上海地面沉降的數(shù)值模擬.pdf

1、早在1921年，上海就發(fā)現(xiàn)存在地面沉降問題，進(jìn)入二十世紀(jì)八十年代以來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，上海地面沉降問題日益嚴(yán)重。 本研究在歸納總結(jié)國內(nèi)外地面沉降研究現(xiàn)狀、特別是地面沉降數(shù)值模擬研究中存在的不足的基礎(chǔ)上，基于對現(xiàn)有上海地區(qū)地面沉降長期觀測資料的分析研究，自主開發(fā)了基于水-土完全耦合理論的地面沉降數(shù)值模擬有限元程序，并對上海浦東塘橋地區(qū)地面沉降進(jìn)行了模擬計(jì)算。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)的對比表明：本研究

2、提出的有限元計(jì)算程序能較為有效地模擬計(jì)算區(qū)的地面沉降，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)吻合較好。同時(shí)，數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明：第一軟土層、第四含水層以及第四硬土層為計(jì)算區(qū)的主要沉降層，地下水開采與大規(guī)模地城市建設(shè)是計(jì)算區(qū)地面沉降的主要影響因素。 本文研究在以下方面具有創(chuàng)新性。首先，文章在研究了我國現(xiàn)有針對上海、天津市建立的地面沉降模型的基礎(chǔ)上，采用了能反應(yīng)地下水三維滲流與土體三維變形的水-土完全耦合模型，以解決準(zhǔn)三維滲流模型以及兩步法的耦合方式帶來

3、的不足；其次，通過研究各土層變形與地下水水位變化的關(guān)系以及主要沉降層的變形特征，提出對于第一軟土層、第四硬土層和第四含水層，彈性理論無法合理地解釋其變形特性，必須引入彈塑性理論對其變形進(jìn)行研究；再次，在土體彈塑性本構(gòu)模型的選擇上，通過對地面沉降中土層變形特性的研究，首次將下負(fù)荷面tij模型引入了地面沉降數(shù)值模型中，因?yàn)橄仑?fù)荷面tij模型在模擬土體真三維變形中有著其它模型不可比擬的優(yōu)勢，同時(shí)能適用于超固結(jié)土。以上各點(diǎn)使得本文的地面沉降模型