地裂缝场地施工降水对地表沉降和地层应力的影响研究

地裂缝是西安市典型的城市地质灾害,地下水位的变化是诱发地裂缝活动的重要因素。以西安地铁六号线暗挖段施工降水为研究背景,基于有限元数值模拟计算,分析了地裂缝场地施工降水引起的地表沉降规律和地层应力变化特征。计算结果表明:当地下水位下降时,地表沉降量上盘大于下盘,地裂缝带两侧地表存在差异沉降的现象,最大差异沉降量与地下水位下降深度近似呈直线关系;不同位置处地表的横向沉降呈现出"Z"形的变化特征,差异沉降区随地裂缝位置的变动而变化,且差异沉降量与横向地表位置近似呈二次函数曲线关系;地层竖向应力随着地下水位下降而增大,地裂缝位置处地层应力存在突变现象,上下盘应力影响区与地层深度近似呈三次函数曲线关系;基于分层总和法计算了地下水位下降时地表沉降量的解析解,并与数值模拟结果进行对比,发现两种方法计算结果基本一致,得到了计算地表最大沉降量的经验公式。研究结果可为地裂缝场地地铁隧道及其他地下工程安全施工提供科学指导。