基于物理模型试验的沧州典型地层沉降影响因子及沉降过程研究

作     者：叶童 

作者单位：河北地质大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李治广

授予年度：2022年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：地面沉降 建筑荷载 地下水开采 物理模型 数值模拟 

摘      要：随着我国经济快速发展,城市建设规模不断扩大,建筑荷载已成为引发地面沉降的不可忽视因素。讨论建筑荷载、地下水开采与地面沉降的关系,进一步明确地面沉降影响因素、阐明沉降规律对地面沉降防控具有重要意义。本文以沧州地区地面沉降为研究背景,针对地下水开采、建筑荷载对地面沉降的影响开展了物理模型试验及相关数值模拟,分析了沉降演化规律。得到的主要结论如下:物理模型试验表明:抽水、荷载共同作用时的沉降量明显大于抽水单独作用时的沉降量;物理模型最大加载量模拟34层建筑,沉降范围水平方向可扩展至基础宽度的1.5倍至3倍,深度可达到75m;地面沉降速率与排水速率呈正相关;地下水回灌对粉质黏土、砂土地层的沉降恢复具有一定作用。对比物理试验结果与沧州市地面沉降监测数据:两者变化规律相似度较高,说明模型试验结果在一定程度上能够反映沧州市地面沉降发生发展的实际情况。数值模拟结果表明:荷载和抽水共同作用时,起始阶段的沉降主要由建筑荷载引起,随后的沉降主要由抽水导致,同时沉降趋缓、各土层压缩差异变小;深部地下水的持续开采,会使得建筑荷载引起浅部土层不均匀沉降变小,最终仅加载范围局部沉降不均,其余沉降基本均匀。对比数值模拟与物理模型试验结果:各土层沉降变化规律相似,沉降曲线随排水速率的减小而变缓;数值模拟的弱透水层沉降存在滞后现象。数值模拟的荷载影响深度与物理模型试验结果具有良好的一致性。