抽水引起的考虑起始比降的软土一维固结理论研究

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过度抽取地下水引起的地面沉降问题日益严重,对人类生活带来恶劣影响。以往研究由于抽水引起的地面沉降问题,多是基于达西定律。由于达西定律是由砂土渗流试验获得的,对于在我国沿海地区普遍存在着的深厚低渗透性软黏土层,应考虑非达西流。本文基于Miller&Low(1963)提出的考虑起始比降非达西流渗流模式,采用解析法较深入地研究了承压层中抽水引起的软土一维固结问题。主要工作及成果如下:1.建立了抽水引起水位瞬时下降时考虑起始比降的软土一维固结控制方程,推导了考虑起始比降土中渗流不能到达土层顶部与能够到达土层顶部两种情况下的一维固结解答,并将退化解与已有解析解进行对比,得到了土中渗流边界到达土层顶部时间与土体起始比降的关系,分析了土体起始比降及水头下降值等参数对软土地基固结的影响。2.针对抽水后水位并非瞬时下降的实际情况,获得了抽水后水位可任意变化且考虑起始比降的软土一维固结普遍解,特别针对抽水后水位线性下降的工况,给出了水位下降时间分别大于和小于渗流发展到达土层顶部所需时间两种情况下,渗流移动边界、水头、孔压、沉降及按沉降定义的固结度的一般解析表达式,分析了土体起始比降、水头下降值及水头下降速率等参数对软土地基固结的影响。3.进一步研究了抽水引起的考虑起始比降的双层软土地基一维固结问题,建立了相应的固结控制方程,获得了水位瞬时下降工况下考虑起始比降的双层软土地基一维固结解,并通过大量计算,分析了双层土体的渗透系数比、压缩模量比、土层相对厚度比、两土层起始比降及其不同组合关系等各参数对双层软土地基固结的影响。
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