[发明专利]一种潮汐环境基坑降水过程中的地下水位模拟方法

权利要求书

1.一种潮汐环境基坑降水过程中的地下水位模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、测量基坑距离海岸线的距离，并在基坑外围打入地下水位观测孔，观测地下水位变化状态和海平面高程变化状态；

S2、根据所述地下水位变化状态和海平面高程变化状态，以及设计基坑形式、位置和场地地质剖面情况，建立基坑截面数值模型，以完成基坑所处场地的地层初始自重平衡；

所述步骤S2包括以下步骤：

S201、根据所述地下水位变化状态和海平面高程变化状态，确定地下水位的平均值；

S202、根据基坑形式和距离海岸线距离，以及设计基坑形式、位置和场地地质剖面情况，建立基坑截面数值模型，并根据平均值对基坑截面数值模型赋予初始平均地下水位，利用地勘信息对所述基坑截面数值模型的地层的物理力学和渗流材料参数进行赋值，约束前、后、左、右以及下五个边界，进行初始力学平衡计算完成基坑所处场地的地层初始自重平衡；

S3、在所述基坑截面数值模型以及地层初始自重平衡基础上进行基坑在静水环境下开挖降水过程的模拟，直至开挖至坑底；

S4、继续保持坑内降水，同时在基坑截面数值模型靠海侧边界施加海平面高度随时间变化曲线，得到与实测数据相似的随潮汐滞后波动的场地地下水位，完成潮汐波动地下水环境下基坑降水的模拟；

所述步骤S4包括以下步骤：

S401、同时打开渗流模式和力学计算，根据模拟结果将海平面上升下降曲线编译为随渗流时间变化的函数；

S402、根据步骤S401得到的函数，以solve age命令打开渗流计算，设力学计算时间为控制节点，当计算时间经相等时间段，调用由软件内置语言编译完成的海平面升降函数；

S403、保持坑内降水环境不变，根据调用的海平面升降函数，以在边界上施加海水水位的命令添加基坑截面数值模型靠海侧边界节点在边界上形成锯齿状的孔隙水压曲线；

S404、将所述孔隙水压曲线逐步向基坑周围传递，并在基坑周围形成滞后的平滑的地下水位随时间变化曲线；

S405、根据所述地下水位随时间变化曲线，得到与实测数据相似的随潮汐滞后波动的场地地下水位，并利用预设的降水时间进行基坑降水的流固耦合计算，完成潮汐波动地下水环境下基坑降水过程的模拟。

2.根据权利要求1所述的潮汐环境基坑降水过程中的地下水位模拟方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

S101、通过卫星地图和现场测距，测量基坑靠海侧止水帷幕边缘至海岸线距离；

S102、根据所述距离，在止水帷幕外打设地下水位观测孔；

S103、通过所述地下水位观测孔，判断是否发现地下水位存在随潮汐产生滞后波动规律，若是，则观测得到地下水位变化状态和海平面高程变化状态，并进入步骤S2，否则，重复步骤S103。

3.根据权利要求1所述的潮汐环境基坑降水过程中的地下水位模拟方法，其特征在于，所述步骤S202包括以下步骤：

S2021、根据设计图纸中基坑的基坑形式和观测到的距海岸线距离，规划基坑截面数值模型中基坑截面形式和单元所处位置；

S2022、根据所述基坑截面形式和单元所处位置，以及设计基坑形式、位置和场地地质剖面情况，建立基坑截面数值模型；

S2023、对基坑截面数值模型赋予初始平均地下水位；

S2024、根据初始地下水位，利用地勘信息对所述基坑截面数值模型的原始地层的物理力学和渗流材料参数进行赋值，约束前、后、左、右以及下五个边界，进行初始力学平衡计算完成基坑所处场地的地层初始自重平衡。

4.根据权利要求1所述的潮汐环境基坑降水过程中的地下水位模拟方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

S301、将预设的基坑结构中止水帷幕的网格赋予止水帷幕的物理力学参数，并设置为不透水单元，计算至力学平衡，清零基坑截面数值模型内部的位移和速度，以模拟基坑止水帷幕修建；

S302、将地下水位降至坑底以下，逐步清空基坑内土体单元，并在此过程中添加横撑结构单元和实体单元，以及计算至力学平衡，模拟基坑开挖和支护过程，直至开挖至坑底。