地下水停采后地面沉降与地裂缝活动滞后效应模型研究
发布时间：2021-06-24 23:39
地下水水位、地面沉降及地裂缝活动在时间发展上存在着密切的联系,同时也存在着差异。以西安地区为例,地下水过度开采引发地面沉降和地裂缝活动,地下水停采后,开采层位孔隙水压力回升,但地面沉降和地裂缝活动没有停止,而是持续了相当长一段时间。本文通过数值模拟的研究方法,基于弱透水层释水及形变的滞后性,对地面沉降和地裂缝活动的滞后效应展开研究。本文首先根据Terzaghi一维固结方程,采用解析法对多层含水层系统中弱透水层释水及形变的滞后性展开研究;然后构建多层含水层系统沉降模型,模拟地下水开采及停采过程中,各含水层内部孔隙水压力与土体形变特征,对地面沉降滞后效应机理进行研究;接下来根据弱面滑移理论,采用解析法对地裂缝两侧土体相对滑移特征进行求解,并分别采用接触面法和弱化薄层法对地裂缝进行模拟,确定合理的地裂缝模拟方法;最后将沉降模型和地裂缝模型相结合,依据Biot固结理论,构建地裂缝发育的多层含水层系统流固耦合模型,对地裂缝的滞后效应机理展开研究,并对影响地裂缝活动的诸多因素进行分析。主要结论如下:弱透水层靠近开采层位的部分最先压缩释水,远离开采层位的部分压缩释水存在滞后性。不同的边界条件对弱透水...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
西安地区断块掀斜模型（张家明，1990）
2图 1-2 西安地区地下水开采激发地面不均匀沉降示意图（Peng et al.，2016）为了研究含水层水位、地面沉降及地裂缝活动之间的关系。本文将采用数值模拟的方法模拟地下水开采及停采过程中，地面沉降和地裂缝活动特征，分析地下水停采后的滞后效应机理。1.2 地下水开采引发地面沉降研究现状1.2.1 国内外地面沉降概况地面沉降早在 18 世纪的墨西哥城和日本新泻被发现，这是人类对地面沉降这种地质灾害出现最早的记载，由于当时的沉降量非常小，并未对人类活动产生影响，所以未能引起重视（Ortega-GuerreroAetal.，1999；董国凤，2006）。随着社会经济的发展和快速城市化，人类对地下水的开采强度日益增加，地面沉降地质灾害问题日益突显。到上个世纪 30 年代，一些滨海城市，如美国长滩市、日
图 1-3 有效应力原理示意图设条件是总应力保持不变，且渗透系数和压缩系数不是实际情况中，随着孔隙水压力的变化，总应力不系数也在土体压缩的同时发生变化。Barron R A（论的基本假设，在考虑渗流为等向性的情况下, 一维型。Gibson R E et al.(1982)考虑土骨架压缩过程对渗响提出了非线性压密理论，对渗透系数和土体压缩系虑了流体可压缩性，通过传统的 Terzaghi 固结理论和推导出 Terzaghi-Jocob 单向固结的二维、三维地下水考虑到深厚软土地基或超软土地基上的建筑物或构筑下会产生较大的变形，因此将 Terzaghi 固结理论扩结理论。马崇武等（2007）考虑土层埋深对有效应力ghi 非线性固结方程进行修正，并用有限体积法进行了
【参考文献】：
期刊论文
[1]比奥固结全耦合模型参数灵敏度分析[J]. 陈卓,骆祖江. 南昌大学学报(工科版). 2017(04)
[2]华北平原典型地段地面沉降演化特征与机理研究[J]. 郭海朋,白晋斌,张有全,王丽亚,石菊松,李文鹏,张作辰,王云龙,朱菊艳,王海刚. 中国地质. 2017(06)
[3]基于MODFLOW-SUB模块的地层压缩与地面沉降模拟研究[J]. 董成志,江思珉,夏学敏,张世荣. 工程勘察. 2017(11)
[4]汾渭盆地地质灾害的成因及防治分析[J]. 张宏涛,何秦娥. 资源信息与工程. 2017(04)
[5]中国“采水型”地裂缝特征和成因分析[J]. 王艺伟,叶淑君,于军,龚绪龙. 高校地质学报. 2016(04)
[6]基于单井抽水模型试验的含水层变形特性[J]. 吕伟华,邵光辉. 林业工程学报. 2016(03)
[7]长江三角洲南部地面沉降与地裂缝[J]. 薛禹群,张云. 华东地质. 2016(01)
[8]上海市地下水位大幅抬升条件下土层变形特征分析[J]. 罗跃,叶淑君,吴吉春,焦珣,王寒梅. 高校地质学报. 2015(02)
[9]典型国家城市化进程中的地质环境问题及对策研究[J]. 孙璐,邢丽霞,郑跃军,陈有鑑,袁富强. 资源与产业. 2014(06)
[10]沧州市地面沉降风险评价指标体系构建研究[J]. 房浩,何庆成,赵婷婷,吴爱华. 上海国土资源. 2014(02)
博士论文
[1]水位变化引发的土层耦合固结变形理论研究[D]. 黄大中.浙江大学 2014
[2]水作用下地裂缝成因机制及数值模拟[D]. 蒋臻蔚.长安大学 2011
[3]考虑地下构筑物对地下水渗流阻挡效应的地面沉降性状研究[D]. 许烨霜.上海交通大学 2010
[4]西安市地下水开采—地面沉降数值模拟及防治方案研究[D]. 万伟锋.长安大学 2008
[5]地面沉降预测模型及应用研究[D]. 董国凤.天津大学 2006
硕士论文
[1]地面沉降对地铁隧道影响机制的模型试验研究[D]. 苑艺.长安大学 2014
本文编号：3248043
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
西安地区断块掀斜模型（张家明，1990）
2图 1-2 西安地区地下水开采激发地面不均匀沉降示意图（Peng et al.，2016）为了研究含水层水位、地面沉降及地裂缝活动之间的关系。本文将采用数值模拟的方法模拟地下水开采及停采过程中，地面沉降和地裂缝活动特征，分析地下水停采后的滞后效应机理。1.2 地下水开采引发地面沉降研究现状1.2.1 国内外地面沉降概况地面沉降早在 18 世纪的墨西哥城和日本新泻被发现，这是人类对地面沉降这种地质灾害出现最早的记载，由于当时的沉降量非常小，并未对人类活动产生影响，所以未能引起重视（Ortega-GuerreroAetal.，1999；董国凤，2006）。随着社会经济的发展和快速城市化，人类对地下水的开采强度日益增加，地面沉降地质灾害问题日益突显。到上个世纪 30 年代，一些滨海城市，如美国长滩市、日
图 1-3 有效应力原理示意图设条件是总应力保持不变，且渗透系数和压缩系数不是实际情况中，随着孔隙水压力的变化，总应力不系数也在土体压缩的同时发生变化。Barron R A（论的基本假设，在考虑渗流为等向性的情况下, 一维型。Gibson R E et al.(1982)考虑土骨架压缩过程对渗响提出了非线性压密理论，对渗透系数和土体压缩系虑了流体可压缩性，通过传统的 Terzaghi 固结理论和推导出 Terzaghi-Jocob 单向固结的二维、三维地下水考虑到深厚软土地基或超软土地基上的建筑物或构筑下会产生较大的变形，因此将 Terzaghi 固结理论扩结理论。马崇武等（2007）考虑土层埋深对有效应力ghi 非线性固结方程进行修正，并用有限体积法进行了
【参考文献】：
期刊论文
[1]比奥固结全耦合模型参数灵敏度分析[J]. 陈卓,骆祖江. 南昌大学学报(工科版). 2017(04)
[2]华北平原典型地段地面沉降演化特征与机理研究[J]. 郭海朋,白晋斌,张有全,王丽亚,石菊松,李文鹏,张作辰,王云龙,朱菊艳,王海刚. 中国地质. 2017(06)
[3]基于MODFLOW-SUB模块的地层压缩与地面沉降模拟研究[J]. 董成志,江思珉,夏学敏,张世荣. 工程勘察. 2017(11)
[4]汾渭盆地地质灾害的成因及防治分析[J]. 张宏涛,何秦娥. 资源信息与工程. 2017(04)
[5]中国“采水型”地裂缝特征和成因分析[J]. 王艺伟,叶淑君,于军,龚绪龙. 高校地质学报. 2016(04)
[6]基于单井抽水模型试验的含水层变形特性[J]. 吕伟华,邵光辉. 林业工程学报. 2016(03)
[7]长江三角洲南部地面沉降与地裂缝[J]. 薛禹群,张云. 华东地质. 2016(01)
[8]上海市地下水位大幅抬升条件下土层变形特征分析[J]. 罗跃,叶淑君,吴吉春,焦珣,王寒梅. 高校地质学报. 2015(02)
[9]典型国家城市化进程中的地质环境问题及对策研究[J]. 孙璐,邢丽霞,郑跃军,陈有鑑,袁富强. 资源与产业. 2014(06)
[10]沧州市地面沉降风险评价指标体系构建研究[J]. 房浩,何庆成,赵婷婷,吴爱华. 上海国土资源. 2014(02)
博士论文
[1]水位变化引发的土层耦合固结变形理论研究[D]. 黄大中.浙江大学 2014
[2]水作用下地裂缝成因机制及数值模拟[D]. 蒋臻蔚.长安大学 2011
[3]考虑地下构筑物对地下水渗流阻挡效应的地面沉降性状研究[D]. 许烨霜.上海交通大学 2010
[4]西安市地下水开采—地面沉降数值模拟及防治方案研究[D]. 万伟锋.长安大学 2008
[5]地面沉降预测模型及应用研究[D]. 董国凤.天津大学 2006
硕士论文
[1]地面沉降对地铁隧道影响机制的模型试验研究[D]. 苑艺.长安大学 2014
本文编号：3248043
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