本發(fā)明涉及工程施工降水成孔/井后所采用的降水方法，尤其是涉及一種超聲波變頻復合降水方法。

背景技術：

在工程施工中，當?shù)叵滤桓哂诠こ淌┕ぷ鳂I(yè)面時，需要采用一定的方法來降低地下水位，滿足干地施工作業(yè)的要求，保證工程施工質量。工程在施工期間需要進行降水作業(yè)時，其采取的手段有多種，如輕型井點法、管井法或明溝抽排法等。這些降水方法形式單一、適應性較低、降水時間較長，每種方法只能針對某些地層結構，其降水效果還受孔或井的施工質量影響很大。如輕型井點法的降水深度有限且占用一定的施工場地、管井法適用于地層結構單一的中細顆粒地層等。

目前，所有工程施工降水采用的方法均是依靠地層中水體在一定的水力梯度下在孔隙間的自然流動，因此流動速率較小，并且流動速率受地層顆粒組成及結構的均勻性影響。特別是在粘性土地層中進行施工降水作業(yè)時，要想滿足工程施工降水的時效性，即時間短、效果好，必須增大地層中水體的流動速度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種降水效果好、時間短、效率高且不受地層結構限制和鑿孔/井時質量影響的超聲波變頻復合降水方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術方案：

本發(fā)明所述的超聲波變頻復合降水方法，包括下述施工步驟：

第一步、在需要進行降水處理的地域開設抽水井和發(fā)射井；

第二步、在所述發(fā)射井內設置垂直升降裝置，通過該升降裝置將超聲波發(fā)生器放置于發(fā)射井內地下水位線以下位置，所述超聲波發(fā)生器通過電纜與發(fā)射井外的脈沖信號控制裝置相連接，然后將發(fā)射井頂部密封；

第三步、在所述抽水井內設置垂直升降裝置，通過該升降裝置將潛水泵放置于抽水井內地下水位線以下位置，將所述潛水泵的排水管和電源線引至抽水井外，并在抽水井內地下水位線以上的空腔內設置導氣管，將所述導氣管與抽水井外的抽真空裝置相連接，然后將抽水井頂部密封；

第四步、啟動所述抽真空裝置將抽水井內地下水位線以上空腔內的空氣抽出使所述空腔內相對真空度保持在－90～－100Kpa之間；然后開啟所述潛水泵將抽水井內的地下水體抽出井外；當抽水井和發(fā)射井內的地下水位不再持續(xù)下降，即抽水井和發(fā)射井內的地下水位達到一個動態(tài)平衡時，啟動所述脈沖信號控制裝置向所述超聲波發(fā)生器發(fā)送超聲波脈沖信號，驅動超聲波發(fā)生器產生縱波在周圍地層內形成縱波場，在縱波傳播過程中推動地層孔隙中水體順縱波傳播方向流動到抽水井內，再由潛水泵通過排水管把水體抽排至地面；

第五步、依次在其它預定的位置重復第一步至第五步，達到疏干地層中的孔隙水目的。

所述超聲波發(fā)生器的振蕩頻率與所述脈沖信號控制裝置所發(fā)送的超聲波脈沖信號頻率一致，該頻率值根據(jù)需要進行降水處理地域的地層特性參數(shù)計算所得；超聲波發(fā)生器的形狀為長方形板狀體、半圓體、圓柱體或點片線狀體。

本發(fā)明優(yōu)點在于設計原理科學、設備結構簡單、成本低、降水工作效率高。由于超聲波發(fā)生器所發(fā)射的縱波在飽水地層傳播過程中具有壓縮推動特性、空化作用、降粘作用等，使得處于縱波場內地層中的水體更易于在孔隙通道內沿縱波傳播方向流動，成倍的快速增大水體的單向流動速度，由發(fā)射井一側流向抽水井內，即抽水井的排水量增大，加快了地層的疏干速率，從而縮短了工程施工降水時間，提高了降水效率。

附圖說明

圖1是實施本發(fā)明方法的設備布置示意圖。

圖2是本發(fā)明所述垂直升降裝置的俯視結構示意圖。

具體實施方式

如圖1-2所示，本發(fā)明所述的超聲波變頻復合降水方法，按照下述步驟進行：（下述抽水井和發(fā)射井為多個，為便于描述，以下以一個抽水井和一個發(fā)射井為例進行描述。）

第一步、在需要進行降水處理的地域開設抽水井1和發(fā)射井2；超聲波發(fā)生器的振蕩頻率與脈沖信號控制裝置所發(fā)送的超聲波脈沖信號頻率一致，該頻率值根據(jù)需要進行降水處理地域的地層特性參數(shù)計算所得；超聲波發(fā)生器的形狀根據(jù)實際需要，可選擇為長方形板狀體、半圓體、圓柱體或點片線狀體；

第二步、在所述發(fā)射井2內設置第一垂直升降裝置，通過第一升降裝置將超聲波發(fā)生器3放置于發(fā)射井2內地下水位線4以下位置，將所述超聲波發(fā)生器3通過電纜5與發(fā)射井2外的脈沖信號控制裝置6相連接，然后將發(fā)射井2頂部密封；

第三步、在所述抽水井1內設置第二垂直升降裝置，通過第二升降裝置將潛水泵7放置于抽水井1內地下水位線8以下位置，將所述潛水泵7的排水管9和電源線引至抽水井1外，并在抽水井1內地下水位線8以上的空腔10內設置導氣管11，將所述導氣管11與抽水井1外的抽真空裝置12相連接，然后將抽水井1頂部密封；

第四步、啟動所述抽真空裝置12將抽水井1內地下水位線8以上空腔10內的空氣抽出使所述空腔10內相對真空度保持在－90～－100Kpa之間；然后開啟所述潛水泵7將抽水井1內的地下水體抽出井外；當抽水井1和發(fā)射井2內的地下水位不再持續(xù)下降，即抽水井1和發(fā)射井2內的地下水位線13達到一個動態(tài)平衡時，啟動所述脈沖信號控制裝置6向所述超聲波發(fā)生器3發(fā)送超聲波脈沖信號驅動超聲波發(fā)生器3產生縱波14，在周圍地層內形成縱波場，在縱波14傳播過程中推動地層孔隙中水體順縱波14傳播方向流動到抽水井1內，再由潛水泵7通過排水管9把水體抽排至地面；

第五步、依次在其它預定的位置重復第一步至第五步，達到疏干地層中的孔隙水目的。

所述超聲波發(fā)生器3的振蕩頻率與所述脈沖信號控制裝置6所發(fā)送的超聲波脈沖信號頻率一致，該頻率值根據(jù)需要進行降水處理地域的地層特性參數(shù)計算所得，即：

式中：為流體靜態(tài)密度，kg/m³；為密度變化量，kg/m³；p為液體中的聲壓，Pa；u為位移速度，m/s；x為振動波傳播距離，m；t為時間，s；C₀為液體中的聲速，m/s；為液體在地層內的滲流速度，m/s；為阻力系數(shù)；超聲波發(fā)生器3的形狀為長方形板狀體、半圓體、圓柱體或點片線狀體。

所述第一垂直升降裝置和第二垂直升降裝置結構相同，由上支撐環(huán)、下支撐環(huán)，和連接所述上、下支撐環(huán)的立桿15組成；上支撐環(huán)和下支撐環(huán)結構相同，如圖2所示，由內環(huán)16、外環(huán)17和連接所述內、外環(huán)16、17的橫桿18、以及沿周向均布設置在外環(huán)17上的多個滾輪19組成，所述立桿15的上、下兩端分別與上支撐環(huán)和下支撐環(huán)的內環(huán)16連接。使用時，將第一、第二垂直升降裝置通過吊繩放置于抽水井1和發(fā)射井2內即可。