承壓水抽取和回灌誘發(fā)地層變形機(jī)理及控制研究.pdf

1、基坑工程中的承壓水問(wèn)題是個(gè)老問(wèn)題，曾被認(rèn)為也是個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，即如何抽降承壓水。近三十年來(lái)，在以上海為代表的富水軟土地區(qū)基坑工程大規(guī)模實(shí)踐中，承壓水對(duì)基坑工程危害的多樣性備受關(guān)注，其中抽降承壓水誘發(fā)過(guò)量沉降是最為常見(jiàn)的現(xiàn)象。與此同時(shí)，現(xiàn)有的地層沉降機(jī)理大多照搬荷載誘發(fā)固結(jié)的理論，與實(shí)際情況差異很大。因此，有必要針對(duì)承壓水抽取和回灌誘發(fā)地層變形機(jī)理及控制方法進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)的沉降控制方法與措施，為工程實(shí)踐提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

2、　　本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析相結(jié)合的方法，研究了承壓含水層在降壓回灌作用下的土層變形特性，提出了“以水位控制為前提、以沉降控制為核心”的承壓水危害治理原則，最終形成了承壓水“隔-降-灌”綜合治理方法。本文主要內(nèi)容和結(jié)論包括：
　?。?）上海地區(qū)施工抽降承壓水以往很少進(jìn)行回灌，有個(gè)別案例也不成功，研究很少涉及此類地層中抽-灌聯(lián)合作用下地層沉降。通過(guò)對(duì)上海地區(qū)第一與第二承壓含水層的現(xiàn)場(chǎng)抽水-回灌試驗(yàn)，研究了淺層承壓含水

3、層在抽-灌作用下的滲流及變形特性。結(jié)果表明：上海地區(qū)進(jìn)行群井回灌可構(gòu)成“水墻”，有效保護(hù)一定距離上的建構(gòu)筑物；回灌流態(tài)與抽水流態(tài)接近，即回灌與抽水的滲流場(chǎng)是基本對(duì)稱的；經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)可抵消70%以上的水位降落，有效控制沉降。
　?。?）通過(guò)對(duì)上海典型軟土層進(jìn)行室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，研究減壓降水與回灌作用下土層的變形特性及規(guī)律。結(jié)果表明：降水階段，滲透系數(shù)隨著孔隙比的減小而減小，而回灌時(shí)，由于堵塞等原因，滲透系數(shù)反而隨著孔隙比

4、的增大而出現(xiàn)減?。唤邓A段，孔隙比越小壓縮模量越大，且隨著降水的進(jìn)行，土體壓縮的越緩慢，回灌階段的回彈模量比壓縮模量要大，且回灌造成的回彈量比降水引起的壓縮量要?。辉诂F(xiàn)場(chǎng)降水試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)淺層土層出現(xiàn)“逆向回彈”現(xiàn)象，體現(xiàn)了滲流驅(qū)動(dòng)固結(jié)過(guò)程中地層變形規(guī)律的特異性。這些發(fā)現(xiàn)揭示了荷載驅(qū)動(dòng)固結(jié)與滲流驅(qū)動(dòng)固結(jié)的不同規(guī)律，以及降水與回灌過(guò)程中本構(gòu)關(guān)系的非對(duì)稱性。
　?。?）采用考慮Biot固結(jié)理論的有限元方法，分析了在降水與回灌作用下基坑與

5、周邊土體的變形規(guī)律。通過(guò)對(duì)基坑工程降排水施工與降水回灌聯(lián)合作用的數(shù)值分析，同時(shí)對(duì)不同止水條件下與回灌條件下的基坑變形進(jìn)行參數(shù)分析，研究了地下水位變化與周邊土體變形的規(guī)律。結(jié)果表明：承壓水層的降排水對(duì)地表沉降有較大的影響作用，且影響范圍達(dá)十倍降深以上；加大隔水帷幕的插入深度可有效增強(qiáng)其隔水效果，隔斷情況下效果最好；坑外回灌能有效減小坑外水位變化，減小坑外土體變形。
　　（4）綜合以上研究成果，提出“以水位控制為前提、以沉降控制為核心