含水层中透镜体对地面沉降过程的影响机制

第四系松散沉积物是发生地面沉降的主要地层，由于复杂的沉积环境导致砂与黏土互层出现，并在沉积过程中形成透镜体。由于透镜体的尺度较小，在研究过程中常被忽略，含有透镜体的非均质地层常被概化为均质的弱透水层或含水层。以宁波地面沉降为例，根据实测剖面含水层中透镜体的分布，运用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对含水层中透镜体的大小及位置进行刻画并进行数值求解，揭示了含水层中透镜体对地面沉降的影响机制。结果表明：考虑含水层中透镜体存在的地面沉降数值模拟过程的拟合精度高于不考虑透镜体存在的数值模型；含水层中透镜体的存在会改变所在位置处的渗透系数，进而改变区域含水层中地下水渗流场的演化；含水层中不同性质透镜体对地面沉降的影响不同，黏性土透镜体分布广泛的地区地面沉降更大；在地面沉降过程中，渗透系数高于周边区域的透镜体处水头变化值减小，使得该区域地面沉降量减小，且地面沉降量随着透镜体渗透系数的增大而减小。本研究结果可为含透镜体地层的地面沉降研究提供理论依据。