渗透各向异性饱和地基抽水问题研究

"渗透各向异性饱和层状地基中的抽水问题* (2010年)" 是一篇关于地下水抽水对具有渗透各向异性的饱和层状地基影响的学术论文。作者通过深入研究渗透各向异性轴对称Biot固结理论，构建了Laplace-Hankel变换域内的状态方程，并应用Cayley-Hamilton定理推导出单层饱和地基的传递矩阵。 这篇论文主要涉及以下关键知识点： 1. 渗透各向异性：地基中的土壤或岩石在不同方向上具有不同的渗透率，这种特性称为渗透各向异性。在地下水流动问题中，它显著影响水分的迁移路径和速度。 2. Biot固结理论：由Biot提出的理论，用于描述饱和多孔介质（如土体）在应力变化和流体流动相互作用下的动态固结过程。该理论考虑了弹性变形、流体压力变化以及孔隙流体的流动。 3. Laplace-Hankel变换：这是一种数学工具，用于将复杂问题转换到不同的域（在这种情况下是Laplace-Hankel变换域），使得问题的解决更为简单。在本文中，它被用来处理轴对称的渗透问题。 4. 传递矩阵法：在解决多层结构问题时，传递矩阵法是一种有效的计算方法。通过建立每层地基的传递矩阵，可以将连续性条件、边界条件和抽水作用面的条件转化为线性系统求解。 5. 抽水作用面的连续条件：抽水井影响范围内的地下水位下降，形成一个下降漏斗。确保抽水作用面在不同层之间的连续性是解决此类问题的关键。 6. 数值逆变换：通过Laplace和Hankel的数值逆变换，将积分变换域内的解还原回物理域，从而得到实际的地下水位和地表沉降情况。 7. 地表沉降分析：论文中，作者探讨了渗透各向异性参数（如渗透率的比例系数）和抽水时间对饱和地基地表沉降的影响。这对于预测抽水活动可能引起的地面变形和稳定性评估至关重要。 8. 关键词：包括渗透各向异性、层状地基、井点抽水和积分变换，这些都是论文研究的核心概念，反映了研究的焦点和技术手段。 此篇论文属于工程技术领域，特别是在地下空间与工程学报中发表，对理解和模拟地下水资源管理和土木工程实践中的地基响应有重要价值。通过这样的理论研究，工程师可以更准确地预测和控制地下水抽水对饱和土层结构的影响，从而制定更有效的地下水管理策略和工程设计方案。