地下水超采导致的地面沉降问题已经引起人们的广泛关注和重视。实际观测表明地面沉降通常发生在弱透水层与含水层互层的地层结构中。而弱透水层中储存的水通常是含水层系统储存释放的地下水的主要来源，弱透水层的固结对于地面沉降有重要影响。因此，地面沉降的预测精度很大程度上取决于弱透水层的固结变形的预测精度。要准确评价弱透水层的沉降发展趋势，关键是确定弱透水层的参数，其中主要参数包括垂向渗透系数kv与储水系数Ss等。目前确定弱透水层参数的方法主要包括室内现场试验与现场试验。其中室内试验的样品在采集、运输、试验过程中不可避免地出现应力扰动而造成较大误差。另外，由于弱透水层渗透系数极低，现场试验花费的时间与费用较大。因此根据解析解及现场已有监测数据进行参数反演是目前求解弱透水层参数的较为常用的方法。
解析解能简单快捷预测出地面沉降的发展规律，目前针对抽水引发的弱透水层压缩沉降的解析解主要采用Terzaghi固结理论，认为总应力保持不变，且在固结过程中渗透系数与压缩系数不随固结过程的发展而改变。事实上，孔隙水压力的减小会使土体骨架发生压缩，并改变土体的参数，如渗透系数等。因此，这是目前根据规范计算场地沉降量偏大的原因之一。对于Gibson非线性固结理论来说，该理论考虑了固结过程中由于有效应力的变化导致的渗透系数以及压缩系数的变化，更能反映黏土在固结过程中的行为。另外目前固结理论主要针对弱透水层相邻含水层水位出现瞬时降深的情况。但对于大部分地区的抽水历史来说，弱透水层相邻含水层的地下水水位是随抽水时间的发展增加的。这使得对弱透水层变形量的评估以及反演参数缺少合适的解析解。
本文以Gibson非线性固结理论为出发点，推导了一个解析解，以描述在相邻含水层的水位线性增加的条件下，弱透水层发生非线性固结的固结特征。基于解析解，我们提出了一种新的配线法以确定弱透水层的水力参数，并根据上海地区以及苏锡常地区的数据对该方法进行了验证。结果显示预测参数与室内试验结果相比，预测参数更符合上海地区以及苏锡常地区超固结土以及中度黏土含量的特征。另外根据解析解和预测参数估算的释水量曲线与实测曲线拟合结果较好，具有较强的适用性。
 

弱透水层,地面沉降