[发明专利]一种基坑渗透系数的计算方法及其自动化监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及工程检测领域，具体涉及用于检测基坑水位及渗透系数的方法和装置。

背景技术

在工程施工中，如果基坑周边地下水位过高，不但会使施工条件恶化，造成土壁塌方，亦会影响地基的承载力，严重时甚至会产生流砂现象。另外地下水资源较地表水资源复杂，使得地下水本身质和量的变化以及引起地下水变化的环境条件和地下水的运移规律不能直接观察，所以，对基坑周边水位变化进行测量以及对土体渗透系数等参数进行计算在岩土工程监测技术领域是十分必要的。现有技术中基坑水位监测的方式主要为人工测量，自动化监测基坑水位的案例少之又少，至于利用自动化设备计算周边土体的渗透系数的案例更是未见报道，导致地表内部土体的有关性状无法进行准确分析。人工测量方式存在的问题在于施工现场环境复杂，会对测量人员的安全造成一定的威胁，并且遇到特殊天气或者时段则不得不中断测量过程，另外，人工测量方式的误差较大，无法实现自动监测，耗费大量人力。

同时，基坑的渗透系数与水位管中的抽水过程形成的降水漏斗、水头差等多方面因素有关，渗透系数随着抽水过程进行实时的变化，无法用简单的表达式或公式计算出基坑的渗透系数。

发明内容

本发明针对以上问题的提出了一种基坑渗透系数的自动化监测装置，其具有结构简单，操作方便，并且能够精确的测得基坑的渗透系数。

本发明采用的技术手段如下：

一种基坑渗透系数的计算方法，包括以下步骤，S1、建立抽水过程渗流的三维数值模型：在远程服务器上运用渗流三维有限元分析软件，依照具体工程案例，建立基坑水位抽水过程渗流的三维数值模型，对该三维数值模型网格划分，设置分析地层范围内地下水表面的初始条件为水平，赋值模拟单井抽水的条件；S2、进行抽水的数值试验：在远程服务器上，对S1中建立的抽水过程渗流的三维数值模型的渗透系数K分别赋予不同的值:

K＝k1、k2…kn

根据实际工程中水泵的抽水速率设定软件仿真过程中的抽水速率q，

针对设定的每个渗透系数K设定一组抽水时间，

K＝k1时：T＝t₁₁、t₁₂…t_1m，

K＝k2时：T＝t₂₁、t₂₂…t_2m，

…

K＝kn时：T＝t_n1、t_n2…t_nm，

计算得出对应的抽水量Q：

K＝k1时：Q＝q*t₁₁、q*t₁₂…q*t_1m，

K＝k2时：Q＝q*t₂₁、q*t₂₂…q*t_2m，

…

K＝kn时：Q＝q*t_n1、q*t_n2…q*t_nm，

利用渗流三维有限元分析软件计算出不同渗透系数时水位管内渗水的水位在不同设定时间内的下降量△H

K＝k1时：△H＝△h₁₁、△h₁₂…△h_1m

K＝k2时：△H＝△h₂₁、△h₂₂…△h_2m

…

K＝kn时：△H＝△h_n1、△h_n2…△h_nm

得到多组渗透系数K与水位下降量△H和抽水量Q的对应关系的数组Z＝[Q、△H]：

K＝k1时：Z＝[q*t₁₁、△h₁₁]、[q*t₁₂、△h₁₂]…[q*t_1m、△h_1m]

K＝k2时：Z＝[q*t₂₁、△h₂₁]、[q*t₂₂、△h₂₂]…[q*t_2m、△h_2m]

…

K＝kn时：Z＝[q*t_n1、△h_n1]、[q*t_n2、△h_n2]…[q*t_nm、△h_nm]