天津市地面沉降数值模拟研究

地面沉降是天津市的主要环境地质问题。造成天津市地面沉降的原因很多,但主要原因是大量开采地下水。本文重点研究开采地下水条件下的地面沉降数学模型及模拟,为控制地面沉降提供科学依据。通过对第四系的水文地质条件分析,建立第四系的水文地质概念模型和地层压缩概念模型,并建立相应的准三维水流数学模型和一维地层压缩数学模型,两者通过含水层水头和弱透水层粘性土中孔隙水头的内在联系耦合在一起。利用以往系列水位数据和沉降数据对模型进行标定,模型基本上反映了天津市地面沉降的实际情况。     

论应用GPS定位技术监测上海市地面沉降的可行性

文章首先分析、论证了应用GPS定位技术监测地面沉降的理论依据，随后，介绍了实验研究方案和实际监测结果。通过比较GPS和精密水准所获得各个监测点的地面沉降量，以及两种不同方法获得地面沉降曲面的一致性，得出GPS沉降监测在一般监测环境下可能达到的精度。     

我国地面沉降若干问题研究

摘要：地面沉降主要有（1）主要由过量开采地下水引起的和（2）在新构造活动构造沉降的基础上，由开采地下水、油气、地下热水形成的地面沉降两种类型。不仅不同的土层有不同的变形特点，在不同地点的同一层土也有不同的变形特点。同一地点同一层土在不同时期的变形特点也不尽相同。建立数学模型时要根据土层实际变形特点分别建立相应的模型，才能模拟出真实的地面沉降情况。解决耦合问题和垂向、水平向尺度不同带来的困难也是正确模拟必不可少的。     

华北平原地面沉降调查与监测

华北平原是世界上超采地下水最严重的地区,也是地面沉降面积最大的地区。大约有70,000 km2的地下水水位低于海平面。随着近"# 年来的经济快速发展、城市化进程的加快、地表水污染程度的增加、高层建筑的施工以及对地下水的需求与日俱增,华北平原地面沉降呈现加剧的趋势。对华北平原地面沉降调查与监测提出了一套探索性的工作思路,并在基础监测设施的建设以及综合分析研究方面取得一些积极成果。     

基于基坑降水优化设计的地面沉降数值模拟

深基坑降水引起的地面沉降给工程和周边环境带来很大的危害,以天津地铁 XX站深基坑为例,通过使用有限差分模拟软件Processing Modflow建立三维地下水渗流场与地面沉降耦合模型,利用抽水试验数据反演识别场区的水文地质参数,对基坑降水对周边环境的影响进行预测。结合施工要求,本着在规定时间内用最少的抽水量完成降水要求,并对基坑周围造成的环境影响最小的原则,对基坑降水进行优化设计。     

考虑粘性土体低速非Darcy渗流地面沉降模拟的探讨

过度抽汲地下水引发的地面沉降是全球广泛关注的地质环境问题。对其进行数值模拟是实现地面沉降灾害科学管理的最有效手段。水流模型是地面沉降模型的必要组成部分,对其刻画得准确与否将影响沉降模拟的准确度。本文首先综述了低渗透性粘性土体中的低速非线性Darcy渗流规律,而后从地面沉降发生的地质背景分析出发,论证了低速非线性Darcy渗流对地面沉降模拟的作用,并讨论了当前地面沉降模拟中水流模型刻画的不足之处。最后提出了如何在地面沉降模拟中考虑低速非Darcy渗流的4个关键性科学问题,对该问题的探讨有助于提高地面沉降模拟的准确性。     

抽汲地下水引起地面沉降的水-土耦合三维有限元数值模拟

建立了抽汲地下水非稳定流定解问题的三维数学模型,利用现有承压含水层非稳定流定解问题数值方程求解,重点讨论了源汇项的具体数学表达式.根据土的有效应办原理和压密原理推导出抽水沉降非线性弹性压密方程,结合武汉新业大厦水文地质与工程地质条件,利用已研制的三维有限元计算程序LCYXY3D.F90对该环境岩土工程问题进行了分析和评价,计算结果与实测结果符合较好.     

灰色系统在地面沉降分析中的应用

该文将灰色系统理论引入地面沉降的研究之中。根据上海地面沉降的历史数据建立了上海地面沉降发展的GM(1,1)模型以及地面沉降与地下水位变化的映射GM(1,2)模型,最后运用所建立的模型对地面沉降的发展态势进行了预测。     

北京南部地区地面沉降发育特征及成因分析

本文总结了北京市南部地区地面沉降的发育特征,主要对区内地面沉降的历史,现状和垂向发育特征,进行了总体描述,分析了地面沉降成因,对区内今后的工程建设提出了合理化建议。     

Causes of Land Subsidence in the Kingdom of Saudi Arabia

The occurrence of land subsidence in the Kingdom Saudi Arabia is either natural or man-made. Natural land subsidence occurs due to the development of subterranean voids by a solution of host rocks in carbonate and evaporite terrains, over many areas of Saudi Arabia. Man-induced land subsidence is either due to the removal of groundwater in the agricultural areas or to wetting of unstable soils. Therefore, earth fissures and a lowering of the ground surface in unconsolidated sediments took place in alluvial plains and volcanic vent terrains. Unstable soils include Sabkha soils and loess sediments. These types of soils occur in coastal plains, desert areas and volcanic terrains. When this soil is wetted either during agricultural activities, waste disposal or even during a rain storm, subsidence takes place due to either the removal of salts from the Sabkha soil or the rearrangement of soil particles in loess sediments.     

考虑隧道降水和开挖施工过程的三维地面沉降模拟

明挖法是隧道施工中常用的一种方法,但其降水和开挖施工不可避免地会引起周围地面沉降.为了防止隧道施工对周围环境及建筑物产生严重的不良影响,地面沉降控制是检验施工支护设计合理性的关键.隧道施工造成地面沉降的主要原因有降水、开挖和支护作业,以往研究大多集中于单一因素的影响分析,为使分析结果更接近于工程实际,需将三者综合考虑,...     

GPS伪星定位测量技术与GPS地面沉降网的改善 --以上海地区为例

GPS测量技术目前是国内地面沉降城市开展地面沉降研究的一个重点。GPS具有常规测量技术无法比拟的优势，但由于GPS系统固有的原因，其垂直方向的测量精度相对于平面测量精度一般较差。这对于开展城市地面沉降需要布设大面积GPS网而言，显得尤为突出。GPS伪星定位测量技术是近年兴起的新兴技术，它可以全面改善GPS测量在垂直方向（大地高）的精度，从而全面提升GPS的性能。本文就GPS伪星定位测量技术的原理、方法结合国外的诸多实践进行了论述，对伪星定位的潜在能力进行探讨。并就目前上海市开展的GPS地面沉降网改善提出了建议和设想。     

河北平原地面沉降调查与监测主要进展及成果

介绍了“河北平原地面沉降调查与监测”项目的研究背景、研究思路、完成的主要工作量及研究的意义,并总结了河北平原地下水状况、地裂缝状况及地面沉降监测网特点,分析研究了地面沉降的分布规律、影响因素、成因机制及危害特征,预测了河北平原地面沉降中心沧州市的地面沉降发展趋势,针对地面沉降现状,提出了合理的防治对策。     

高层建筑荷载引发地面沉降与隆起变形三维数值模拟

针对地下水埋深较浅地区,由高层建筑荷载引起的土体变形问题,以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将土体本构关系推广到黏弹塑性;同时考虑土体力学参数及水力参数的动态变化关系,建立了高层建筑荷载引发地面沉降与隆起变形的三维有限元数值模型,详细研究了高层建筑荷载影响下的土体变形特征及此过程中土体力学参数及水力学参数的变化特征。结果表明：由高层建筑荷载引起的地面沉降呈现漏斗状,以建筑物中心为漏斗中心,高层建筑荷载施加初期,高层建筑周围出现隆起,到达最大值后隆起逐渐消失;高层建筑底部浅层土体孔隙度、渗透系数及泊松比均呈现缓慢减小趋势,弹性模量呈现缓慢增大趋势;而高层建筑周围浅层土体的孔隙度、渗透系数及泊松比呈现先增大后减小的变化趋势,弹性模量则呈现先减小后增大的变化趋势;高层建筑影响区域浅部土体参数的变化趋势与土体的回弹及压缩有关。     

我国地面沉降现状及防治战略设想

在深入分析研究我国长江三角洲、华北平原、关中平原、淮北平原和松嫩平原大多数城市地面沉降现状和问题的基础上,提出了地面沉降调查监测的指导思想、原则、总体目标和分阶段目标,并结合具体情况提出了地面沉降的防治战略。     

地面沉降对工程沉降监测数据的影响及分析

该文通过对工程沉降监测中的作业方法及其监测数据进行分析，由此得出在工程沉降监测中，地面沉降的影响因素不容忽视。     

山西阳泉矿区刘村采煤塌陷机理及数值模拟

选取山西阳泉矿区单煤层开采引发的强烈地面塌陷作为研究对象,在详细介绍刘村采煤塌陷所处地质环境背景及其发育变形特征的基础上,根据区域岩体工程地质特征,将其划分为12层岩组;运用关键层、复合关键层理论对采煤塌陷机理进行了分析,获取Hoek-Brown岩体力学参数;采用Flac5.0 Extrusion对刘村采煤塌陷坑进行了反演模拟。数值模拟反映各阶段采动裂缝在地表的发育分布情况并计算了最终沉降量,覆盖层裂缝自然修复周期为2个月,基岩裂缝自然修复周期为3个月;采动裂缝最终在平面上呈"θ"形,塌陷中心1和塌陷中心2最终沉降量分别达到4.5 m和4 m,塌陷面积是工作面面积的1.85倍。模拟结果与调查监测数据高度吻合,客观地反映了地表变形和深部覆岩塌陷的发展变化过程,为塌陷机理分析起到了帮助作用。该套岩体力学参数与模拟方法适用于阳泉矿区采煤塌陷精准预测。     

苏锡常地区地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统研究

从苏锡常地区地面沉降研究实际需要出发,介绍了利用虚拟现实技术构建地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统的设计思路、开发模式、实现方法和功能特点。该系统真实表达了研究区三维地层结构特征,逼真再现了地面沉降模型所预测的地下水流场、地面沉降发展变化过程,并虚拟表现出地面沉降可能造成的后果,为苏锡常地区地面沉降机理及预测研究提供了一个全新的三维可视化平台。     

地面沉降根源分析与防治对策

地面沉降是普遍存在的一种地质灾害。人类经济社会的发展,尤其是城市化进程日趋加快,一些人类不合理的活动导致了地面沉降频繁发生,给生产、建设和人民生活造成极大的危害。要防治地面沉降发生,必须认清其产生的根源,方能收到药到病除的效果。本文采用归纳分析的方法,将地面沉降划分为5种类型,依据其产生的不同根源,有针对性地提出了预防和治理的措施。     

基于MODFLOW-SUB建立变渗透系数的地下水流-地面沉降模型

在基于MODFLOW-SUB建立的地下水流-地面沉降模型中,设定黏性土夹层内垂向渗透系数为常数,但黏性土夹层在压缩过程中,其垂向渗透系数会随之变化,因而运用该模型预测长期地面沉降可能与实际情况有较大差距。本次研究通过结合沉降过程中黏性土夹层内垂向渗透系数与水头的变化规律对SUB源代码进行改进,建立变渗透系数模型,并以美国地质调查局建立的加州羚羊谷典型结构为基础设计算例,分别对常渗透系数模型和变渗透系数模型进行模拟。结果显示：在开采初期的前20 a,两模型具有较好的一致性;随着开采的持续进行,变渗透系模型计算的累计沉降量逐渐小于常渗透系数模型,80 a内沉降量减少了约15.6%;随着开采量的增大,两模型产生差异的时间逐步提前且最终沉降差值增大;随着夹层厚度的增大,两模型产生差异的时间逐步滞后但最终沉降差值增大。由此表明,常渗透系数模型和变渗透系数模型在开采初期都具有很好的适用性,可以满足模型精度,但随着开采时间的延续,变渗透系数模型可以更好地反映实际压缩沉降过程。