抽降水引发的弱透水层非线性固结解析解

摘要

抽降水会引发含水层下卧的弱透水层的固结沉降,同时,土体非线性压缩、渗透特性对固结变形的影响也较为明显.故抽降水引发的弱透水层的固结模型中有必要考虑土体的非线性固结特性,但考虑非线性固结特性后弱透水层固结模型的解析求解存在着困难.本文在分析现有非线性固结模型的基础上,获得了弱透水层非线性固结的近似解析解.具体过程为:引入描述土体的非线性压缩、渗透特性的经典非线性关系,在弱透水层初始有效应力为恒值的假定下,采用分离变量法推导了压缩指数Cc与渗透指数Ck比值不等于1时,潜水层大面积抽水引发的弱透水层1维非线性固结近似解析解.当Cc/Ck→1时,本文解可退化为相同条件下已有的Cc/Ck=1时1维非线性固结解,初步地验证了其解答的正确性.将本文解答应用于实际工程的沉降分析中,通过理论计算结果与实测结果的对比分析,进一步表明该弱透水层非线性固结解答应用于实际工程的可靠性.最后,以水位单级等速下降为例,利用本文解计算不同影响因素下弱透水层的固结曲线,分析其非线性固结性状.结果表明:Ck值不变时,Cc值越大(Cc/Ck越大),固结速率越缓慢,但相同时间因子下土层沉降量及最终沉降量均越大;Cc值不变时,Ck值越小(Cc/Ck越大),固结速率越慢,相同时间因子下土层沉降量越小,但其并不影响最终沉降量.水位下降速率越快,弱透水层固结速率越快,但最终沉降量相同.水位下降终值hc越大,沉降速率越快,此时Cc/Ck对固结速率的影响越明显.砂土层自然重度γ越大,相同时间因子下,土层沉降量越大,同时超静孔压消散速率越缓慢,但其并不影响土层内的最终超静孔压.