地铁车站井点降水引起地面沉降计算分析（专业文章）

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1、井点降水引起地面沉降计算分析摘要：井点降水所引起的地下水位的变化，使得土体中的有效应力发生变化，也即是附加应力的变化是基坑周围土体发生沉降的根本原因，本文以稳定渗流基本理论为基础，同时结合分层综合法提出了一种计算降水引起周围土体沉降方法，并且相应的给出了其计算步骤。关键词基坑降水稳定渗流沉降1前言随着社会的发展，科技越来越复杂，我们人类的建筑也越来越复杂，各种各样的建筑朝着地下发展，其中就涉及地下岩土体问题，所以研究地下岩土体的结构与性质和地下水的变化用着重要的意义，它关系着我们所修建的建筑物的安全，其中地下水中的井点降水对地面的沉降又是重要的研

2、究方向，近年来，由于基坑降水引起的事故屡见不鲜，已经引起了科研、设计、施工人员的高度关注，对于降水引起的地面沉降的研究，一些学者已经做了很多的研究。其中，按照积水建筑物的延伸方向，可分为垂直集水建筑物和水平集水建筑物。前者包括井和竖井等，统称为井，地下水想垂直集水建筑物的运动简称为“井流”，本文以渗流理论作为基础，研究井点降水中地下水位的变化，接着利用分层总和法计算地面沉降的一些问题。井点降水引起的土层中水位的下降，其中涉及到水在土层中的流动情况，包括渗透理论等等(1)确定降水以后水位线的问题；(2)计算由于水位线变化引起含水层本身的变形问题。本

3、文将依次对这两个问题进行讨论。基坑降水对地面沉降的影响的实质就是需要解决两个主要问题：2计算理论2.1渗流的基本理论水受固体边界的约束，只能在空隙中流动。由于固体边界的几何形状十分复12杂，使得空隙中地下水的运动要素（例如流速矢量）的分布变化无常，若从这个微观水平上研究地下水的运动规律，实际上是不可能的，也是没有必要的。人们研究地下水的运动规律，必须从宏观水平上来考察，为此设计一个假想的流场。这个流场首先不能将水流约束在空隙之中，否则不仅涉及复杂的固体边界表面的刻画，而且水流在空间上是不连续的，使得一切基于连续函数的微积分手段都不能利用。因此，我

4、们必须引入一个假象的水流代替真实的地下水流，这种假想水流是：充满整个多孔介质的连续体；而且这种假想水流的阻力与实际水流在空隙中所受的阻力相同；它的任意一点水头H和水流速度v等要素与实际水流在该点周围一个小范围内的平均值相等。这种假想水流便是宏观水平的地下水流，我们称之为“渗流”，它所占据的空间称之为“渗流场“。在这种假象的基础上，法国水力工程师亨利.达西在装有均质沙质的圆柱形桶中做了大量大实验，最后他的出来了一个理论，叫做达西定律，也即为渗流基本定律，其形式为：Q=KA=若将达西定律用于二维的或者是三维的地下水运动，则水力坡度不是常量，沿流向可以

5、变大也可以变小，它应该用微分方式来表示，即在直角坐标系中也可表示为2.2裘布衣井流2.2.1裘布依稳定潜水井流在下列假定的条件下建立的：均质、各项同性、隔水地板水平的圆柱形潜水含水层，外侧面保持定水头，中心一口完整抽水井-----在此称之为圆岛模型，没有垂向入渗补给和蒸发排泄，且渗流服从线性定律的稳定流动。在上述条件下的潜水井中进行定流量抽水，经过一段时间后，渗流将会趋向稳定；潜水面由原来的水平状态变成漏斗状，在此称它为水位降落漏斗。依渗流连续性原理，这时各渗流断面的流量都相同，并等于抽水井的流量。12裘布依稳定井流裘布依稳定潜水井流从平面上看：

6、流线沿径向指想井轴，等水位线是同心圆，这种流动是径向流动。由于靠近孔处得水力坡度大，远离孔底的水力坡度小，所以等水位线在井孔附近密集，往外变疏。从剖面上看：最底部一根线是水平的直线，最上（潜水面处）的一根流线（也也称浸润曲线）是曲率最大的凸行曲线；中间的流线则过度。由上至下，从曲率最大的曲线逐渐变为水平的直线。剖面上的等水头线是也是一系列的弯曲程度不等的曲线，外围的等势线趋向铅锤的直线。从空间讲，等水头面围绕井轴旋转的一系列曲面，这些曲面的方程预先是难以想到的，为使问题简化起见，引入裘布衣假定，把剖面上的等水头线视为铅垂线，即忽略流速的垂向分量，

7、从而把三维井流问题简化为二维流动来解决，这时的渗流断面被视为圆柱面。对流网有了基本的认识之后，可以建立有关的方程。我们以隔水底板为基准面，因此潜水面处的水头值等于渗流厚度h。12从上面分析，这种情况下地下水流属于轴对称问题，采用极坐标更为方便，在此，取井轴为h轴，向上为正；沿隔水底板取r轴，向外为正。根据达西定律和裘布衣假定，任意渗流断面的流量由于h随r的增大而增大，因而，>0,如上分析，将渗流断面视为圆柱面，所以A=则求积分，将r由至R，由至。依无入渗补给、蒸发排泄以及稳定流的条件，各断面间的流量相等，则得上式是裘布衣稳定潜水井流的用水量方程，

8、若引进水中水位降深，则上式可写成假如积分上、下限改为：r由至r；h由至h，则可得到降落漏斗曲线方程，即该式表明，降落漏斗曲线取决于内外边