真空降水井抽水效率优化研究

【摘要】真空降水作为一种降水技术，因其效率高、费用少被广泛应用在地基基础工程和地下工程施工中。真空降水，即利用真空泵所产生的真空度吸取地下水的方法，快速排出土体颗粒之间的自由水，从而达到快速固结的目的。本文通过室内土柱实验和正交实验，研究了影响真空降水效率的几个因素（网布因素，真空度因素，颗粒因素），找到几个因素的最佳组合，运用数值模拟找到真空降水过程中水位线的变化规律。并通过地铁14号线将台站真空降水监测，通过现场实验检测此优化组合的抽水情况。本文主要得出了如下成果和结论：1.不同体积的气体通过土体时会将土中的自由水带出。土柱抽气实验共分为两部分实验，第一部分实验是无侧限（仅有土柱且两端透气），第二部分实验是有侧限就是在土柱一端接不同长度的空气管，一端密封一端抽气。实验结果显示水量随着空气管长度的增加而增加，而且失水量的增加量也在扩大，大体上为指数级增长，说明土体与外界连通情况越好，出水量越大。2.正交试验设计是研究多个因素多个水平的一种设计方法，可大大减少实验次数。通过出水量和水中土颗粒含量两个指标来确定3个因素每个因素3个水平最佳的组合。实验结果在粗砂中的降水效果最好，无纺布选择50目为适宜，在实际生产中真空度宜为0.04～0.06MPa，若真空度过高，排水的含砂率则显著增大，埋泵的可能性增加。3.运用VisualMODFLOW软件模拟普通井管降水以及真空降水的降水效果，并且给出真空降水的水位线的变化规律。4.将实验获得的结论应用到地铁14号线将台路真空降水监测中，介绍了试验场地情况、试验仪器及试验方法等，通过监测结果发现真空降水方法单井出水量达到普通管井的1.7倍左右，影响半径大约为9米，土体内孔隙水压力与真空度的变化规律是类似的，在水平剖面上形成了以真空管井为中心的同心圆，在垂直剖面上形成以真空管井为中心的降水漏斗。
【作者】曹程程；
【导师】王贵和；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），地质工程，2014，硕士
【关键词】真空降水；抽水效率；正交试验；VisualMODFLOW；降水监测；

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