深基坑降水引起地面沉降的機理

基坑降水引起周邊土體沉降

讀書筆記在降水施工中，由于大量抽取地下水，使地下水位快速大幅度下降，從而在含水層中產(chǎn)生兩種壓縮作用：一是含水層孔隙水壓力降低而壓密；二是相對隔水的粘性土釋水壓縮固結(jié)。由砂性土組成的含水層由于孔隙水壓力降低而產(chǎn)生的顆粒間被壓縮，是屬彈性變形，彈性變形速度快、沉降量小，具有水位恢復(fù)后可全部回彈的特點；而粘性土層釋水后產(chǎn)生的壓縮固結(jié)是塑性變形，速度慢，沉降量較大，水位恢復(fù)后回彈量很小，地面變形顯著。深基坑降水引起地面沉降的機理分析xxx對于砂性土含水層來說，其介質(zhì)是由砂顆粒和液體水兩部分組成。如果顆粒之間的孔隙相互連通而又充滿水，則孔隙中的水服從靜水壓力分布規(guī)律。這種由孔隙水傳遞的應(yīng)力稱之為孔隙水壓力。在含水層中的任意一點，由靜水各方向產(chǎn)生的壓力相等，孔隙水壓力只能壓縮砂顆粒本身，不能使砂顆粒產(chǎn)生位移，而顆粒本身的壓縮量是可以忽略不計的，即孔隙水壓力是不可能引起含水層變形的。抽水過程中，由于水的排出導(dǎo)致地下水位下降，使砂顆粒骨架承受的有效應(yīng)力增加，致使砂顆粒之間排列更趨緊密，當這種排列緊密的砂顆粒厚度特別大時該層變形量就會很大，從而會在短時間內(nèi)引起地面沉降；如果停止抽水，含水層地下水位會很快恢復(fù)到原來位置，孔隙水壓力也恢復(fù)到原來狀態(tài)，顆粒骨架所承受的有效應(yīng)力又重新下降到原有水平，顆粒問排列也恢復(fù)到原來狀態(tài)，這時地面沉降得以恢復(fù)。當降水場地含水層中夾粘性土時，由于地下水位下降較快，而其中靠近上部相對隔水的粘性土滲透性很差，孔隙釋水非常慢，開始只在交界面附近的粘性土釋水滲流，并逐漸使較遠的粘性土滲流失水。土層中個點距含水層的距離不等，相應(yīng)的水力梯度和滲流速度也不同，當全部釋水結(jié)束時，其滲透壓縮過程也就停止。這種與孔隙水滲透消散相聯(lián)系的壓縮稱之為滲透固結(jié)。粘性土層的釋水壓縮過程的特點與含水層水位變化相比，其孔隙水壓力變化是滯后的，且為逐漸發(fā)展的，先釋水者先壓縮，后釋水者后壓縮。一般靠近抽水含水層的部位壓縮量較大，此外，粘性土的釋水基本上是塑性變形，即使停止抽水，水位恢復(fù)后回彈量也很小?？傊?，降水施工造成地面沉降主要因素，是由于水位下降后使砂性土失水壓密、粘性土釋水固結(jié)結(jié)果。這一過程分三個階段：第一是粘性土固結(jié)階段；第二是粘性土和砂性土固結(jié)壓密階段；第三是砂性土壓密階段。基坑降水引起的地面沉降分析xxx基坑降水引起地面沉降的機理方面的研究主要集中在對三維流固耦合模型的探討上。地面沉降計算實質(zhì)上包含了兩個過程：確定含水層水位與抽取量之間的關(guān)系，即所謂水流模型：計算由于水位變化引起含水層本身的變形規(guī)律，即所謂土力學(xué)模型，兩者耦合成為地面沉降的數(shù)學(xué)模型。基坑降水的計算方法目前最常用的可以分為兩大類，一類是經(jīng)典的沉降分析方法：在荷載作用下地基中附加應(yīng)力場是根據(jù)半空間各向同性彈性體理論計算的，土的壓縮性則由根據(jù)一維壓縮試驗測定的參數(shù)來表征，并采用分層總和法計算地基的最終沉降量。還有一類就是數(shù)值分析法：其基本思路是將原來連續(xù)的求解區(qū)域劃分成網(wǎng)格或單元子區(qū)域，在其中設(shè)置有限個離散點，將求解區(qū)域中的連續(xù)函數(shù)離散為這些節(jié)點上的函數(shù)值，通過某種數(shù)學(xué)原理，將作為控制方程的偏微分方程轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程，求解代數(shù)方程以獲得求解函數(shù)的節(jié)點值。在降水壓密過程的初始階段，壓縮變形主要是由于土骨架的彈性性質(zhì)引起的，隨著有效應(yīng)力的增加而發(fā)生，呈線性變化。有效應(yīng)力的增加是由于土層中水的滲流排泄引起的，所以，降水壓密的初始階段實際上是伴隨著孔隙水的滲流而逐漸發(fā)生的，是土的主固結(jié)作用過程。第二階段有效應(yīng)力增量與壓縮變形呈非線性特征，即有效應(yīng)力增量變化較小，基本上保持某一定值，而壓縮變形仍在持續(xù)增加，但隨著時間的延續(xù)，壓密變形過程逐漸趨于穩(wěn)定。這種非線性特征反映在變形過程中是降水壓密過程的后期階段，壓縮變形主要是由于土顆粒的粘性流動及土中孔隙水的粘性流動而引起的，其壓縮變形過程滯后于土的有效應(yīng)力及孔隙水壓力變化而逐漸發(fā)生，最終趨于穩(wěn)定，這實際上是土體的蠕變壓縮作用過程，即土的次固結(jié)作用過程孔隙水壓力消散;動水壓力的作用;井點的真空作用?；咏邓鸬牡孛娉两捣治鰔xx孔隙水壓力消散：動水壓力的作用：在地下水位降低后，水力坡度增大，相應(yīng)的滲透壓力也增大，在地下水自上而下滲透中，若水的滲透壓力和土的浮重度之和大于土顆粒的摩擦力和粘結(jié)力時，土體顆粒被帶走，地基土沉降。井點的真空作用：井點降水的作用實際是真空-重力作用，即在井點管周圍一定范圍形成真空，沿基坑方向形成一道真空帷幕，從而使土顆粒向負壓力方向移動，并達到某種程度的擠密狀態(tài)，表現(xiàn)為地基土的沉降。地面沉降是土層中孔隙水承擔的孔隙水壓力和土骨架承擔的有效應(yīng)力發(fā)生變化的結(jié)果。處于平衡狀態(tài)的含水系統(tǒng)，當?shù)叵滤怀槌龊?，孔隙水壓力減小，原先的土、水平衡狀態(tài)被破壞，有效應(yīng)力發(fā)生變化，土體產(chǎn)生變形。由于土體的非線一彈性及其多孔性，土體的力學(xué)性質(zhì)、貯水性和透水性都將隨之變化。地面沉降是土和水相互作用、內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化的外在表現(xiàn)。它與土的變形特性和水的滲流情況密切相關(guān)。滲流理論基礎(chǔ)(滲流水頭、水力梯度、滲流量和Darcy定律)固結(jié)理論基礎(chǔ)(太沙基固結(jié)理論、比奧固結(jié)理論)基坑降水引起的地面沉降分析xxx微分形式三維流形式滲流理論基礎(chǔ)滲流連續(xù)方程式固結(jié)理論基礎(chǔ)太沙基固結(jié)理論1、土是均質(zhì)的、各向同性、完全飽和的理想彈性材料；2、土體變形是微小的，即孔隙比的變化與有效應(yīng)力變化成正比，壓縮系數(shù)a．，保持不變；3、土顆粒和孔隙水均不可壓縮；4、孔隙水滲流服從達西定律，滲透系數(shù)為常數(shù)；5、荷載一次瞬時施加并維持不變，土體承受的總應(yīng)力不隨時間變化；6、土體中只發(fā)生豎向壓縮變形和豎向孔隙水滲流。比奧椒固結(jié)拳理論抽水玻地面薯沉降鍬中含坑水層端長期浪變形椅特性啊研究xx，xx分析特認為炸含水減層砂水土的搖蠕變吃是造藍成其搶變形鼓長期雁發(fā)展?jié)嵉闹魉阂o因，羨而目卵前計濕算砂且土蠕聯(lián)變特蹲性的勉模型費中普絕遍存岸在參煎數(shù)較程多且虜確定闊困難針的問灣題。血對于且黏性市土蠕拘變特屑性的含研究永已經(jīng)碌取得蒜了很災(zāi)多成目果，撈但是像砂性牧土蠕胡變的徒研究攝成果胳相對鑒較少唱。S.井M紹ur菌ay攝am你a等利碑用室?guī)鷥?nèi)試聲驗驗敲證了砂性療土的烘蠕變?nèi)浪俾兽k與時湯間在桃雙對嚇數(shù)坐哀標系頌中同牧樣呈理線性盼關(guān)系。(Si升ng鞏h黏性慣土蠕叼變模駱型計懂算含兇水層年長期爭變形雀的方掩法)事實恥上，加當水發(fā)位回和升時籃含水販層砂鳳土發(fā)蘋生少巖量的喉回彈牙變形府，而猶此時說含水傭?qū)由叭雇劣纱矣诔樨M水引譜起的鎮(zhèn)蠕變眨并未斧停止階且數(shù)幻玉值大私于砂裝土的呢回彈僻量，妻故含葬水層知的變蘿形特觸征為逝沉降篩不斷襪發(fā)展似。飽和貧砂性蝦土非產(chǎn)線性旅蠕變平模型貝試驗傾研究xx，xx，xx，xx由于霧非粘堵性土驅(qū)具有茂良好喪的滲砌透性究，在齊一定鎮(zhèn)荷載俊作用軋下，椅由荷露載引拿起的鬼超靜穴孔隙赤水壓爸力很笨快消旦散，卡隨時舟間增潑長的配變形腸是由兆蠕變鹽引起郊的，忙更利竟于探不討蠕俗變變首形的嚴變化魯規(guī)律梁。砂土絲式的蠕上變性萍與砂戴土顆怎粒沿邊粒間太接觸卵面的老相互螞滑移準有關(guān)斜。原板來處找于平衰衡狀福態(tài)的限砂土才中存看在大雕小不啞等的酒孔隙疼，在淹荷載抵作用寬下顆摟粒接橡觸面聯(lián)上的宇剪應(yīng)述力增尋加，廳顆粒聽沿接握觸面像產(chǎn)生靈錯動連滑移霞，土磚顆粒杜首先俗充填堵到較迎大的邊孔隙晚中，宣大孔鬧隙被誓充填條后土他粒運貌動空見間減心小、巷移動殘的剪知阻力撤增加窄，土羨粒的臥滑移軋速率貸減小膏，因尖此土拾粒達票到新失的平型衡需漁要一鈴定的興時間衛(wèi)。這尤一過梁程在餐宏觀薪上表釣現(xiàn)為腦砂土透的變吉形隨憑時間仁延長很而增犯加，沿但變伏形速懂率不跌斷減縱小，差最后叔趨近熱于穩(wěn)乓定。用單騾向固集結(jié)儀誤研究窯了含能水砂付層的卷蠕變蚊變形試驗葬研究圣表明扁：(1義)砂性孕土具靈有明欠顯的排蠕變秀性，基特別蛙是在營高應(yīng)爽力作卵用下逐，往儲往需塑要較餐長的搖時間倍才能偏達到塵變形親穩(wěn)定鳴狀態(tài)伍。(2囑)砂性膚土的頌應(yīng)力哄與應(yīng)爭變、缸應(yīng)變艘與時饞間的掘關(guān)系絡(luò)可以繭用冪餐函數(shù)氧描述職，其企蠕變繼變形牽呈現(xiàn)呢非線續(xù)性的被特征汗。飽和巧砂性暴土流怖變模易型的心試驗聾研究xx恩x今xx魔x裙x錯xx洲x塌x撫xx接下驅(qū)來要考看的處文獻維亞柔洛夫.土力貍學(xué)的抹流變爬原理[M春]腐.北京:科學(xué)再出版盜社,1惡98煮7.冉啟寸全,顧小頌蕓.考慮耕流變盾特性外的流孩固耦基合地券面沉伙降計竹算模洗型[喪J俱].中國敗地質(zhì)典災(zāi)害皇與防勉治學(xué)短報,瓜19述98請,9(2憐)拳:強99～10艘3.謝謝研究師綜述堆（1）簡要勁說明皇國內(nèi)宇外相平關(guān)研遣究成鼠果，夕誰、慎什么盼時間鈴、什鳥么成打果。最后示很簡腔要述條評，肝引出康自己寬的研胡究。研究煎方法偽與過據(jù)程（1-村2）采用羊