長期循環(huán)荷載下水土共同作用及地下水滲流規(guī)律研究

本課題研究通過各種試驗(yàn)探討了不同軟土層在長期循環(huán)荷載作用下，其工程性質(zhì)的變化、變形機(jī)理以及滲流規(guī)律。確定了長期抽灌作用下含水層土骨架的應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)律以及長期交通荷載作用下土的動力變形與動孔隙水壓力的變化規(guī)律。提出了不同類型基坑在抽灌作用下，考慮含水層土骨架的粘彈性三維抽水壓密變形特征與土水耦合作用特征的粘彈性滲流方程及應(yīng)用范圍。提出了長期反復(fù)抽灌作用下的地面沉降模型：前期適合于粘彈性地面沉降模型。后期適合于經(jīng)典的彈性的地面沉降模型。該成果可用于計(jì)算長期循環(huán)荷載作用下地面沉降，為控制地面沉降的有效措施提供理論依據(jù)。并已應(yīng)用于工程實(shí)際，取得較好的效果和經(jīng)濟(jì)效益。 2100433B

地下水循環(huán)有3種形式：①垂直循環(huán)。潛水含水層受大氣降水或地表水入滲補(bǔ)給及蒸發(fā)排泄，是包氣帶地下水循環(huán)的基本形式。②水平循環(huán)。含水層中地下水以接受側(cè)向補(bǔ)給為主，經(jīng)過橫向徑流至排泄區(qū)，以泉或其他形式溢出，多出現(xiàn)在潛水含水層的保水帶及承壓含水層。③混合循環(huán)。垂直循環(huán)和水平循環(huán)兩者兼有之的含水層，多出現(xiàn)在潛水含水層的地下水季節(jié)變動帶。

通過地下水滲流的室內(nèi)模型試驗(yàn)，利用顯微數(shù)碼攝像可視化跟蹤技術(shù)和數(shù)字圖像變形量測技術(shù)觀察和攝錄地下水位面變化過程中土顆粒的移動軌跡，為地下水滲流引起無粘性土層沉降的細(xì)觀機(jī)理分析和顆粒流數(shù)值模擬提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)；并從土體內(nèi)部流固耦合機(jī)制的細(xì)觀層面上分析地下水滲流與土顆粒介質(zhì)之間的相互作用，深入研究地下水滲流引起無粘性土層沉降的細(xì)觀力學(xué)機(jī)理?；陬w粒流理論，建立地下水位面變化過程中無粘性土層沉降發(fā)展變化規(guī)律的細(xì)觀理論模型，并在PFC計(jì)算軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，對地下水滲流過程中土顆粒的移動規(guī)律進(jìn)行細(xì)觀模擬，進(jìn)一步從細(xì)觀角度深入理解和認(rèn)識地下水滲流引起無粘性土層沉降的機(jī)理；結(jié)合上海等地區(qū)無粘性土層沉降的觀測資料，利用研究取得的滲流引起無粘性土層沉降機(jī)理的細(xì)觀力學(xué)分析理論和相應(yīng)方法，把理論預(yù)測的土層沉降結(jié)果與實(shí)際的觀測資料進(jìn)行對比，為地面沉降災(zāi)害的預(yù)測和治理提供參考意見。

《普通高等教育土木與交通類“十二五”規(guī)劃教材：地下水滲流力學(xué)》旨在使讀者認(rèn)識地下水在巖土體中的滲流規(guī)律，為解決工程中水資源利用問題和水環(huán)境保護(hù)問題奠定理論與技術(shù)基礎(chǔ)，提升學(xué)生及相關(guān)技術(shù)人員解決工程問題的能力。全書共10章，內(nèi)容包括：水力學(xué)基礎(chǔ)、地下水滲流力學(xué)基礎(chǔ)、地下水滲流微分方程、河渠地下水滲流理論、地下水井流理論、地下水滲流的理論計(jì)算、地下水滲流的測試、地下水滲流的模擬與數(shù)值計(jì)算、地下水滲流的反分析方法及地下水滲流與廢棄物處置。

《普通高等教育土木與交通類“十二五”規(guī)劃教材：地下水滲流力學(xué)》可作為高等院校地質(zhì)工程、水利工程等相關(guān)專業(yè)教材，也可供地下水工程相關(guān)技術(shù)人員參考之用。