基坑降水引起的地面沉降灾害机理及数值模拟

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1、基坑降水引起的地面沉降灾害机理分析及数值模拟关键词：基坑降水；影响因素；地面沉降；预测方法；数值模拟摘要：由于基坑降水引起周围土体应力的重新调整，造成基坑相邻建筑物地基不均匀沉降，情况严重则造成相邻建筑物破坏，因此对不均匀沉降量的分析预测具有现实意义。在分析传统因素的基础上引入有限元数值模拟的概念，对于预测基坑降水所引起的地表沉降有很大的指导性意义。KeyWords:Foundationpitprecipitation;Influencingfactors;Landsubsidence,Predictionmeth

2、od;NumericalsimulationAbstract:Duetothefoundationpitprecipitationcausedsoilstressaroundthereadjustment,resultinginth-efoundationpitadjacentbuildingfoundationunevensettlement,itwouldcauseseriousdamagetotheadja-centbuildings,sotheanalysisoftheunevensettlementpre

3、dictionhaspracticalsignificance.Ontheanalysisofthetraditionalfactorsonthebasisofintroducingtheconceptoffiniteelementnumericalsimulationforf-undationpitprecipitationpredictionofsurfacesubsidencecausedbyalotofguidingsignificance.1．引言随着工业化、城市化进程的加快，高层建筑的不断涌现，出现了大

4、量的深基坑工程，深基坑的支护与降水是保证基坑稳定的最主要的工作内容，尤其是在地下水埋深较浅地区开挖基坑，基坑降水必不可少，降水成为基坑工程的重要组成部分。深基坑降水给基坑施工带来很大的方便，但同时基坑的深井、群井抽水也引起了一系列的环境问题，给降水基坑周围建筑物带来了不良影响，长时间的抽水降低地下水位，会引起周围建筑物基础与地面产生不均匀沉降，沉降范围由基坑边缘逐渐向外扩展。一般来讲，距基坑较近的基础或地面沉降较大，距基坑较远的建筑物基础或地面沉降较小。对于设计与施工人员来说，在基坑开挖前通过基坑降水井的合理布设，

5、预测降水开始后不同时间段基坑周围地面沉降量，采取有效防护措施，降低基坑抽水对周围环境的影响具有很大意义。2．研究现状地面沉降是指在自然和人为因素作用下，由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象。一般而言，主要是不合理开采地下流体(地下水、天然气和石油等)所致。它具有成生缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大的特点，是一种对城市规划建设、经济发展和人民生活构成威胁的地质灾害，很早就为人们发现。上世纪末本世纪初，日本新泻、美国圣可塞及我国上海就发现了地面沉降现象。直到1936年，墨

6、西哥J.A.GuevaS发表了《墨西哥城的地面沉降问题》一文后，才引起人们的关注。随着社会、经济的发展和都市化程度的提高，对地下水等流体资源不合理开发加强，地面沉降日趋明显。目前，世界上已有50多个地区发生地面沉降，比较严重的国家是美国、日本、墨西哥和意大利等。我国已有50多座城市发生地面沉降，较为严重的有上海、天津、台北、西安、宁波和苏州等。自本世纪中期开始，地面沉降研究工作受到普遍重视。1965年联合国提出的国际水文十年调研项目就包括该专题，1975年又继续作为联合国国际水文计划项目《由于过度开发产生的地面沉降

7、—地下水评估和环境效应研究》进一步研究。为加强各国对地面沉降研究的学术交流，由联合国教科文组织、国际水文科学协会等团体发起，曾分别于1969、1976、1984、1991年在日本的东京、美国的阿纳海姆、意大利的威尼斯和美国的休斯敦召开了第一、二、三、四届地面沉降国际讨论会。我国曾分别于1964、1980、1988和1990年在上海和天津召开了4次全国性地面沉降学术讨论会，交流了成果，总结了经验，推动了地面沉降研究工作的发展。在研究工作的基础上及时实施控沉治理，主要措施是:“专业部门查明沉降原因和沉降部位，确定地下水

8、的合理开采量，制定压缩开采地下水方案;市政府制定有关政策法规，并组织有关部门积极进行综合治理。3．地面沉降机理地面沉降是土层中空隙水承担的空隙水压力和土骨架承担的有效应力发生变化的结果。处于平衡状态的含水系统，当地下水被抽出后，空隙水压力减小，原先的土，水平衡状态被破坏，有效应力发送变化，从而导致土体产生变形。抽取地下含水层中的地下水会引起地面沉降是不可避免