长沙轨道交通1号线对白沙古井的影响研究

论文摘要

随着我国经济的高速发展、城市化进程的加快和城市人口及车辆的急剧增长,城市交通问题日益突出,发展城市轨道交通是解决城市交通问题最有效的途径之一。近些年来,我国的城市轨道交通正蓬勃发展,很多城市正在建设和即将建设城市轨道交通,城市轨道交通的建设不可避免地对本就脆弱的城市地下水环境造成影响,由于该影响具有隐蔽性和时滞性,对它的研究并不多见。但是随着国家环境保护力度的加强,人们关注的焦点已逐渐从地下水对轨道交通工程的影响转变为轨道交通工程对地下水的影响。“长沙轨道交通1号线”是提升长沙市形象的重点工程,不仅能加速促进长株潭城市一体化建设进程,而且能缓解长沙市地面交通压力,推动长沙市的经济发展。但1号线中段通过白沙井含水层,并从白沙古井旁经过,它的建设会不会使得白沙古井断流,或者水量变小、水质变差已经成为人们争论的问题。本文在实地调查和既有工程综合分析的基础上对拟建长沙轨道交通1号线可能对白沙古井造成的影响进行了研究,并对重点研究对象侯家塘车站进行了数值模拟,提出了相应的地下水控制措施,为白沙古井的保护提供了一定的依据。具体研究内容及主要成果如下:1.根据长沙市区基础地质条件和水文地质条件,将长沙市划为四个水文地质分区,具有历史和文化价值的白沙古井位于Ⅲ级阶地水文地质单元,出露于湘江古河道沉积而成的白沙井层,水流补给方向为南—南东方向。长沙轨道交通1号线对白沙古井的影响与其线路分布和铺设深度有关,城南路站虽离白沙古井较近,但其没有位于白沙古井的来水方向,且位于Ⅱ级阶地水文地质单元,所以主要研究对象为侯家塘车站、南湖路车站以及区间隧道(城南路站—南湖路站)。2.区间隧道(城南路站—南湖路站)位于白沙井组含水层以下的白垩系隔水层且采用盾构法施工,对白沙古井的水量和水质影响较小。侯家塘车站和南湖路车站均位于白沙古井的来水方向,阻碍了白沙古井的补给,减少了过水断面,运营期间会造成地下水壅高,但壅高程度很小;同时两者也揭露了含水层白沙井层,其施工期间要进行大面积的人工降水,但由于设置了止水帷幕,所以对地下水的影响只发生在围护结构内,对白沙古井的水量和水质影响也较小。3.运用三维数值模拟软件Visual Modflow模拟不同施工方法开挖侯家塘车站和车站建成后对白沙古井的影响。结果如下:1)放坡明挖法施工会形成明显的降落漏斗,且影响范围比较大一直持续到白沙古井附近;围护结构设置为止水帷幕的施工法,地下水位的下降只发生在围护结构内,周围的地下水位均不发生变化;降灌结合的施工法减少了回灌井外侧地下水的流失,使得白沙古井地下水位基本保持不变。2)车站建成后,车站结构对地下水的“拦截”必将导致迎水面地下水位的抬升和背水面地下水位的下降,但是这种拦截宽度很小,与车站的宽度基本一致,地下水壅高程度较小,为0.103m。4.为了保护白沙古井,应严格按照矿产资源法对白沙古井进行管理,并慎重选择车站基坑地下水控制方案,高度重视并做好白沙古井水量和水质的监测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 地铁工程对地下水环境的影响
• 1.2.2 基坑降水方法及环境保护措施
• 1.2.3 地下水数值模拟研究现状与发展趋势
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 研究区环境地质条件
• 2.1 自然地理概况
• 2.1.1 地形、地貌
• 2.1.2 气象水文
• 2.2 基础地质条件
• 2.2.1 基底构造及其对第四系厚度的控制
• 2.2.2 地层岩性
• 2.3 水文地质条件
• 2.3.1 地下水的类型及特征
• 2.3.2 地下水的补给、径流与排泄
• 2.3.3 地下水动态特征
• 2.3.4 地下水开发利用情况
• 2.3.5 水文地质分区概述
• 第3章 长沙轨道交通1 号线对白沙古井地下水环境影响的初步分析
• 3.1 长沙轨道交通1 号线工程概况
• 3.2 白沙古井水文地质条件概述
• 3.2.1 白沙古井形成条件
• 3.2.2 白沙井动态变化
• 3.3 长沙轨道交通1 号线与白沙古井的关系
• 3.4 既有工程对白沙古井的影响综述
• 3.4.1 工程抽排水简况
• 3.4.2 白沙古井水质、水量变化情况
• 3.5 长沙轨道交通1 号线对白沙古井地下水水量的影响分析
• 3.5.1 施工期疏干降水对白沙古井地下水的影响分析
• 3.5.2 运营期车站和隧道结构对白沙古井地下水的影响分析
• 3.6 长沙轨道交通1 号线对白沙古井水质的影响分析
• 第4章 侯家塘车站对白沙古井地下水环境影响的数值模拟分析
• 4.1 侯家塘车站的概况
• 4.1.1 侯家塘车站工程概况及工程环境
• 4.1.2 侯家塘车站无围护结构的开挖
• 4.1.3 侯家塘车站有围护结构的开挖
• 4.2 数学模型的建立及验证
• 4.2.1 水文地质概念模型
• 4.2.2 地下水渗流数学模型
• 4.2.3 参数取值及分区
• 4.2.4 模拟工况
• 4.2.5 模型校验
• 4.3 工况1 放坡明挖
• 4.4 工况2 加钻孔灌注桩及止水帷幕明挖
• 4.5 工况3 结合回灌的明挖
• 4.6 工况4 车站建成后
• 第5章 白沙古井地下水保护研究
• 5.1 保护白沙古井的相关规定
• 5.2 白沙古井地下水控制措施
• 5.2.1 围护结构
• 5.2.2 回灌技术
• 5.3 保护白沙古井的具体办法
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果