土木工程師（巖土）2025年地下水控制技術(shù)試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。下列選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題意）1.在地下水控制中，達(dá)西定律主要描述的是（）。A.地下水在重力作用下的運(yùn)動規(guī)律B.地下水在毛管力作用下的運(yùn)動規(guī)律C.地下水滲流速度與水力梯度之間的線性關(guān)系D.地下水對土體強(qiáng)度的影響2.對于滲透系數(shù)較小的飽和粘性土，其滲流主要受到（）控制。A.重力B.毛管力C.滲透路徑長度D.土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度3.在基坑降水設(shè)計(jì)中，確定降水井?dāng)?shù)量和間距的主要依據(jù)是（）。A.降水井的出水能力B.要求降低的地下水位深度C.基坑開挖范圍和形狀D.地下水滲透系數(shù)的大小4.噴射井點(diǎn)系統(tǒng)與輕型井點(diǎn)系統(tǒng)相比，其主要優(yōu)勢在于（）。A.降水深度更大B.適用于所有土層C.設(shè)備安裝更簡單D.單井出水量更小5.適用于滲透系數(shù)較大、降水深度較深的基坑地下水控制的降水方法是（）。A.輕型井點(diǎn)B.噴射井點(diǎn)C.管井點(diǎn)D.深井降水6.地下連續(xù)墻作為隔水帷幕，其主要優(yōu)點(diǎn)不包括（）。A.防滲性能好B.可以作為主體結(jié)構(gòu)的一部分C.施工對周邊環(huán)境影響小D.單位面積造價低7.高壓旋噴樁與普通旋噴樁相比，其主要特點(diǎn)是（）。A.適用于所有地質(zhì)條件B.增大了噴射流的速度和壓力，提高了樁體強(qiáng)度和直徑C.施工速度更慢D.防滲效果更差8.在基坑開挖過程中，若降水導(dǎo)致基坑周邊地面沉降過大，可以采取的應(yīng)急或輔助措施包括（）。A.增加降水井?dāng)?shù)量B.加快開挖速度C.在基坑外進(jìn)行回灌D.減少基坑開挖深度9.用于防止地下水滲入地下室或隧道結(jié)構(gòu)的防水層，通常要求其具有（）。A.較高的強(qiáng)度和剛度B.良好的耐腐蝕性和耐久性C.透水性和排水性D.自愈能力10.地下水控制技術(shù)方案比選時，除了技術(shù)可行性外，通常還需要考慮的主要因素有（）。A.工程進(jìn)度B.經(jīng)濟(jì)成本C.環(huán)境影響D.以上都是二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述地下水控制的主要目的及其對基坑工程安全的影響。2.簡述輕型井點(diǎn)降水系統(tǒng)的組成及其工作原理。3.簡述水泥土攪拌樁（深層攪拌樁）作為隔水帷幕的適用條件。4.簡述基坑降水過程中可能引發(fā)的主要環(huán)境問題及其防治措施。5.簡述地下連續(xù)墻施工過程中需要進(jìn)行監(jiān)測的主要項(xiàng)目及其目的。三、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某基坑開挖深度6m，基礎(chǔ)埋深1.5m。場地土層分布：地表為1.5m厚粘土（滲透系數(shù)k1=1.0×10^-6cm/s），其下為8m厚砂土（滲透系數(shù)k2=50cm/s），再下為不透水層。要求基坑底面以下0.5m處的水位低于坑底1m?，F(xiàn)場條件允許設(shè)置井點(diǎn)降水，井點(diǎn)間距1.2m。試計(jì)算：（1）需要降低的地下水位的深度；（2）若采用輕型井點(diǎn)，估算所需井點(diǎn)數(shù)（不考慮井點(diǎn)影響半徑）。2.某基坑采用水泥土攪拌樁形成隔水帷幕，樁徑0.6m，樁中心距0.8m，樁長10m，水泥土攪拌樁的滲透系數(shù)要求小于1.0×10^-6cm/s。已知坑外地下水位高程為+5.0m，坑內(nèi)開挖后地下水位降至-2.0m。試估算該隔水帷幕的防滲性能是否滿足要求？（提示：可簡化為計(jì)算單根樁及樁間帶的等效滲透系數(shù)，并與要求值比較。）四、論述題（15分）某城市新建一棟高層建筑，基坑開挖深度8m，位于飽和粘性土層中，滲透系數(shù)約為5×10^-5cm/s?；又苓叚h(huán)境條件復(fù)雜：東側(cè)緊鄰既有道路，距基坑邊約6m；南側(cè)有地下管線，距基坑邊約3m；北側(cè)和西側(cè)均為空地，距基坑邊約10m。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，地下水位埋深約1.0m。請論述在制定該基坑地下水控制方案時，應(yīng)考慮哪些因素？并簡述可能會采用的技術(shù)方案組合及其選擇理由。試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.B3.B4.A5.D6.D7.B8.C9.B10.D二、簡答題1.目的：控制地下水位標(biāo)高，使其低于基坑開挖面以下一定深度，防止基坑涌水、涌砂，保證基坑邊坡和基底的穩(wěn)定，為基坑開挖和基礎(chǔ)施工提供安全干燥的環(huán)境。影響：合理的地下水控制是確?；庸こ贪踩?、順利進(jìn)行的關(guān)鍵措施。不當(dāng)或失敗的地下水控制會導(dǎo)致基坑失穩(wěn)、涌水涌砂、地面沉降、周邊環(huán)境受損等嚴(yán)重后果，甚至造成工程事故。2.組成：包括設(shè)置在基坑周邊的井點(diǎn)管、彎聯(lián)管、總管、水泵（通常為離心泵）以及連接管路和排水溝等。原理：利用水泵抽水，通過總管和彎聯(lián)管將地下水從井點(diǎn)管抽出，形成降水漏斗，使基坑內(nèi)和周邊地下水位降低到所需標(biāo)高。輕型井點(diǎn)是通過在井點(diǎn)管周圍設(shè)置濾管，利用水泵形成的真空吸力將地下水通過濾管吸入井點(diǎn)管并抽出。3.適用條件：適用于滲透系數(shù)不太大（一般<1.0m/d或1.0×10^-4cm/s）、含水量不很高的粘性土、粉質(zhì)粘土、粉土等地層。當(dāng)土層滲透系數(shù)過大時，單靠攪拌樁難以形成有效的防滲帷幕，此時常需配合其他止水措施（如高壓旋噴樁、截水帷幕等）使用?；由疃炔灰诉^大。4.主要環(huán)境問題：基坑降水導(dǎo)致周邊地下水位下降，引起基坑周邊地面沉降、建筑物開裂或傾斜、地下管線變形破壞、附近井泉干涸等。防治措施：優(yōu)化降水方案，盡量采用分層降水或分區(qū)降水；在基坑外設(shè)置回灌井點(diǎn)或回灌溝進(jìn)行地下水回補(bǔ)；加強(qiáng)降水過程及周邊環(huán)境的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況；對臨近的建筑物和管線進(jìn)行預(yù)加固或采取保護(hù)措施。5.監(jiān)測項(xiàng)目：基坑周邊地面沉降、建筑物傾斜、地下管線變形、基坑位移（水平位移、垂直位移）、支撐軸力、地下水位變化等。目的：監(jiān)測數(shù)據(jù)可以反映基坑開挖和地下水控制過程中的變形和穩(wěn)定狀況，判斷基坑是否處于安全狀態(tài)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)和方案的合理性，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取應(yīng)急措施，確保工程安全。三、計(jì)算題1.解：（1）基坑底面高程=-6m-1.5m=-7.5m。要求降低的地下水位深度=1m。需要降低的地下水位的深度=基坑底面高程-要求的地下水位標(biāo)高=-7.5m-(-2m-1m)=-7.5m+3m=4.5m。即要求將地下水位降低至-4.5m（相對于基坑底面以上1.5m處）。（2）基坑面積（簡化為矩形）A=假設(shè)長L×寬B（單位：m2），井點(diǎn)管數(shù)量N=A/(π*r2*n)，其中r為井點(diǎn)影響半徑（m），n為井點(diǎn)間距（m=1.2m）。降水漏斗半徑R≈r。要求的降水深度S=4.5m。對于輕型井點(diǎn)，一般經(jīng)驗(yàn)公式S≈(H-h)/(M+n)，其中H為含水層厚度，h為原地下水位深度，M為土層以上覆蓋不透水層或很厚粘土層的厚度，n為井點(diǎn)數(shù)量。本題中，H≈8m（砂土層），h=1.0m，M≈1.5m（粘土層）。代入經(jīng)驗(yàn)公式估算：4.5≈(8-1)/(1.5+n*1.2)=>4.5*(1.5+1.2n)≈7=>6.75+5.4n≈7=>5.4n≈0.25=>n≈0.046。此經(jīng)驗(yàn)公式估算結(jié)果與間距1.2m矛盾，表明直接用此公式估算井點(diǎn)數(shù)量在此簡化條件下不適用或需要修正。更準(zhǔn)確的方法應(yīng)基于滲流理論計(jì)算涌水量和單井出水量，進(jìn)而確定井點(diǎn)數(shù)量和間距。此處按經(jīng)驗(yàn)公式估算存在明顯不合理，實(shí)際設(shè)計(jì)中需進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。若題目僅要求估算數(shù)量，則應(yīng)說明簡化模型和假設(shè)的局限性。為完成題目，假設(shè)井點(diǎn)影響半徑較大或采用井距小于1.2m（如0.8m），則N=A/(π*(0.8/2)2*1.2)=A/(π*0.16*1.2)=A/(0.603A)≈1.66A。若基坑面積假設(shè)為10mx10m=100m2，則N≈1.66*100=166個。需注意，此結(jié)果基于假設(shè)且與題設(shè)條件（n=1.2m）矛盾，僅為形式上完成計(jì)算。更合理的做法是指出經(jīng)驗(yàn)公式在此直接應(yīng)用不適用，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)滲流計(jì)算。（修正思路）：理論上，應(yīng)使用滲流理論計(jì)算涌水量Q=k*A*i，其中i=(h1-h2)/L，L為滲流路徑長度。再根據(jù)單井出水量q計(jì)算井點(diǎn)數(shù)N=Q/q。但題目未給出足夠參數(shù)（如L,q,井點(diǎn)影響半徑R）進(jìn)行精確計(jì)算。簡化計(jì)算可用經(jīng)驗(yàn)公式或估算，但需明確其局限性。此處按經(jīng)驗(yàn)公式估算并說明問題：若假設(shè)井點(diǎn)影響半徑R足夠大，使得實(shí)際井點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)大于按間距1.2m簡單排列的數(shù)量，則N大致與基坑周邊長度成正比。周邊長度約2(L+B)，N≈C*2(L+B)，C為與井距、影響半徑相關(guān)的系數(shù)。若取C≈5（較粗略估計(jì)），L+B≈40m，則N≈200個。再次強(qiáng)調(diào)，此為非常粗略的估算。最終答案（基于題目要求和常見題型，給出一個量級范圍，并強(qiáng)調(diào)需詳細(xì)計(jì)算）：所需井點(diǎn)數(shù)約為150-200個（此為基于經(jīng)驗(yàn)估算，實(shí)際工程需詳細(xì)計(jì)算確定）。2.解：隔水帷幕頂部高程=坑外水位高程=+5.0m。隔水帷幕底部高程=坑內(nèi)水位高程-樁長=-2.0m-10m=-12.0m。帷幕底部埋深=-12.0m-(-5.0m)=7.0m。假設(shè)水泥土攪拌樁呈連續(xù)墻狀，其等效滲透系數(shù)Ke要求<1.0×10^-6cm/s=1.0×10^-4m/d。假設(shè)樁間土（砂土）的滲透系數(shù)為k0=50cm/s=4.17m/d。樁徑d=0.6m。樁間土的平均水力梯度i=(坑外水位-坑內(nèi)水位)/(帷幕底部埋深)=(5.0-(-2.0))/7.0=7.0/7.0=1.0。簡化計(jì)算：假設(shè)帷幕為連續(xù)墻，水主要通過樁間土滲流。等效滲透系數(shù)Ke≈k0*(d/S)*n，其中S為樁中心距，n為樁的孔隙率（對于非完全連續(xù)的樁墻，n<1，若假設(shè)樁心距為S=0.8m，樁墻接近連續(xù)時n可取接近1或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算，此處簡化計(jì)算不考慮n或假設(shè)n=1，即考慮最不利情況樁間透水）。更簡單的對比方法是計(jì)算水力梯度下的滲透流量，若帷幕能有效阻隔，則通過帷幕的總流量應(yīng)遠(yuǎn)小于允許值。另一種思路是估算帷幕厚度范圍內(nèi)的等效水力梯度，若帷幕能有效阻隔，則即使考慮樁間滲流，總水力梯度也不會導(dǎo)致過大滲流量。帷幕厚度范圍內(nèi)的水力梯度平均值≈1.0。假設(shè)滲透系數(shù)為k0=4.17m/d的砂土在1.0水力梯度下的滲透流量密度q=k0*i=4.17m/d*1.0=4.17m/d。要求水泥土帷幕的滲透系數(shù)Ke<1.0×10^-4m/d。比較：通過砂土的滲透流量密度q(4.17m/d)遠(yuǎn)大于要求的水泥土帷幕滲透系數(shù)Ke(1.0×10^-4m/d)。結(jié)論：僅從滲透系數(shù)大小比較，該水泥土攪拌樁隔水帷幕的防滲性能不能滿足要求（按簡化估算）。實(shí)際工程中，水泥土攪拌樁的滲透系數(shù)受水泥摻量、攪拌均勻性等多種因素影響，會遠(yuǎn)小于原狀土的滲透系數(shù)，且樁墻的連續(xù)性也會影響實(shí)際水力梯度。需要通過室內(nèi)試驗(yàn)或現(xiàn)場試驗(yàn)確定水泥土的實(shí)際滲透系數(shù)，并結(jié)合樁墻的連續(xù)性、界面滲流等因素進(jìn)行綜合評估。如果水泥土強(qiáng)度和滲透系數(shù)能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且樁墻連續(xù)性較好，則理論上是可以滿足防滲要求的。四、論述題在制定該基坑地下水控制方案時，應(yīng)考慮以下主要因素：1.工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件：包括土層分布、各層土的物理力學(xué)性質(zhì)和滲透系數(shù)、地下水位及其變化規(guī)律、含水層厚度、補(bǔ)給來源等。本題中主要土層為滲透系數(shù)5×10^-5cm/s的飽和粘性土，這是選擇降水方法（如井點(diǎn)）和評估其效果的基礎(chǔ)。2.基坑工程條件：包括基坑開挖深度、平面尺寸和形狀、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式等。本題開挖深度8m，需要選擇能形成足夠深度降水和止水帷幕的方法。3.周邊環(huán)境條件：這是最關(guān)鍵的因素之一。本題東側(cè)緊鄰道路（6m），南側(cè)有管線（3m），周邊環(huán)境敏感度高。方案必須嚴(yán)格控制降水引起的地面沉降和位移，確保不影響道路使用和管線安全。北側(cè)和西側(cè)空地相對寬松，但仍需考慮影響。4.技術(shù)可行性：選擇的地下水控制技術(shù)應(yīng)適用于現(xiàn)場條件，且施工設(shè)備、技術(shù)力量能夠滿足要求。5.經(jīng)濟(jì)合理性：不同技術(shù)方案的成本差異可能很大，需要在滿足技術(shù)要求的前提下，選擇綜合成本最低的方案。6.安全與環(huán)保要求：方案應(yīng)確保施工和運(yùn)行安全，并采取措施減少對環(huán)境（特別是周邊環(huán)境）的不利影響?？赡懿捎玫募夹g(shù)方案組合及其選擇理由：1.降水+隔水帷幕組合：這是處理此類工程的常用方案。*降水：由于基坑較深（8m），且位于飽和粘性土中，必須進(jìn)行基坑降水，以降低坑底以下水位，保證開挖和基礎(chǔ)施工?？刹捎镁c(diǎn)降水系統(tǒng)（如噴射井點(diǎn)，因其降水深度可能更大），從坑內(nèi)或坑外設(shè)置降水井點(diǎn)，將地下水位降至坑底以下安全距離（如2-3m）。選擇噴射井點(diǎn)可能更合適，因?yàn)殚_挖深度較大。同時，降水應(yīng)分層、分區(qū)進(jìn)行，避免對周邊環(huán)境造成過大影響。*隔水帷幕：由于基坑較深，且周邊環(huán)境敏感（特別是南側(cè)管線），僅靠降水可能無法完全控制變形，且降水對周邊環(huán)境影響較大。需要在基坑底部