考虑初始水力坡度和层间补给的降水引起地面沉降研究

发布时间：2017-12-25 08:08

  本文关键词：考虑初始水力坡度和层间补给的降水引起地面沉降研究　出处：《中国建筑科学研究院》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：降水是基坑工程中最常用的地下水控制措施,目的是保证施工时基坑面以上无地下水渗流,但在有些地质条件和周边环境条件下会引起基坑周边发生地面沉降,可能对临近建筑和管线等设施造成破坏,引起严重的后果。预测降水引起的地面沉降已成为工程界面临的一项重要课题。实际工程中的地层为层状地层,常常是含水层和弱透水层交互存在,所以采用基于裘布依假定的降水计算方法不能反映地下水在层状地层的真实渗流状态。另外黏性土中可能存在的初始水力坡度会改变降水后黏性土的孔压消散程度及消散深度,进而会减弱黏性土层的固结压缩变形。目前的基坑降水引起地面沉降的计算方法还没有考虑以上因素的影响。本文通过自主研制的渗流模型箱开展了不同弱透水夹层的层状含水层渗流试验,研究了夹层渗透性、水头差及含水层厚度等因素对层状含水层渗流场的影响。采用VB.net语言编制了层状含水层的二维剖面有限元分析程序,并与经典方法及试验结果进行了对比。通过GDS固结仪研究了不同土的初始水力坡度问题。提出了基于渗流场分析和考虑初始水力坡度的降水引起地面沉降计算方法。本文主要研究成果如下：(1)通过考虑层间渗流的有限元方法、经典方法计算的自由水面线与实测结果对比表明,考虑层间渗流的有限元方法与试验结果吻合程度较高,而经典方法只在某些特定条件下才具有足够的精度。说明考虑层间渗流补给的有限元方法更适用于实际工程降水的渗流计算。(2)提出基于渗流场分析和考虑初始水力坡度的降水引起地面沉降计算方法。工程实例计算结果表明考虑初始水力坡度方法计算的黏性土的沉降量明显小于经典方法的计算结果,初始水力坡度越大,黏性土层厚度越大,则减小越显著。(3)GDS固结仪渗透试验结果证明黏性土中存在初始水力坡度。初始水力坡度的数值主要受土类和孔压大小的影响。(4)弱透水层的渗透性对相邻上含水层水面线和下含水层的水头线均有影响。含水层与弱透水层渗透系数之比越大,则上含水层水面线越高,而下含水层水头线越低。(5)上含水层厚度越小,则水面线越容易出现“断流”现象。当上含水层水面线出现“断流”现象时,不同上含水层厚度对应的水面线近似为平行线。上含水层厚度越大,则越容易出现“疏不干”现象。(6)当水位高于弱透水层顶板时,夹层土性对渗流场的水头分布影响较小,各种土性的夹层条件下渗流场的形态与均质土基本接近。当水位降深低于弱透水层底板时,水头差越大,弱透水层土性对渗流场的影响也就越大。
【学位授予单位】：中国建筑科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU433
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本文编号：1332013