土木工程師-專業(yè)案例（巖土）-基坑工程與地下工程-7.3地下水控制

土木工程師-專業(yè)案例（巖土）-基坑工程與地下工程-7.3地下水控制[單選題]1.某基坑開(kāi)挖深度為8.0m，其基坑形狀及場(chǎng)地土層如下圖所示，基坑周邊無(wú)重要構(gòu)筑物及管線。粉細(xì)砂層滲透系數(shù)為1（江南博哥）.5×10－2cm/s，在水位觀測(cè)孔中測(cè)得該層地下水水位埋深為0.5m。為確?；娱_(kāi)挖過(guò)程中不致發(fā)生突涌，擬采用完整井降水措施（降水井管井過(guò)濾器半徑設(shè)計(jì)為0.15m，過(guò)濾器長(zhǎng)度與含水層厚度一致），將地下水水位降至基坑開(kāi)挖面以下0.5m，試問(wèn)，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012）估算本基坑降水時(shí)至少需要布置的降水井?dāng)?shù)量（口）為下列何項(xiàng)？()[2012年真題]題1圖A.2B.3C.4D.5正確答案：B參考解析：根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012）第7.3.15條規(guī)定，降水井的單井設(shè)計(jì)流量可按下式計(jì)算：q＝1.1Q/n。式中，Q為基坑降水的總涌水量（m3/d）；n為降水井?dāng)?shù)量。①計(jì)算基坑降水的總涌水量（m3/d）：根據(jù)附錄E第E.0.3規(guī)定，群井按大井簡(jiǎn)化的均質(zhì)含水層承壓水完整井的基坑降水總涌水量可按下列公式計(jì)算：Q＝2πkMsd/ln（1＋R/r0）式中，M為承壓含水層厚度（m），本場(chǎng)地含水層為承壓含水層，故M＝12m。r0為沿基坑周邊均勻布置的降水井群所圍面積等效圓的半徑（m）。其等效半徑r0為：式中，A為降水井群連線所圍的面積。sd為基坑地下水位的設(shè)計(jì)降深（m），經(jīng)計(jì)算為：sd＝8.0－0.5＋0.5＝8.0m。R為降水影響半徑（m）。根據(jù)式（7.3.7-2），即確定。式中，sw為井水位降深（m），當(dāng)井水位降深小于10m時(shí)，取sw＝10m。k為含水層的滲透系數(shù)（m/d）。故其中，k＝1.5×10－2×60×60×24×10－2＝12.96m/d因此，基坑降水的總涌水量為：Q＝2πkMsd/ln（1＋R/r0）＝2π×12.96×12×8/ln（1＋360/40）＝3395.0m3/d②計(jì)算降水井單井流量（m3/d）：根據(jù)7.3.16條第3款規(guī)定，管井的單井出水能力可按下式計(jì)算：式中，q0為單井出水能力（m3/d）；rs為過(guò)濾器半徑（m）；l為過(guò)濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度（m）；k為含水層滲透系數(shù)（m/d）。因此，③計(jì)算降水井?dāng)?shù)量：n＝1.1×Q/q0＝1.1×3395.0/1593＝2.34降水井?dāng)?shù)量不能少于該結(jié)果，因此取n＝3。[單選題]2.如圖所示河堤由黏性土填筑而成，河道內(nèi)側(cè)正常水深3.0m，河底為粗砂層，河堤下臥兩層粉質(zhì)黏土層，其下為與河底相通的粗砂層，其中粉質(zhì)黏土層①的飽和重度為19.5kN/m3，滲透系數(shù)為2.1×10－5cm/s；粉質(zhì)黏土層②的飽和重度為19.8kN/m3，滲透系數(shù)為3.5×10－5cm/s，試問(wèn)河內(nèi)水位上漲深度H的最小值接近下列哪個(gè)選項(xiàng)時(shí)，粉質(zhì)黏土層①將發(fā)生滲流破壞？()[2013年真題]題2圖A.4.46mB.5.83mC.6.40mD.7.83m正確答案：C參考解析：根據(jù)題意，黏土層①發(fā)生破壞，一種情況是①號(hào)層發(fā)生流土破壞，另一種情況是與②號(hào)層一起出現(xiàn)整體穩(wěn)定性破壞。第一種情況：①號(hào)土層發(fā)生流土破壞，即：滲透力＝有效自重壓力（kPa）。γwi＝γ′?10×Δh1/2＝19.5－10解得：Δh1＝1.9m。又①層與②層接觸位置流速相等，可得：k1Δh1/h1＝k2Δh2/h2則有2.1×10－5×1.9/2＝3.5×10－5×Δh2/3.5解得：Δh2＝1.995m。?、趯拥酌鏋榱銊?shì)能面：3＋H＝1.9＋1.995＋2＋3.5，H＝6.395m第二種情況：當(dāng)發(fā)生整體破壞時(shí)，根據(jù)題意有：γw（H＋3）＝19.5×2＋19.8×3.5解得：H＝7.83m。河內(nèi)水位上漲深度最小值應(yīng)取二者中較小值。則河內(nèi)水位上漲深度為：H＝6.395m。由此可知，C項(xiàng)數(shù)值最為接近。[單選題]3.某擬建場(chǎng)地遠(yuǎn)離地表水體，地層情況如下表，地下水埋深6m，擬開(kāi)挖一長(zhǎng)100m，寬80m的基坑，開(kāi)挖深度12m。施工中在基坑周邊布置井深22m的管井進(jìn)行降水，降水維持期間基坑內(nèi)地下水水力坡度為1/15，在維持基坑中心地下水位位于基底下0.5m的情況下，按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012）的有關(guān)規(guī)定，計(jì)算的基坑涌水量最接近于下列哪一個(gè)值？()[2013年真題]題3表擬建場(chǎng)地地層情況A.2528m3/dB.3527m3/dC.2277m3/dD.2786m3/d正確答案：C參考解析：根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012）附錄E與第7.3.11條規(guī)定，計(jì)算步驟如下：①根據(jù)附錄E第E.0.2條規(guī)定，群井按大井簡(jiǎn)化時(shí)，均質(zhì)含水層潛水非完整井的基坑降水總涌水量可按下列公式計(jì)算：式中，hm＝（H＋h）/2，其中H＝30－6＝24m，h＝24－6－0.5＝17.5m則：hm＝（H＋h）/2＝（24＋17.5）/2＝20.75m②根據(jù)第7.3.11條規(guī)定，潛水降水影響半徑為：③根據(jù)附錄E第E.0.1條規(guī)定，基坑等效半徑為：④根據(jù)附錄E第E.0.2條規(guī)定，由于基坑內(nèi)水力坡度1/15，故濾管有效工作部分的長(zhǎng)度為：l＝22－12－0.5－（1/15）×50.48＝6.135m⑤故基坑涌水量為：由此可知，C項(xiàng)數(shù)值最為接近。[單選題]4.均勻砂土地基基坑，地下水位與地面齊平，開(kāi)挖深度12m，采用坑內(nèi)排水，滲流流網(wǎng)如下圖所示，各相鄰等勢(shì)線之間的水頭損失Δh相等，基坑底處的最大平均水力梯度最接近于下列哪個(gè)選項(xiàng)的數(shù)值？()[2009年真題]題4圖A.0.44B.0.55C.0.80D.1.00正確答案：A參考解析：水在土中滲流時(shí)受到土的阻力因而產(chǎn)生水頭損失。水力梯度為單位滲流長(zhǎng)度上的水頭損失。由流網(wǎng)圖知其等勢(shì)線為n＝10條，任意兩等勢(shì)線間的水頭損失為：Δh′＝Δh/（n－1）＝12/（10－1）＝1.33m所以水力梯度為：i＝1.33/3＝0.44。[單選題]5.某基坑開(kāi)挖深度10m，地面以下2m為人工填土，填土以下18m厚為中、細(xì)砂，含水層平均滲透系數(shù)k＝1.0m/d；砂層以下為黏土層，地下水位在地表以下2m。已知基坑的等效半徑為r0＝10m，降水影響半徑R＝76m，要求地下水位降到基坑底面以下0.5m，井點(diǎn)深為20m，基坑遠(yuǎn)離邊界，不考慮周邊水體的影響。問(wèn)該基坑降水的涌水量最接近于下列哪個(gè)數(shù)值？()[2011年真題]A.342m3/dB.380m3/dC.425m3/dD.453m3/d正確答案：A參考解析：根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012）附錄E第E.0.1條規(guī)定，群井按大井簡(jiǎn)化時(shí)，均質(zhì)含水層潛水完整井的基坑降水總涌水量可按下式計(jì)算：Q＝πk（2H－Sd）Sd/ln（1＋R/r0）式中，Sd為基坑水位降深，則Sd＝10＋0.5－2＝8.5m；H為潛水含水層厚度，H＝18m；r0為沿基坑周邊均勻布置的降水井群所圍面積等效圓的半徑，r0＝10m；R為降水影響半徑，R＝76m；k為滲透系數(shù)，k＝1.0m/d。代入數(shù)據(jù)，得該基坑降水的涌水量為：Q＝π×1.0×（36－8.5）×8.5/ln（1＋7.6）＝341.3m3/d[單選題]6.高速公路排水溝呈梯形斷面，設(shè)計(jì)溝內(nèi)水深1.0m，過(guò)水?dāng)嗝娣eW＝2.0m2，濕周P＝4.10m，溝底縱坡0.005，排水溝粗糙系數(shù)n＝0.025，該排水溝的最大流速最接近于下列哪個(gè)選項(xiàng)的數(shù)值？()[2008年真題]A.1.67m/sB.3.34m/sC.4.55m/sD.20.5m/s正確答案：A參考解析：由流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)，水力半徑為：R＝W/P＝2/4.1＝0.488m＜1.0m。流速系數(shù)為：則流速：[單選題]7.在基坑的地下連續(xù)墻后有一5m厚的含承壓水的砂層，承壓水頭高于砂層頂面3m。在該砂層厚度范圍內(nèi)作用在地下連續(xù)墻上單位長(zhǎng)度的水壓力合力最接近于下列哪個(gè)選項(xiàng)的數(shù)值？()[2008年真題]A.125kN/mB.150kN/mC.275kN/mD.400kN/m正確答案：C參考解析：根據(jù)成層土中水壓力理論，計(jì)算過(guò)程如下：①層頂面水壓力為：Pw頂＝γwh1＝10×3＝30kPa②層底面水壓力為：Pw底＝γwh1＋Rwh2＝10×3＋10×5＝80kPa③則水壓力合力為：Pw＝（1/2）（Pw頂＋Pw底）×h2＝（1/2）（30＋80）×5＝275kN/m[單選題]8.基坑開(kāi)挖深度為6m，土層依次為人工填土、黏土和礫砂，如下圖所示。黏土層，γ＝19.0kN/m3，c＝20kPa，φ＝12°。砂層中承壓水水頭高度為9m。基坑底至含礫粗砂層頂面的距離為4m。抗突涌安全系數(shù)取1.20，為滿足抗承壓水突涌穩(wěn)定性要求，場(chǎng)地承壓水最小降深最接近于下列哪個(gè)選項(xiàng)的數(shù)值？()[2008年真題]題8圖A.1.4mB.2.1mC.2.7mD.4.0m正確答案：C參考解析：根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2011）附錄W第W.0.1條規(guī)定，當(dāng)上部為不透水層，坑底下某深度處有承壓水層時(shí)，某坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性可按下式驗(yàn)算：γm（t＋Δt）/Pw≥1.1。計(jì)算過(guò)程如下：本題題中，抗突涌安全系數(shù)取1.20?？雇挥苛椋害胢（t＋Δt）＝19×4＝76kN/m2水突力為：Pw＝γm（9－h(huán)）則需滿足安全系數(shù)為：76/[10×（9－h(huán)）]≥1.2，解得：h≥2.67m≈2.7m。[單選題]9.基坑坑底下有承壓含水層，如圖所示，已知不透水層土的天然重度γ＝20kN/m3，水的重度γw＝10kN/m3，如要求基坑底抗突涌穩(wěn)定系數(shù)K不小于1.1，則基坑開(kāi)挖深度h不得大于()m。[2004年真題]題9圖承壓含水層A.7.5B.8.3C.9.0D.9.5正確答案：B參考解析：根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2011）附錄W第W.0.1條規(guī)定，驗(yàn)算基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)滿足：γw（t＋Δt）/pw≥1.1式中，γw為透水層以上土的飽和重度；t＋Δt為透水層頂面距基坑底面的深度；pw為含水層水壓力。又因?yàn)楹畬铀畨毫w＝（16－2）×10＝140kPa，則有：t≥1.1pw/γw－Δt＝1.1×140/20－2＝5.7m故可得：h≤14－5.7＝8.3m。[單選題]10.在水平均質(zhì)具有潛水自由面的含水層中進(jìn)行單孔抽水試驗(yàn)如圖所示，已知水井半徑rw＝0.15m，影響半徑R0＝60m，含水層厚度H0＝10m，水位降深sw＝3.0m，滲透系數(shù)k＝25m/d，流量最接近下列()m3/d。題10圖A.572B.669C.737D.953正確答案：B參考解析：根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012）附錄E第E.0.1條規(guī)定，計(jì)算如下：式中，Q為基坑降水總涌水量（m3/d）；k為滲透系數(shù)（m/d）；H為潛水含水層厚度（m）；sw為基坑地下水位降深（m）；R0為降水影響半徑（m）；rw為基坑等效半徑（m），可按計(jì)算；A為基坑面積（m2）故可得：[單選題]11.壩基由各向異性的三層水平土層組成。土層a、b、c厚度分別為8m、5m、7m；垂直和水平的滲透系數(shù)分別是kav＝0.010m/s，kah＝0.040m/s；kbv＝0.020m/s，kbh＝0.050m/s；kcv＝0.030m/s，kch＝0.090m/s。水垂直、平行于土層層面滲流時(shí)，三土層的平均滲透系數(shù)分別為kvave、khave，則平均滲透系數(shù)的數(shù)值近似為()。A.kvave＝0.0734m/s；khave＝0.1562m/sB.kvave＝0.0008m/s；khave＝0.0006m/sC.kvave＝0.0156m/s；khave＝0.0600m/sD.kvave＝0.0087m/s；khave＝0.0600m/s正確答案：C參考解析：具體計(jì)算如下：①當(dāng)水垂直于土層層面滲流時(shí)，土層平均滲透系數(shù)為kvave，計(jì)算公式為：代入數(shù)據(jù)得：.②當(dāng)水平行于土層層面滲流時(shí)，土層平均滲透系數(shù)為khave，計(jì)算公式為：代入數(shù)據(jù)得：[單選題]12.地下水位由距地面2m，下降到距地面20m的軟黏土層頂面，從而引起軟黏土層的壓縮，如圖所示。在軟黏土層的中點(diǎn)A取土樣，試驗(yàn)得到壓縮系數(shù)a＝0.6MPa－1，在地下水位開(kāi)始下降時(shí)，A點(diǎn)的初始孔隙比e0＝1.0。軟黏土層的最終壓縮量為()mm。題12圖A.224.5B.243.2C.292.5D.333.9正確答案：B參考解析：根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012）第7.5.1條規(guī)定，降水引起的地層壓縮變形量可按下式計(jì)算：式中，ψw為沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，應(yīng)根據(jù)地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)取值，無(wú)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，宜取ψw＝1。對(duì)于題中單層壓縮性土，公式可簡(jiǎn)化為：s＝（Δσ/Es）H。軟黏土層的壓縮是由于地下水位下降引起有效應(yīng)力增加，產(chǎn)生附加應(yīng)力。在軟黏土層頂面以下，該附加應(yīng)力為一常量。取A點(diǎn)，計(jì)算土的壓縮模量為：Es＝（1＋e0）/a＝（1＋1）/0.6＝3.33MPa。地下水位下降前，軟黏土層頂面處的豎直方向的有效應(yīng)力為：p0＝∑γi′hi＝1.9×10×2＋（2.0－1）×10×18＝218kPa水位下降后，軟黏土層頂面處豎直方向的有效應(yīng)力為：p1＝∑γi′hi＝1.9×10×20＝380kPa因?yàn)榈叵滤幌陆狄鸬母郊討?yīng)力為：Δp＝p1－p0＝380－218＝162kPa在整個(gè)軟黏土層內(nèi)，該附加應(yīng)力都是相同的。則軟黏土的最終壓縮量為：s＝（Δp/Es）H＝162/3.33×5＝243.2mm[單選題]13.如圖所示為某地基土層剖面圖。根據(jù)測(cè)壓管中