外部荷载变化效应

如题所述

当外部荷载改变时,承压含水层的弹性特征会导致水头的变化。最好的例子是:当火车驶过时,位于铁路附近的承压观测孔中水位会发生波动。我们(1976)曾在湘东铁矿区进行过此类观测。观测孔离铁路约8m,灰岩承压含水层埋深约110m,当火车驶过时,水位上升超过1cm。

图2-4-6表示由于火车的停驶和开走,铁路附近承压观测井中水位变化情况。火车对地面施加荷载而压缩含水层,于是地下水的压强增大,水头上升。这种情况下地下水水头的增大,只限于施加荷载处为中心的局部地段,这必引起地下水径向地向外流动,从而使观测孔水位降低并逐渐趋向初始水位。随着地下水压强的降低,含水层骨架的压应力增加,因而增大含水层的变形(假定含水层的底板不变形)。图2-4-7中A,B说明了此过程。图2-4-7中箭头的长短表示流速的相对大小。从A到B时段,地下水压强减小,含水层顶面的变形增大。当火车开走时,地下水压强迅速地下降到最低点,然后随着地下水径向地向中心流动而增大地下水压强,并逐渐趋向初始值(图2-4-7中C,D)。

图2-4-6 由于火车的停驶和开走引起附近承压观测孔中水位的波动(据Jacob,1940)

图2-4-7 由于对地面施加荷载其后又移去荷载引起承压含水层的水压强变化和含水层变形(据Jacob,1940)

外部荷载变化效应,还可用来解释某些封闭较好的承压含水层的水头动态,例如:在雨后承压含水层水头迅速上升现象(非降雨补给潜水,再通过潜水层与承压水层间的弱透水层补给承压水层而形成);工程施工等需要在其上部潜水层疏干排水时而减小承压含水层的上部荷载导致承压含水层的水头下降现象;河水洪峰的通过等。在动态分析中,一定要区分这些真、假水力联系。

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