巴基斯坦陶萨拦河坝有限差分数值模拟大型深基坑中的脱水系统
摘要：本研究调查了水工结构修复的大型深基坑巴基斯坦旁遮普省的印度河河沿岸项目。建筑总面积场地面积195,040平方米。两种方法，恒定水头渗透率测试和Kozeny-Carman方程，用来确定河床地层的水力传导率，并使用数值模拟进行了三维有限差分法。模拟首先使用液压通过实验室测试获得的电导率参数，并在模型校准期间进行了修改。随后，通过不同的含水层水力传导率值模拟校准模型分析其对脱水系统的影响。地下的水力屏障功能在五个不同的深度评估了地下连续墙：在河床水平面以下的0、3、6、9和18 m。模型结果表明，含水层的沉降随深度的增加而减小。地下隔膜墙。脱水系统设计的最佳设计深度当它增加到河床水位以下9 m时，可能会达到。
关键字：脱水；大型深基坑数值模拟；陶萨拦堰坝
1引言
陶萨拦堰坝大坝位于印度河（Indus River）的70ordm;500E和30ordm;420N，这是巴基斯坦Indus山谷最大的河流。山谷是印度河及其支流形成的扁平冲积扇。印度河有五个主要支流（图1）灌溉巴基斯坦旁遮普省和信德省的肥沃土地。该国灌溉系统的所有河流都通过一系列连接水渠相互连接，以促进流域之间的调水。灌溉用水通过一系列拦河坝（大坝/引水堰）从河流中转移，从而将水释放到主要运河中，随后又流向了庞大的分水渠和小河渠灌溉网络。灌溉系统的发展始于19世纪中叶许多现有的拦河坝都是被建造的[1]。政府有一项重大举措重建百年历史的基础设施。其中之一就是陶萨拦河坝，建于1958年，目前为四个主要运河供水-右边两个，左边两个银行—灌溉总面积为235万英亩[2]。
水力河道结构的建设和修复计划总是涉及河床中的结构性活动以及建筑工地的有效脱水始终起着在不受干扰的结构工程中发挥关键作用。冲积物分布在印度河中三角洲，形成厚度超过300 m的无限制含水层[3,4]。由于含水层过多厚度，高河水位和较深的基岩埋藏深度，因此无法安装到基岩的地下地下连续墙为施工中的施工提供干燥条件河床。因此，对于涉及河床结构活动的项目，要进行脱水广泛用于降低基坑周围的地下水位；如果处理不当，但是，这可能会导致土地沉降，地质灾害，甚至重大安全事故[5-7]。
可以考虑采取两种措施来控制流入基坑的地下水。第一个措施包括安装/建造地下隔膜墙以切断自然地下水流入地基，第二个措施是安装抽水井降低基坑中的地下水位[8]。隔膜墙的应用受到限制由于高昂的项目成本和工程困难。但是，一些研究人员已经采用了在地下水水位较浅的项目中采取此措施，以控制流入地下水的水量基坑[9-12]。安装抽水井的第二项措施已广泛用于降低露天矿井中的地下水位[13-15]，该措施通常与隔膜墙。因此，适当选择隔板壁和孔的相对深度在控制基坑外部的地面沉降中起有效作用。
设计基坑脱水的三维数值模拟方法近年来，一些研究人员已广泛使用该系统来提供干燥条件施工等。[6]为基础使用了三维有限元模拟方法坑脱水以控制基坑周围的地下水位，并确定模型仿真的最优设计与实际案例是一致的。阿隆索等 [16]使用了三维有限元方法来模拟建筑工地的脱水，并且发现该模型准确地再现了观察到的条件。Chen and Lei [17]应用了基坑脱水系统设计的三维数值模拟模型并得出结论：所采用的方法不仅为优化设计提供了坚实的基础。基坑脱水也为地下相关决策提供科学依据建设项目。
在进一步的研究中，有文献证明，在满足设计标准的同时，通过结合地下水流模型，逆向模拟研究和优化以最大程度地减少总提取量或执行成本，可以实现脱水系统的最佳设计[18–20]周等[21]在田间抽水试验的基础上，通过水力传导系数的反演，采用了三维有限差分法模拟矿井脱水，得出的结论是，三维有限差分模型的预测水头值与水力传导系数是一致的监控值等。[22]开发了一个智能的风险评估系统对于深基坑脱水，基于三维渗流理论评估基坑脱水的安全性，并得出结论，增加地下连续墙的插入深度会逐渐增加水位，而预测的出水量会减少等。[23]应用三维有限差分正向分析方法来验证大型深基坑降水方案的可行性。在进一步的研究中，研究人员使用了不同的技术来脱水世界各地的基坑[24-31]。
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