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· · 上海地质总期
抽水与注水引起的变形机理绷,一
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同济大学
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摘要根据室内抽水压密与注水膨胀模拟试验成果,详细地分析了土骨架的抽水压密与注水膨胀变形的
基本特征,确定了适用解释含水层组土骨架的抽水压密与注水膨胀变形力学机制的线性粘弹性应
力~ 应变关系。
关键词抽水注水土层变形应力应变
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前言
地面沉降现象是复杂的地层压密过程的反映,是与土中渗流现象紧密相联的,土、水耦合
作用对地面沉降具有重要的影响。为了描绘地层的压密过程,土力学领域内已提出了若干应力
应变模型,其中包括土的弹性应力应变本构模型、牯弹性应力应变本构模型及弹塑性应力应褒
本构模型,但现有的各类应力应变本构模型均未能反映土中水与土骨架的耦合作用;
有反映土层非弹性变形特征的大多数应力应变模型,往往过于复杂,不能直接用于分析地下水
渗流及相应引起的地面沉降问题。综上所述,有必要进行室内抽水压密与注水膨胀模拟试验.
用以观察土层变形与土中水渗流之间的关系以及抽水、注水条件下土层的变形特征,并与现有
有关应力~ 应变关系所反映的变形力学机制进行对比、验证、以便对现有应力~应变关系进行
机理的应力~ 应变关系,这种应力~ 应变关系能够直接用于分析地下水渗流及相应引起的地
面沉降问蹰,为建立地下水渗流模型及抽水引起的地面沉降模型提供理论依据。
模拟试验简介
、土压力室、土层位
移及隙水压力测量系统、数据采集系统、供水系统和加压系统等部分组成,其结构示意图
如图所示。
模拟试验土样分别采用粘土、粉砂夹粘性土及标准中砂。其中粘土土样、粉砂夹粘性土土
样分别取自干“上海彭越泵站主泵房场地”下伏的层灰色淤泥粘土层、层粉砂夹粘性土
土层。标准中砂土样岩性为灰白长石、石英砂,其颗粒分析试验结果为:砂样颗粒粒径皆小于
.;粒径在.~. 之间的颗粒重量占砂样总重量的. ;.~. 之间的
占. .~ . 之间的占. . 占. 。层灰色淤泥质粘土的有关
性质指标为:天然含水量. ,容重./。,比重.,天然孔隙比.,塑性指数
. ,液性指数,压缩指数.,回弹指数为.,原状土样呈饱和流塑状态,具高压缩
性质,土质较均匀。层粉砂夹粘性土的有关性质指标为:天然含水量. ,容重./
,比重.,天然孔隙比.,粒径级配。为. ,.,原状土样
收稿日期;—一
第一作者简介:缪俊发,男,副教授,年生,年毕业于同薪大学岩土工程专业,工学博士。
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呈饱和稍密状态,具中等压缩性质。
试验土样制成饱和扰动土样后,装入土固结室内,然后进行模拟试验。试验在常温环境下
进行,试验内容包括:模拟土层在抽水条件下的压缩变形过程及注水条件下的膨胀变形过程。
模拟试验的代表性成果分别如图~ 所示。
土的变形机理分析
. 抽水压密变形性质
抽水压密过程中,土的应力~ 应变