浅论基坑抽水地面沉降理论与工程应用

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1、西安理工大学博士学位论文基坑抽水地面沉降理论与工程应用姓名：张建山申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：仵彦卿20050501摘要基坑抽水地面沉降理论与工程应用专业：岩土工程作者：张建山指导教师：仵彦卿教授麓渐签名：／i彳7＼叩由基坑抽水引起的建筑物周围地面沉降和地基沉降问题，已成为城市建设中的重大环境灾害问题之一。抽水对含水层的影响不仅仅是引起含水层的压缩，而且有表征体元的垂向位移和水平位移；当考虑变形对渗流场的影响时，应考虑表征体元的位移对渗流方程的影响和变形对渗透系数的影响；通过理论分析推导

2、出了考虑表征体元位移的渗流方程；通过算例，对考虑单元体位移和不考虑单元体位移对渗流的影响进行了分析。当考虑变形对渗流场的影响时，特别是当弹性释水系数较小时，单元体的位移对渗流场有较大影响。对于承压含水层单井抽水引起的颗粒运动问题，以土体渗流场与应力场相互影响、相互作用的耦合机理为基础，建立了含水层中颗粒运动的数学模型及其解析解，提出了颗粒运动函数的概念，通过颗粒位移量函数绘制出了单井抽水引起含水层颗粒运动变化曲线。从曲线可看出，当抽水井井壁无颗垃逸出时，颗粒位移量的最大值并不在井壁处，而且随着抽水的延

3、续，其最大值点也逐渐增大并向远离井周的方向推移。应用该理论对一些用现有固结西安理工大学博士学位论文理论无法解释的实际问题如因抽水引起地面沉降最大值点并不在井周等进行了探讨；给出了合理的解释。通过井壁不同颗粒逸出量的分析，发现井壁颗粒逸出是导致井周颗粒较大位移的主要原因，因此，控制井壁颗粒逸出是控制井周沉降的有效措施。在基坑抽水引起周围地面沉降机理分析的基础上，通过实例分析和方案对比，提出了基坑抽水引起周围地面沉降的防治措施，主要有：(1)取局部井点或沟池等回灌方案，控制沉降区的地下水位，控制沉降量：(

4、2)采取防水帷幕方案，控制沉降区的地下水位：(3)采取非对称布井方案，控制局部重点区的地下水位：(4)采取小流量，慢速法降水减小地面差异沉降。并对提出的各种措施的适用范围及优缺点进行了分析。关键词：基坑，表征体元，单井抽水，渗流场，应力场，承压含水层，颗粒运动，地面沉降，数学模型，机理分析，防治措施。ABSTRACTTheFundamentalofLandSubsidenceandCaseStudiesDuetoGroundwaterWithdrawalSpecialty：GeoteehnicalEn

5、gineeringDate：30／10-2004Candidate：ZhangJiangshanSupervisor：WuYangqingSignature：AbstractTheconfinedaquifersystemrespondstofluidwithdrawalasadynamicunitwhoseelementalvolumesnotonlycompressduetodecreaseinporositybutmovehorzoontallyandverticallyinorderforth

6、esystemtoremaincontiguous．Whenthatconsiderationtransformtoinfluenceseepagefield，shouldconsidertheunittomovetoinfluenceseepagefieldandtransformtoinfluencehydraulicconductivity，Thispaperpassesthetheoriesanalysistodeduceouttotheseepageequationfortheunitmof

7、ing，andthroughaexamplestudytheinfluencetoseepagefieldwithconsiderationunitmoveandtakingnoaccountofunitmove．ThispapersubsidesforSkeletalMovememproblemduetogroundwaterwithdrawal，itisfoundationtothemutualinfluenceofseepagewithstressandthecouplemechanismofi

8、nteraction，makeanewmathematicalmodelofskeletalmovementinconfmedaquifer．Inspectfitnessforpurposeandthevalidityofthismathematicsmodelwithexample．Basedonthemechanismanalysisoflandsubsidencefromgroundwaterpumpinginfoundationpit，aform