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地下水位上升引起湿陷性黄土地基沉降模拟研究

地下水位上升引起湿陷性黄土地基沉降模拟研究

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作者：戎娟长安大学

学位级别：硕士

目前,关于湖水渗漏引起地下水位上升从而导致湿陷性黄土地基沉降变形的计算模型、计算方法研究较少,且可供借鉴的经验也不足。然而,湿陷性黄土地基一旦发生沉降,沉降量较小时可能会使建筑物无法正常使用,沉降量较大时则可能会对人民的... 详细信息

目前,关于湖水渗漏引起地下水位上升从而导致湿陷性黄土地基沉降变形的计算模型、计算方法研究较少,且可供借鉴的经验也不足。然而,湿陷性黄土地基一旦发生沉降,沉降量较小时可能会使建筑物无法正常使用,沉降量较大时则可能会对人民的财产甚至生命安全带来极大的危害。所以湿陷性黄土地基的稳定性问题不容忽视,特别是地下水位上升时,地基土中的含水量增加,浸水和压力的耦合作用导致灾变性沉降事故发生的概率增加。土体在一定压力下发生变形,当变形量稳定后,随着土体中含水量增加,产生的一部分附加变形,将其称为增湿变形,对含水量变化的研究是研究增湿变形的关键。本文针对湖水渗漏引起的黄土地基沉降变形问题,拟进行FLAC3D模拟研究。然而含水量增加使黄土产生湿陷变形是一种微观变化,而这种微观结构的变化一般有限元软件难以模拟。FLAC3D模拟软件上并未设置关于黄土湿陷的本构模型。针对这一问题,本文对非饱和渗流理论进行分析,并研究黄土中的水分入渗规律,结合geo studio软件对曲江南湖周边渗流场进行模拟,得出某建筑地基土中含水量的分布情况及地下水位线的抬升情况。并结合损伤力学理论的相关知识,分析出压缩模量自然对数与含水量的线性关系。最后,利用损伤压缩模量等效替代压缩模量,结合其他土性参数,运用FLAC3D模拟软件对湿陷性黄土地基沉降问题进行研究。并得到以下结论:(1)曲江南湖恢复性重建后,由于湖水的渗漏,湖周边地下水位逐渐抬升。随研究场地与曲江南湖之间距离的增加,地下水位线抬升高度具有―小-大-小‖变化特点;在距离曲江南湖210米的地基土中,地下水位线抬升速度呈现出―慢-快-慢‖的趋势,最终地下水位线抬升1.5米左右。(2)地基土中含水量随时间的变化主要表现为两种形式,一种是随着时间的增加,含水量呈现出先快速增加,然后缓慢增加直至饱和的趋势;另一种则是随着时间的增加含水量迅速增加,随后缓慢增加,最后由于重力作用稍有下降。(3)随着含水量的增加切线压缩模量逐渐减小,且切线压缩模量的自然对数与含水量呈线性关系,最终得出Ln E与w的关系式,并根据此关系式,计算不同含水量情况下,能够等效替代湿陷性的压缩模量。(4)FLAC3D模拟结果表明,湖水渗漏两年后,由于周边地下水位抬升导致地基土含水量发生变化,建筑物将产生约12.5厘米的附加湿陷变形;当仅考虑地下水位以下土层的饱和湿陷变形时,建筑物产生的附加沉降约6.4厘米。

关键词：黄土湿陷变形地下水位上升压缩模量 geo studio模拟 FLAC3D模拟

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