基于地面沉降过程中渗流与应力应变耦合分析

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1、合肥工业大学硕士学位论文地面沉降过程中渗流与应力应变耦合分析姓名：张炳峰申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王国体20070601地面沉降过程中渗流与应力应变耦合分析摘要在一些经济高度发达地区，随着工业的发展，对地下水日益增加的开采，尤其是在松散冲积层、湖泊或浅海沉积地带，其后果之一是导致地表下降或沉陷，即地面沉降。由于地下水开采而导致较大的地面沉降，是比较常见的，对地面沉降状况进行计算研究，对于将要面临同样问题的发展中地区是有帮助的。本文通过对现有固结理论进行进一步的认识，将Blot理论和多维固结理论

2、的进行比较。分析了经典Biot渗流固结方程，讨论了耦合渗流方程的物理意义，考虑了影响渗透系数的各种因素，提出了渗透系数的变化对固结沉降过程计算的影响，并且在Biot基本微分固结方程的基础上，增加一个反映渗流系数和孔隙变化率关系的耦合方程，提出了地面沉降过程渗流一应力耦合方程，并给出了其在某些条件下二维和三维数值解和解析解，以及在实际运用中的对其计算的简化。在实例分析和计算中，发现计算地面固结沉降时，考虑渗透系数的变化对最终沉降量的计算没有任何影响，但是对反映整个沉降过程却有很大的影响，考虑地面固结沉降过程中的

3、渗透系数变化，能够更好的反映固结变化过程，对于沉降预测有和防止有着重要的意义。关键词：渗流与应力耦合；地面沉降；渗透系数；固结系数；AnalysisofcoupledfluidandstressingroundsettlementAbstract111eincreasingexploitationofundergroundwaterleadstothelower,sinkorsubsidenceoftheground，aspciallyintheloosealluvium，lakeorshallowsea．I

4、tiscommonindevelopedregionthatexploitationofundergroundwatercausesthewidesubsidenceoftheground．Researchintosurfacesubsidenceisalsohelpfultothedevelup'mgregionsthatwillencounterthesameproblems．11lethesisaimsataddingacouplingequationthatreflectstherelationbet

5、weentheinfiltrationcoefficientandthesmallrateofchangeofhole，puttingforwardtheequationofinfiltrationandstressduringthesubsidence,thenumericalsolutionandtheanalyticalsolutionofthetwo-dimensionandthree-dimension，andthesimplificationofthecalculationinpractit七,a

6、nddoingsomeanalysisandcalculationaboutcertainexamples．Throughful-therdiscussionontheavailableconsolidationtheory,thecomparisonbetweenBiottheoryandvariousdimensiontheories，andthephysicsfunctionofthecouplinginfiltrationequation，aboutallthef融orsthataffectsthei

7、nfiltatiunceeffifient，andabouttheinfluenceofthechangesofinfiltrationcoefficientoncalculationofconsolidation．We啪findthatduringthecalculationofthesubsidenceofsurfaceconsolidation,thechangeofinfiltrationcoefficienthasnoinfiuence011thefinalamountofsubsidence，bu

8、thasgreatinflunceonthereflectionofwholeprocessofsubsidence．Cuncerningaboutthechangeofinfiltrationcoefficientduringtheprocessofconsolidationandsubsidence咖betterreflect1lleprocessofconsolidationandhasgre