对土层内地下水分层阻截并排除，以防上层地下水因冲刷基坑下部边坡而造成基坑塌方等事故的发生。集水井及排水沟设置规格及设置方法基本等同于普通明沟排水方法。但是，在工程基坑分层明沟排水施工中，应该最大化规避因上层排水沟地下水流入下层排水沟而导致基坑下部边坡被掏空，以防基坑塌方事故的发生。实践证明，分层明沟排水存在众多优点，即减少基坑边坡扬程及高度、稳定基坑边坡等。但是，分层明沟排水亦存在 不少缺点，如土方量大、土方开挖面积大等。分层明沟排水最佳应用条件为地下水位高、深度达、基坑上部存在透水性强的土层等。
结束语
地下水位于地下含水层，其主要以自由水、结合水及水汽三种形态存在于自然界。地下水位增加往往直接受到天然降水量的直接性影响。随着城市化进程的加快，市政工程规模越来越大，则优化市政工程降排水设计、排除施工现场地下水位及地表水、保证工程施工质量及施工安全势在必行。
参考文献：
[1] 蒋定国，龙军飞，刘伟等.多层地质结构条件下基坑开挖降排水设计与施工[J].施工技术，2012，41（19）：34-36，58.
[2] 黄咏刊.试论市政工程中给水排水工程施工技术及注意事项[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（16）.
地下水的优点范文3
【关键词】反坡排水技术；大坡度小断面；隧洞排水；应用分析
引言
道真县换金坝排洪隧洞工程进口端为下坡道开挖，出口端为上坡道开挖。上坡道开挖，隧洞两侧设边沟，地下水沿隧洞底板坡度自流出隧洞；下坡道开挖时，地下水无法自流出隧洞，必须采用反坡排水，即地下水先沿隧洞两侧边沟汇集至集水坑，再用抽水设备抽排至洞外。
1 工程概况
道真县换金坝排洪隧洞工程位于道真县玉溪镇换金坝村境内，进口位于玉溪河与巴渔河交汇处，距道真县城约4公里，出口位于洋渡水库库区黄板石。换金坝排洪隧洞全长3862m，进口底板高程595.00m，出口底板高程470.00m，设计底坡3.23%，无压隧洞，城门洞形，底宽4.5m，洞高5.0m。
2 工程地质
换金坝排洪隧洞洞线下穿三迭系下统嘉陵江组（T1j）地层，岩性以薄层至中厚层块状白云质灰岩、灰岩为主，岩层产状N10～20°E/NW∠14～29°。换金坝排洪隧洞工程区域地层地表出露面积大，地表岩溶洼地分布较多，岩溶较为发育，且洞线位于地下水位以下，地下水含水类型为岩溶裂隙水，隧洞开挖时会产生渗水涌水，地下水枯季涌水量为300～400T/d，施工中应加强排水。
3 主要的排水方式选择
洞内反坡排水方式，根据坡度、渗水量和设备情况，分段接力式或一站式排出洞外。根据本隧道的实际情况，拟在施工中采用的反坡排水系统布置方式有两种：
3.1 分段接力式反坡排水
分段接力式反坡排水是洞内均匀布置集水坑，选择低扬程抽水泵将洞内渗水从距离掌子面最近的一个集水坑通过接力方式逐步抽排出洞外。如下图1：
此排水方式的优点：设备选型容易，抽排水能力强；缺点：所需集水坑和抽水水泵较多，若某一水泵出问题，将影响整条抽水系统效率，系统维护工作量大。
3.2 一站式反坡排水
一站式反坡排水，用小功率水泵将开挖面的积水抽到最近的集水坑内，再用高扬程大功率的水泵通过排水管道一站抽排至洞外，如下图2：
图2 长距离采用的反坡排水方式示意图
这种方式的优点：所需抽水设备较少，管理方便，抽水稳定；缺点：抽水扬程较大，水泵选型困难，水泵功率大，对电的要求高。
3.3 反坡排水方式选定
通过对以上两种反坡排水方式进行比较分析，本工程选定一站式反坡排水方式排水。
4 设备选型配套
4.1 抽水设备选择
隧道排水主要为隧洞渗水及施工用水。水质除地下水的本身成分外，主要还有岩石、石屑、泥浆等，所以除考虑到需排出的水量外，还应考虑到排水的成分组成。
洞内地下水水量随着掘挖长度增长逐渐增多，在水泵选型上，应充分考虑到地下水和施工排水水量总和，并预留一定的盈余量。本工程选用抽排水设备为高扬程无堵塞排污潜水泵。
地下水涌水量为300～400T/d，即：12.5～17m?/h；隧洞只有两个工作面，单向平均开挖1931m，落差达62.5m。根据以上地下水量和抽水落差，选用WQ20-90/3-11型高扬程无堵塞排污潜水泵（主要技术参数：额定流量20m?，扬程90m，功率11kw）基本满足抽排水要求。但在施工过程中难以避免会有特殊因素的短暂影响，如工地停电、雨季施工等、排水管爆裂等，导致地下水汇集过多，抽水设备抽水能力不够，地下水抽排不出或抽排时间过长，影响掌子面正常施工，因此备用一台抽水能力更强的抽水设备，拟备用WQ30-100/4-15型高扬程无堵塞排污潜水泵（主要技术参数：额定流量30m?，扬程100m，功率15kw）。
掌子面至集水坑段，采用移动轻便水泵，实际操作根据水量大小在数量上予以增减。
4.2 排水管路选择
根据地下水水量，并考虑一定的盈余量，集水坑至洞外段选用与以上抽水设备配套的管路（Φ75mm塑料管）为排水管路，为防止管内水回灌，在管路上安装止回阀。掌子面至集水坑段选用Φ50mm塑料管或消防水管。
4.3 集水坑设置
集水坑布设在距掌子面150m～200m位置，容积为5～10m?，集水坑内水泵周围设钢丝网保护，拦截洞内杂物，集水坑定期清理淤泥。本工程采用无轨运输出碴，集水坑布设尽量利用洞内会车道增大集水坑容积，使抽排水间隔时间增长，可减少短时间抽排水系统故障对施工的干扰。
4.4 设备安装
抽水设备安装：在洞壁上钻孔，锚固钢筋挂钩，水泵用1t手拉葫芦悬挂在挂钩上；排水管安装在距底板50cm位置，每隔10m用钢筋固定，排水管安装要做到顺直。
地下水的优点范文4
关键词：地下水；水质评价；评价现状；展望
水资源匮乏问题愈加严重，已经引起了全社会的关注。考虑到水资源匮乏会影响人类的生存与发展，所以必须采取有针对性的措施对地球现有资源进行保护，或开发利用地下水源，全面提高地下水源利用率。地下水水质评价是地下水开发和利用中首要环节，目的是通过对地下水化学资料的分析，科学评价出某地区地下水源的质量，并对其该地区地下水质量状况进行动态监测，预防地下水水质恶化。由此可见，地下水水质评价在地下水保护和开发利用工作中发挥的作用是极其巨大的。下面对地下水水质评价现状作详细分析。
一、地下水水质评价指标探讨
地下水水质评价要求具备一定的客观性、代表性以及全面性，这就要求在评价分析时科学、合理的选择评价方法，尽量提高地下水水质评价的工作效率。在实际工作中，地下水水质评价的关键在于评价指标的选取，简单来说，评价指标不同，工作中得到的最后评价结果也会大不相同。
水质标准这一概念的兴起在上世纪20年代初，西方某个经济略为发达的国家最早注意到了水源安全饮用问题，并提出和制定了关于公共卫生用水的标准，为人类用水安全标准体系的发展奠定了基础。但由于受到技术条件限制，早期的公共卫生用水标准都比较简单，suo9制定的水质监测指标也相对较少，并不能对水源水质作全方位的监测。后随着环境污染问题的越加严重，水中污染物种类及数量也增加得越多，导致最初的水质监测技术和标准失去效用，无法对水中新增污染物进行监测，最终造成人类生命遭受水污染威胁的局面。为了解决以上问题，研究人员结合时代背景，将一些先进的科学技术应用到水质监测中，并对落后的、不健全的水质标准作出更改，经过多年发展之后，最终发展到了2个级别、4个大类，229个评价指标程度。进一步保障了人类饮水安全。
近年来，我国水资源保护工作得到了很大的发展，不仅在实际做法上获得了较大的成就，而且还改进、完善了水资源质量评价标准，先后颁布了多种水资源质量标准，如《地表水环境质量标准》、《地下水质量标准》、《生活饮用水卫生标准》等等，这些体制的建立促进了我国水资源保护工作的发展，同时也为是我国水资源开发利用提供了强而有力的法律保障。为了缓解我国现阶段所面临的水资源匮乏问题，国家相关部门建议开发评价地下水，利用丰富的地下水资源来缓解饮水供需矛盾，解决实际性的问题。但考虑到地下水资源的污染问题比较严重，在开发利用之前必须对地下水的水质进行评估评价，利用国家标准对地下水水质进行考核，为地下水资源的开发利用、管理保护等工作提供科学保障。
国家不同、地质不同，人们所制定的地下水水质评价标准也大不相同。拿我国的生活饮用水评价来说，我国卫生饮用水评价标准与世界卫生组织设定的卫生标准就存在不同，主要表现在如下方面：
（1）我国生活饮用水评价标准将水源的化学指标与感官形状进行了划分，并纳入了水质的毒理学指指标，所呈现出来的特点是直观明了，比世界卫生组织制定的水质评价标准更具优势。
（2）从水质量评价指标的总量上看，我国现行所使用的饮用水卫生标准中所社设定的指标总量比世界卫生组织设定的指标总量要少很多，即使在2009年后有了新的改变，但总的来说还是偏少，尤其在微生物评价指标和有机组分评价指标两个方面。
二、地下水水质评价方法
作为地下水水质评价的工具和手段，选取的评价方法是否合理也是地下水水质评价结果客观与否的关键。随着科学技术的不断进步，世界各国的专家学者对地下水水质评价方法进行了深入的探索，也提出了很多评价方法和模型。但由于评价因子与水质等级问的非常复杂的非线性关系，以及水体污染的随机性和模糊性，对于地下水水质评价至今仍没有一个被广泛接受的评价模型。
1、单因子评价方法
单项因子评价是指分别对单个指标进行分析评价。该方法计算简便，且通过评价结果能直观地反映水质中哪一类或哪几类因子超标，同时可以清晰地判断出主要污染因子和主要污染区域。但是由于是对单个水质指标独立进行评价，因此得到的评价结果不能全面地反映地下水质量的整体状况，可能会导致较大的偏差。
2、综合评价方法
2.1综合指数法
通过多个指标并赋予各指标不同的权重的综合判断确定地下水质标准的综合指数法在地下水水质评价中一直被广泛应用。该方法简洁易懂、运算方便、物理概念清晰，决策者和公众可以快捷明了地通过评价结果掌握水质信息。
2.2人工神经网络
与传统的综合指标评价方法相比主要具有以下的优点：1）通过模型的自学习和自适应能力，可自动获得水质参数间的合理权重，无需人为干预，因此评价结果具有客观性。2）一旦对标准训练完毕，就可以用训练好的网络对实测样本进行评价，计算简便，可操作性强。3）通过在训练过程中适当改变输入节点数和输出节点数，来修改评价参数和等级，从而使模型的应用具有一定的灵活性。
2.3模糊综合评判法
地下水水质评价中的污染程度、水质类别都是一些客观存在的模糊概念和模糊现象，简单地根据某一数字界限来对地下水水质进行研究和评价是不合适的。而模糊集理论的在地下水水质评价中的应用与传统的评价方法相比更适应于水质污染级别划分的模糊性，能更客观地反映水质的实际状况。模糊综合评判法最主要的优点就是通过构造隶属函数可以很好地反映水质界限的模糊性。
三、结束语
综上所述，地下水水质评价在水资源保护和水资源开发利用中占据着重要地位，为了能有效缓解水资源匮乏问题，我们有必要对地下水进行开发，但同时为了保证地下水水质的合格，必须在水源利用前期对地下水水质进行科学评价。地下水水质评价的关键在于评价质量指标，我国相关部门应该尽快完善地下水水质评价质量标准，加强地下水管理和加大水质监测力度，切实促进我国水资源保护事业的发展。■
参考文献
[1] 畅利毛，郑和祥，闫秀生. 通辽市地下水质量评价[J]. 内蒙古水利. 2010（03）
地下水的优点范文5
关键词：地下水，井点，帷幕，滞水
1 引言
随着地下空间在现代高层住宅中越来越广泛的应用，施工中基坑开挖难度和规模也越来越大，因而相关事故也越来越多，资料显示，大部分基坑相关的事故中60%以上的同地下水相关，地下水是地质环境中最为活跃的组成部分，也是影响地质工程稳定性的重要条件，地基内地下水的存在不仅降低土体的承载力增大施工难度，并会导致滑坡、地面沉降等灾害，同时部分地下水尚可腐蚀建筑材料，地下水对基坑影响机理既涉及土力学内强度和稳定性，又包括变形和渗流问题，因而对地下水的有效治理则应遵循疏堵结合的原则，若地下水主要为潜水、包气带水或水压较低的承压水则应以堵为主，具体技术多为在基坑周围施工止水帷幕将地下水止于基坑外，若地下水为压力较大的承压水则应通过措施将坑内水体排除以防止基坑突涌现象。
2 地下水对高层住宅基坑施工影响
2.1 增强土体透水性[1]
土体透水性指水流通过土体内孔隙的难易程度，土体颗粒越大则透水性也越大，且在相同条件下土体透水性越大则水体在土体内的渗透速度也越大。一般在土体孔隙内或微小裂隙内水体呈有秩序、互不混杂的层流运动，而在宽大的孔隙内水体则呈无秩序、相互混杂的紊流，地下水在渗流过程中对单位体积内土体骨架所产生的压力为渗透压力。土体为砂土且渗流自下而上且渗透压力不小于土体浮重度则土粒间压力将消失，土粒则处于悬浮状态而形成流砂，而粘性土因土粒间的粘聚力存在则难以形成流砂；基坑开挖过程中若地下水自下而上的渗透力达到土体浮重度则会产生砂沸，该种状况下若继续开挖则会导致土体不断上涌，若采取放坡开挖，当坑底出现流砂则变坡土体在渗透力作用下宜导致滑坡，若土体内颗粒粒径差距较大则内部细小颗粒在渗流作用下易被冲走而形成管涌；若采取降水则会在基坑周围出现较大的水利坡降而形成紊流，因而若基坑周围止水措施不当则坑外水体会渗流入坑内，最终势必导致大量泥砂突涌，坑外地面则会严重沉陷，并会破坏周围建筑。
2.2 深层水平位移
若基坑支护采取桩体形式则桩移可直接反应支护桩的变形，若桩体有支撑系统支撑则桩体变形最大、最危险部位一般不在桩顶，其具移可通过对不同深度进行位移观测来反应支护桩的实际变形，且随开挖深度的增加，桩体上部土移量增幅明显降低，并有向基坑外侧产生变形的趋势。
2.3 施工影响
地下水的存在均会影响水平荷载取值，甚至会导致支护结构失效或产生较大位移，并会降低周围锚杆和土体间的握裹力而降低土体抗拔力，若地下水控制不当且基坑底层为粉土或砂土则会导致基坑底部管涌或隆起失效，当基坑侧面产生过大变形则会导致临近建筑设施被破坏；若地下水具有强侵蚀性则会对施工管材或基础产生侵蚀和腐蚀作用，并会改变地下水动力条件，促使细颗粒土体形成流砂，同时若随意将排水引致场外任意地点则会导致临近区域地基生成新的隐患；若基坑支护结构为土钉支护，土钉表面同土体界面间接触粘接力即摩擦阻力构成锚固力，而地下水对土钉支护结构不仅包括水土作用，并对土钉体自身产生作用，即会降低甚至消失相互间的摩擦阻力；若深基坑四周地下水存在较大水头差则在水头差的作用下会出现水流绕过止水桩而进入基坑内部导致土体稳定性被破坏。
3 高层住宅基坑施工中地下水控制
3.1 潜水控制措施
潜水多含于浅层粉土、粉砂层，该类水体防治多采用轻型井点降水或带有反滤层的大井降水或隔渗帷幕，帷幕的深度可插入相对隔水的粘性土底板内或保证其插入坑底有足够深度以保证管涌不会产生的土层内。
竖向止水帷幕。该类型的平面结构形式主要包括喷射凝结体自身构成的帷幕和喷射凝结体与支护桩共同构成的墙体两种。该种帷幕多深入至下部透水性差土层内，具体又可分为悬挂式和落底式两种。
水平止水帷幕。该技术是在基坑某个深度范围内用旋喷体套接的方式构成水平止水底板，并将该底板同竖向帷幕共同构成封闭的箱型止水结构来阻止地下水。水平封底类似于在支护结构底部设置一道高强度的内支撑以改变支护结构的受力状态，并可有效防止承压水突涌现象，同时其与旋喷桩间的结合可增大坑底稳定性及抗浮力；水平封底形式包括等厚度形式和“凹”字形结构，即在坑底边缘一定范围内封底厚度较厚以加强支护结构的稳定性，并可实现坑底相邻两排的喷射效果，提高基坑内的封水效果[2]。
3.2 上层滞水控制对策
对基坑土体密实度较高且含水量较小则不宜采取隔渗防水措施而采用基坑明排，若土体松散且含水量较大则多采用隔渗或集水井排水措施。目前采用较多的为井点降水法，即在基坑四周施工能渗水的井点管，并配置一定的抽水设备，通过该设备将地下水抽出排放实现基坑四周地下水降至设计深度，该及时可适应不规则几何形状基坑，并可克服流砂的影响，井点降水又可分为轻型井点、深井井点和喷射井点等，井点降水施工后可实现基坑内土体干燥便于后期机械化施工，且基坑四周土体强度大幅增加而提高边坡稳定性，同时该技术可大量节省支撑材料以及减少土方工程量等优点。
轻型井点降水。该技术抽水是利用真空系统，因而施工效果在很大程度上取决于管路系统和抽水设备，当启动抽水设备后系统内形成真空，并会在井点周围一定范围内形成真空区，井点附近的水体通过砂井经过过滤器被强制性吸入井点系统内并被抽出，继而降低地下水水位，施工一定时间后则井点附近水位同真空区外的地下水位间会生成水头差，真空区外的地下水则在该水头差的作用下以重力方式流入井点范围内，因而轻型井点系统被称为真空――重力抽水法，在真空和重力共同作用下实现降低地下水位并在一定范围内形成降水漏斗抛物线，系统管线多采用钢管，若采用塑料管则应在其内部装设弹簧来抵抗外部张力，保证管线在真空和外力作用下不发生变形以保证内部水流畅通[3]。
深井井点降水。该技术是在基坑四周埋设较基底深的井管，待地下水汇集到管路系统内通过深井泵和潜水泵将地下水从井内抽至地面排放，从而可实现降低地下水位的目的，该技术具有排水量大、降水范围深以及不受吸程限制等优点，但其一次性投资较大且深井成孔质量要求较高等，因而该技术适用于地下水含量丰富、降水深度和面积均较大的砂土和碎石土体等。
3.3 承压含水层控制对策
（1）隔水
隔水措施适用于基坑内承压水埋藏深度较小的情况，具体可在基坑四周施工地下连续墙等形成隔水帷幕，通过连续墙穿越承压含水层并进入不透水层一定深度来隔断基坑外承压水。地下连续墙施工质量取决于成槽机、泥浆以及墙体接头形式等，一旦连续墙存在质量缺陷则会导致地下水渗漏或水土涌入等事故，一般为保证事故质量科采用止水效果良好的十字钢板接头，即通过延长地下水透流路径来增强止水效果，并可通过调整后续幅包角筋形式来缩短各幅间保护层实现增强防渗效果。在连续墙槽段开挖前应先施工导墙来控制平面和垂直导向，并可挡土和稳定泥浆面，保证后期成槽顺利进行；泥浆是槽壁稳定的制约因素，其需结合当地地质和水文材料按照一定比例配制，在泥浆施工中防止细微泥沙颗粒、水泥等进入而污染泥浆，且泥浆可循环利用，但在重复利用前应进行分离净化并调整其性能指标；在成槽过程中应严格控制泥浆液面，保证泥浆液面高度高于地下水位高度，并不低于导墙下50cm方可保证不塌方，液面控制时应在成槽过程中和成槽结束至混凝土浇筑前的液面控制；成槽后吊放钢筋笼必须保证其呈垂直状态，入槽后应用吊梁穿入钢筋笼最终吊环内，之后应校核钢筋笼摆放的平面和高程偏差；在混凝土浇筑时应保证连续均匀进行，并应控制混凝土面上升速度以及导管口在混凝土内的埋置深度，严禁在浇筑过程中导管口提出混凝土面或导管口暴露在泥浆内导致泥浆涌入导管，浇筑至墙顶部可通过降低浇筑速度或降低导管埋深以保证混凝土能够流出；浇筑过程中应注意锁管口提拔和浇筑间的结合，待浇筑结束后6-8h后方可将锁扣管一次性拔出并及时清洁和疏通[4]。
（2）降压
降压法多用于坑底承压水层上覆土不足以抵抗承压水头，并不适于采取隔断措施的情况，降压多采用降压井的形式，但应保证基底以下承压水水头低于含水层上部保留的覆土层形成的压力。在成孔过程中应保证其垂直度，并应控制好泥浆密度以防孔壁坍塌；成孔后应及时下管，下管前应测量孔深，符合要求后方可下管，并可通过设置扶正器以保证滤水管居中，下管后应及时进行填料，填料过程中应随时测量填料高度，并在填料上层回填优质粘性土以防围填时产生“架桥”现象；围填后则采用空压机将井内沉淀物清洗，当泥沙较多可采取“憋气沸腾”和活塞洗井配合的措施以保证洗井质量。
（3）封底
该技术适用于基坑开挖至坑底标高，上部覆土重稍低于承压水造成的浮托力时，其可弥补不足以抵抗承压水稳定性的现状。封底技术多采用水泥土搅拌桩或高压旋喷桩，均是通过利用加固后土体重度和抗剪强度的提高来抵抗基坑四周承压水头的目的。
地下水的优点范文6
主题词：地下水池 抗浮设计 抗浮方法
地下水池是污水处理中的重要构筑物，当地下水池建设在地下水位较高地区时，水池的抗浮措施是设计中必须解决的重要问题之一。如果抗浮设计不周，在施工和使用过程中极易发生水池上浮和倾斜等工程事故。因此在设计过程中务必保证水池的抗浮力大于浮力，防范其上浮造成不可逆转的损害，以避免延误工期及巨大的经济损失。
1大庆的地质特点
大庆位于松嫩平原中部，是一座在湿地上崛起的城市。两江环抱，绿野千里，湖泽密布，芦苇浩荡。地下水位较高，有些地方的地下水位只有0.9m深，水池的浮力很大，地下水池的抗浮应高度重视。
2地下水池的抗浮稳定性要求
水池的整体抗浮稳定计算应满足下式要求：
KZ= （GZ+Gt+Rf）/Ff
KZ为抗浮安全系数取1.05～1.15；
GZ为结构自重，kN；
Gt为覆土层质量；
Rf 为侧墙与土体间极限摩擦力；
Ff为地下水总浮力，kN；
3地下水池的抗浮方法
3.1增加水池重量
3.1.1增加自重抗浮
增加自重是一种主动的抗浮方式，自重抗浮即通过提高池体结构自重来达到抗浮的目的，例如增加池底和池壁的厚度。此法一般适用于水池自重与地下水浮力相差不大的情况。根据工程实践，自重与地下水浮力相差在10%以内的情况下，采用增加结构自重抗浮具有较好的经济性。若自重与地下水浮力相差达15%，考虑到抗浮系数及由于结构尺寸加大后可能新增的浮力，此时池体一般需加重25%以上才能满足抗浮。这势必造成混凝土的大量增加，同时也会在一定程度上造成钢筋用量的增加，增加造价，既不经济也不科学，所以设计应考虑结合其他的措施抗浮，以达到经济合理的效果。
3.1.2压重抗浮
压重抗浮是通过在池内、池顶或池底外挑墙趾上压重来抗浮。浮力较大，可采取池底增重和池体上部增重两种方法。池底增重一般需将池体落深，在池内填筑压重混凝土或浆砌块石等其他材料来达到抗浮的目的。单单增加池底的厚度，需要使用大量的混凝土，而且会占用一定的水池储水空间，影响水池的正常使用；而采用池体上部增加自重，会大大增加池顶板和底板的荷载，使顶、底板的结构厚度和配筋都相应增加。必然导致池体突出地表，这样导致与原设计的管路系统不配套，不宜用在已建结构的改造工程。浮力较小时，可采用池顶压重外挑墙趾上压重，不需增加基坑深度，但需将底板外挑较大范围，因此可能对相邻的建筑物、构筑物或管线等造成一定的影响。
3.1.3池底配重抗浮
池底配重抗浮即增加池底板下部配重，是在水池底板以下设配重混凝土，通过底板与配重混凝土的可靠连接来满足抗浮要求。此法用于一般水池时，其受力情况近似池内压重抗浮，不需增加池壁高度，但要保证底板与配重混凝土的可靠连接，并且其配重材料一般应采用强度等级不小于C20 的混凝土。基底配重抗浮一般比池内压重抗浮更为经济。
3.1.4增加覆土厚度
增加覆土厚度是增加水池重量的另一种比较有效方法。这种方法施工简单，经济可行。在不影响周围环境和谐美观的条件下可以适当增加覆土厚度，增加水池重量。在污水提升站泵房的情况下，可以将泵房设置在水池上。这样既解决了水池抗浮的问题，还能减少占地面积。
3.2 降排截水抗浮
由于地下水浮力是造成地下建（构）筑物上浮的主要因素，在条件许可的前提下，可采取降水、排水或截水等处理措施直接排除隐患。降排截水不宜用在水池周围为杂填土，土质复杂，水池临近河道，地下水来源丰富，很难保降排截水的抗浮效果，且水池附近埋藏有化学药品输送管道，容易给施工带来不便的条件。
3.3减小水池的埋置深度
由浮力公式可以看出水池的埋置深度越大，则浮力越大。所以在工艺流程许可、当地环境许可和结构允许的情况下，尽量将水池埋深减小。这是最简单、最有效且最经济的做法。
3.4抗拔桩抗浮
抗拔桩抗浮是通过桩抗拔力来抗浮，即利用桩对池体的锚固力来抗浮,而抗拔桩的抗拔力是通过桩侧阻力来实现的。抗浮桩技术是一种比较成熟的抗浮技术，抗浮桩桩径较大，抗拔力高。抗拔桩的优点是即可以做基础桩使用又可做抗拔桩使用。此类方法对大体积埋地水池的抗浮相当有效，不仅能满足池体的整体抗浮，还能通过桩的合理布置，很好地解决大型水池的局部抗浮问题。抗拔桩一般宜选用桩径较小、单桩抗拔力相应较小的桩进行密布。抗拔桩的桩长宜尽量控制在单节桩的长度范围内，这样可以减少接桩费用以及避免由于接桩不牢固造成的抗拔力损失。但抗浮桩的钢筋笼较庞大，需要专门的吊运机械，而一般水池周围空间狭小，不利于大型设备的使用。而且抗浮桩施工过程相对比较复杂，工期较长，造价较高。因此，对已施工完的池体不宜采用大型抗浮桩进行抗浮抢险加固。
3.5 锚杆抗浮
锚杆一般由锚固段、自由段及锚头三个部分组成。抗浮锚杆具有良好的地层适应性，易于施工，锚杆布置非常灵活，锚固效率高，且由于其单向受力特点，其抗拔力易于控制，有利于池体结构的应力与变形协调，减少结构造价。采用锚杆技术的造价相对较低，同时因锚杆的布置密度相比抗拔桩较密，对池底板的整体作用更接近于均布荷载，这有利于底板的防渗防裂。但锚杆施工具有一定的专业性，其浆液的配制及施工过程的技术控制对锚杆的抗拔效果有决定性作用，所以应由专业队伍施工。垂直预应力锚杆作为抗浮锚杆来解决构筑物抗浮问题，具有工期短、造价低、节省建材等诸多优点，已日益得到推广与应用。
4总结
抗浮设计的验算要求看似简单，但抗浮设计方案可有不同选择。常用的抗浮设计措施在方法上各有特点。抗浮设计方法选用的合理与否，对结构受力和工程造价会产生较大的影响。在抗浮设计过程中，必需考虑工程具体情况，做到就地取材，因地制宜，并尽量符合当地的施工力量现状和习惯做法。另外，为了达到经济、可靠、易操作的目的，也可选择由几种不同的抗浮方法组合而成。为使抗浮设计更为合理、经济，设计人应注意根据工程的具体情况，基于对各种方法的分析比较，综合考虑后判断选择。
参考文献：
[1]《给排水工程结构》. 北京：中国建筑工业出版社， 1984
[2]《混凝土结构设计规范》(GB50010 2001)
[3]《建筑地基基础设计规范》(GBJ 7-89). 北京：中国建筑工业出版社，1989
[4]《建筑桩基技术规范》(j Gj 94-94) .北京：中国建筑工业出版社，1995
