地面沉降变形非线性完全耦合数学模型

李培超

(上海工程技术大学机械工程学院,上海 201620)

地面沉降变形非线性完全耦合数学模型

李培超

(上海工程技术大学机械工程学院,上海 201620)

基于多孔介质有效应力原理的渗流-变形耦合,考虑孔隙度、渗透率非线性变化,建立三维地面沉降变形完全耦合数学模型,并给出了模型的有限差分解法.该模型可以刻画地下水开采、建筑物荷载、基坑降水等作用下的三维地下水渗流场和地层变形位移场,分析地面沉降的三维变化与非线性特征,为地面沉降研究与防治提供技术手段.

地面沉降;有效应力原理;流固耦合;三维位移场;非线性变化模型;有限差分法

因地下流体(如地下水、石油天然气、地热等)过量开采而导致的地面沉降,已成为目前全球面临的比较严峻的环境地质灾害问题[1].长江三角洲是我国地面沉降最严重的地区之一.因开采地下水,上海于1921年就已发现地面沉降现象,截至2005年地面沉降已达2.6m[2].地面沉降作为缓变型地质灾害,不仅会造成巨大的危害和经济损失,而且还会对未来工程建设构成潜在的隐患和威胁,影响人们的生产和生活.

数学模型法作为地面沉降预测评价最重要的手段之一,一直是国内外学术界密切关注的研究领域.本文尝试建立基于多孔介质有效应力原理的非线性地面沉降变形完全耦合数学模型,并给出其有限差分解法.

1 地面沉降完全耦合数学模型研究概述

1.1 完全耦合模型研究现状及分析……

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