地下水位变化对砂土地基承载特性影响试验研究

论文摘要

水源热泵技术是利用地球水所储藏的太阳能资源作为冷、热源,进行转换的空调技术。水源热泵可分为地源热泵和水环热泵。抽水和回灌是水源热泵系统比较重要的两个环节,在系统运行过程中,地下水位随着抽水和回灌下降和上升,处于这种情况下,有必要对由地下水位变化引起的岩土工程问题作一分析和评估。本文的目的通过室内模型试验、理论分析和数值模拟的方法,测试由于水源热泵抽水和回灌使地下水位发生变化时,砂土地基工程性质的变化规律,针对以上目的,本文做了以下几点工作:1、开展了室内模型试验,通过采集土压力传感器和水压力传感器数据、在天然含水率和饱和含水率两种状态下做静载荷试验,分析了水位变化对地基特性的影响,得到了一些结论,如,随着含水率的增加摩擦角有减小的趋势;在饱和情况下的砂土地基承载力特征值比天然含水率情况下要低;随着水位下降,基础会有较小的沉降等。2、根据室内试验得出的结论寻找理论层面的解释,分析了产生各种现象的原因,给出理论上的支持。3、选取了适合的参数和本构模型,通过有限差分元软件FLAC3D对室内试验进行模拟,对模拟结果和试验结果进行对比,分析其规律,得到了一些结论,如,使用FLAC3D对密实砂土进行模拟,在天然含水率的状态下,可以很好的和试验数据吻合;在饱和含水率状态下,数值分析的结果和室内试验的结果在0~900kPa之间吻合较好,荷载到达900kPa而继续加载时,出现了较大偏差,此时可以使用拟合公式弥补这一误差;可知在人工回灌和抽水压密过程中,力学进程对孔隙水压力的影响很小,可以忽略不计等。本文的研究成果将为进一步开展水源热泵推广工作提供一些有益的指导和建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义和目的
• 1.2 国内外研究综述
• 1.2.1 地基基础研究现状
• 1.2.2 地下水研究现状
• 1.2.3 国内外地面沉降及研究概况
• 1.2.4 抽汲地下液体导致地面沉降的研究现状
• 1.2.5 人工回灌对地面沉降影响的研究现状
• 1.3 本文选题及研究内容
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究工作的技术路线
• 第二章 室内试验研究
• 2.1 试验研究概况
• 2.2 试验研究主要内容
• 2.3 室内土工试验研究
• 2.3.1 颗粒分析试验
• 2.3.2 含水率试验
• 2.3.3 砂相对密度试验
• 2.3.4 密度试验
• 2.3.5 直剪试验
• 2.4 室内模拟试验研究
• 2.4.1 室内模拟试验设备
• 2.4.2 室内模拟试验方法
• 2.4.3 室内模拟试验测试数据及分析
• 2.5 原位测试研究
• 2.6 本章小结
• 第三章 理论研究
• 3.1 密实粗砂地基承载力随含水率变化的理论研究
• 3.2 密实粗砂地基地面升降随水位变化变化的理论研究
• 3.2.1 抽水压密导致地面沉降的计算模型
• 3.2.2 人工回灌影响地面回弹的计算模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 数值模拟研究
• 4.1 概述
• 3D 有限差分软件简介'>4.2 FLAC^3D有限差分软件简介
• 4.3 数值分析模型的建立
• 4.3.1 计算模型体系
• 4.3.2 本构模型的选取
• 3D 模型参数的选取'>4.3.3 FLAC^3D模型参数的选取
• 4.3.4 接触面
• 4.4 数值分析结果
• 4.4.1 1 号基础静载模拟
• 4.4.2 2 号基础回灌试验模拟
• 4.4.3 2 号基础静载模拟
• 4.4.4 2 号基础抽水试验模拟
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢