城市大面积荷载与地面沉降分析

论文摘要

关于地面沉降的话题已经讨论了一个多世纪。长期以来,“抽汲地下流体引发地面沉降”的观点被各方学者、研究人员所推崇。上个世纪八十年代以来,随着上海等大城市有意识的调整其地下采灌格局,由抽取地下水导致的地面沉降基本得到控制。然而,据上海市沉降监测结果统计,其地面沉降量不仅没有减弱,反而日趋增强。研究人员发现,这一时期的地面沉降速率与城市大规模的建设有关,并将其主要因素归结为工程性地面沉降。与此相仿,西安市地裂缝(与西安市地面沉降速率有关)的活动强度也没有完全随停止开采地下水而减弱,甚至个别地段有增强趋势。研究人员推测,这种现象可能与西安市迅猛的大规模城市建设引起的地面沉降有关。然而,目前对于城市大规模荷载作用的影响研究甚少,无法从理论上揭示城市建筑群荷载与地面沉降的关系。城市建筑群荷载的影响与普通的单个建筑物荷载不同,不能单纯以常规计算方法定量计算,因此,本文在参考和借鉴前人研究的基础上,重点对城市大面积荷载的特点及其对地面沉降的影响进行分析。首先,本文对城市大面积荷载的定义进行修正,认为大面积荷载与常规荷载的区别,不仅体现在荷载底面积的尺寸超过一般建筑物,更本质的体现在其荷载效应的影响范围远远大于一般建筑物荷载。然后,将等效影响荷载作为衡量地基内附加应力的一个指标,对附加应力的扩散程度进行度量,重点研究等效影响荷载的特点,进而更加形象的反应大面积荷载下附加应力的传递、扩散、衰减规律。本文将等效影响荷载的表达式更加具体化,尝试性阐明了建筑物高度和建筑物密度与地面沉降的关系。本文通过力学模型计算,揭示了离散建筑物组成的荷载群下等效影响荷载面的出现深度与建筑物间距的关系、等效影响荷载面的分布范围及其延伸特点。最后,本文通过模型计算,对比常规建筑物与大面积荷载(产生大面积荷载的荷载群)在同一地层内产生的沉降量,来揭示大面积荷载与常规荷载引起沉降的差异、以及实际计算中需要考虑的沉降计算深度,为城市建筑物的合理设计间距提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 地面沉降及其影响因素
• 1.3 地面沉降的国内外研究概况
• 1.3.1 国外研究概况
• 1.3.2 国内研究概况
• 1.3.3 城市建筑物荷载引起地面沉降的研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 大面积荷载的定义及基本特点
• 2.1 大面积荷载的理论来源
• 2.2 城市大面积荷载
• 2.2.1 城市大面积荷载的定义
• 2.2.2 城市大面积荷载的度量及其影响因素
• 2.2.3 城市大面积荷载的特点
• 本章小结
• 第三章 大面积荷载影响范围的确定
• 3.1 计算模型
• 3.2 荷载影响范围的确定
• 3.2.1 普通单体荷载影响范围的确定
• 3.2.2 大面积荷载下影响范围的确定
• 本章小结
• 第四章 城市大面积荷载与地面沉降关系分析
• 4.1 常规建筑物压缩层厚度确定方法探讨
• 4.2 大面积荷载下的沉降计算分析
• 4.2.1 计算模型
• 4.2.2 黄土区大面积荷载下的沉降计算
• 4.2.3 软土区大面积荷载下的沉降计算
• 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢