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文檔簡(jiǎn)介
1、地面沉降已經(jīng)使得世界上60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失,僅上海一地即高達(dá)2900多億元,平均每下降1mm造成的經(jīng)濟(jì)損失約1.53億元。本文以上海地區(qū)地面沉降為研究背景,采用理論分析、數(shù)值模擬和室內(nèi)試驗(yàn)等手段,對(duì)軟土地區(qū)高層建筑荷載和地下水位變化聯(lián)合作用引起的地面沉降進(jìn)行研究,為軟土地區(qū)地面沉降防治提供理論基礎(chǔ)。
(1)根據(jù)位移協(xié)調(diào)條件,建立承壓完整井抽水引起地面沉降計(jì)算模型。以單層承壓含水層抽水為例,不考慮上覆土層固結(jié),地
2、面最大水平位移與最大豎向位移相比,約小一個(gè)數(shù)量級(jí),但其影響范圍與豎向位移相當(dāng)。含水層差異沉降顯著時(shí),上覆土層的存在使得地面沉降值小于含水層壓縮量。差異沉降不顯著時(shí),二者基本一致;考慮上覆土層固結(jié)過程,假設(shè)上覆土層飽和度不變,土體分別采取彈性及Merchant粘彈性本構(gòu)關(guān)系,固結(jié)初期,二者計(jì)算固結(jié)度大致相等,隨著固結(jié)時(shí)間增加,土體本構(gòu)關(guān)系取彈性時(shí)固結(jié)度大于取粘彈性時(shí)的固結(jié)度,二者計(jì)算固結(jié)度差值逐漸增大,按本文計(jì)算參數(shù),最大差值達(dá)29.6%
3、。
?。?)通過調(diào)整樁長(zhǎng)、建筑間距、降深和抽水層次,對(duì)建筑荷載、抽水以及二者共同作用引起的地面沉降進(jìn)行數(shù)值模擬。樁長(zhǎng)增加,建筑物沉降量值降低,但沉降分布幾乎不變;建筑間距增加,建筑物所處位置土體沉降最大,區(qū)域中心沉降隨建筑物間距增加沉降量值迅速降低;降深相同,開采深部含水層引起的沉降遠(yuǎn)小于開采淺部含水層引起的沉降;抽水階段,建筑物影響范圍約為建筑物所處位置及附近0.5倍基礎(chǔ)寬度。開采第一含水層,建筑物的存在降低了地面沉降,建筑物
4、所在位置沉降減少約50%;降深每增加1m,角樁樁頂軸力約增加1%,中心位置樁頂軸力約增加1.5%,樁身軸力變化幅度大,建筑物對(duì)土體變形影響顯著。開采第二含水層,建筑物對(duì)土體變形影響很小。樁基礎(chǔ)受力狀態(tài)的變化是建筑物及附近土體在抽水階段沉降分布發(fā)生變化的主要原因。根據(jù)建筑物及抽水沿深度影響范圍,結(jié)合上海中心城區(qū)地下水開采策略和分層沉降數(shù)據(jù),上海中心城區(qū)地面沉降主要原因已逐漸由開采地下水轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探ㄔO(shè),工程建設(shè)引起的地面沉降約占地面總沉降的
5、40%。
?。?)地面沉降模型試驗(yàn)。采用顆粒圖像測(cè)速技術(shù),研究建筑荷載和地下水開采引起土體分層變形規(guī)律。先建建筑使得后建建筑處土體發(fā)生固結(jié),后建建筑累計(jì)沉降小于先建建筑沉降。后建建筑使得原有建筑附近地面沉降速率增加,建筑荷載引起的地面沉降存在疊加效應(yīng);建筑物內(nèi)部區(qū)域因疊加效應(yīng)的存在,沉降量增加。建筑物外圍則沉降差較大;抽水時(shí),建筑物樁基礎(chǔ)的負(fù)摩擦作用降低了建筑物及建筑物周圍土體的沉降,相應(yīng)地增加了建筑物周圍的差異沉降;相對(duì)于加載
6、引起的沉降,抽水引起的沉降發(fā)展較為緩慢,但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。加載和抽取地下水引起的地面沉降,都是軟土層的變形占整個(gè)地面沉降的比例很大;地下水回灌抑制地面沉降效果顯著,但引起地面回彈量值甚微,地面沉降幾乎是不可逆的。
?。?)對(duì)比室內(nèi)模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果。高層建筑荷載引起的地面沉降,建筑范圍內(nèi)部因疊加效應(yīng)存在,沉降量值增加,但差異沉降相對(duì)降低。在已有建筑物的影響下,抽水引起的地面沉降,因樁土間相互作用,建筑物附近沉降值降低,但差異沉降
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