上海地区土层沉降模型研究

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• 作者：叶淑君吴吉春薛禹群张云吴剑锋李勤奋
• 会议时间：2005-12-05
• 关键词：地面沉降 ; 沉降模型 ; 弹塑性 ; 粘弹塑性 ; 本构关系 ; 地下水流模型
• 作者单位：叶淑君,吴吉春,薛禹群,张云,吴剑锋(南京大学地球科学系,南京,210093)李勤奋(上海地质调查研究院,上海,200072,中国)
• 母体文献：全国地下水资源与环境学术研讨会论文·摘要
• 会议名称：2005年全国地下水资源与环境学术研讨会
• 会议地点：海口
• 主办单位：中国地质学会
• 语种：chi

摘要

地面沉降模型包括计算土层水位的地下水流模型和计算土层位移的沉降模型两部分,正确合理的沉降模型是地面沉降模拟的关键之一.本文首先根据水位和沉降观测资料分析了上海各含水层和弱透水层的变形特征,发现上世纪80年代中期以来,潜水含水层、第一、二、三、五承压含水层和第三、五、六弱透水层土层变形特征类似,变形以弹性变形为主;第一、二弱透水层变形特征类似,变形以塑性变形为主,90年代以后蠕变和变形滞后现象明显;第四弱透水层和第四承压含水层在部分地区以弹性变形为主,在部分地区则在90年代以前以弹性变形为主,90年代以后以塑性变形为主,而且在90年代中后期蠕变和变形滞后现象明显.根据上海土层变形特征应分别建立弹性、弹塑性和粘弹塑性变形条件下的沉降模型.基于弹性和弹塑性变形的沉降模型较为成熟,而基于粘弹塑性变形的沉降模型研究较少.土力学中描述粘弹塑性变形特征的模型很多,但有的不适用于上海地区土层有效应力变化特征,有的涉及参数太多难以实际应用.本文提出采用一种修正的Merchant模型来刻画粘弹塑性变形特征,并基于这种修正的Merchant模型构建了粘弹塑性变形条件下的沉降模型.沉降过程中土体的压缩系数等参数随着土体的压缩、回弹发生变化,高压缩性土体尤其明显.上海沉降模型中的参数应为有效应力和孔隙比的函数,尤其是具有高压缩性的第一和第二弱透水层.最后以上海第三软土层为例,比较了四种不同沉降模型计算出的土体位移结果.