天津滨海新区抽水引起地面沉降研究

针对天津中新生态城开展的地源热泵工程,采用抽灌水的方式加速地下含水层的流场,提高地源热泵的换热效率,但是抽水会引起地面沉降,本文在中新生态城城市管理中心场地内进行抽水试验,采用新型一孔多标分层标数据采集器监测抽水引起的地面沉降。根据抽水试验首先计算了含水层的渗透系数和抽水的影响范围,根据实测沉降变化规律分析了抽水对地下水位埋深及不同土层的影响,结合同时刻的孔压变化和水位变化规律,证明含水层固结压密是有一定滞后性的。     

地铁车站抽水试验引起的地面沉降效应分析

通过研究轨道交通九号线宜山路地铁车站开挖(基坑开挖深度达28.0m)前进行的抽水试验引起的沉降效应表明,地面沉降变化明显受分层沉降影响。第七承压层弹性释水-贮水过程反复进行,影响着地层沉降-回弹变化,且总体呈下降趋势。距离待开挖宜山路地铁车站基坑最短距离只有11m的明珠三号轻轨线允许沉降量只有7mm,考虑到开挖后大规模群井抽水叠加效应,提出可以通过合理布置抽水井位、加大连续墙深度为62m、利用高压充填膨胀土加固含水层等方案来有效减小因抽水引起的地面沉降等环境效应。     

天津滨海新区地面沉降趋势预测

地面沉降是我国主要的地质灾害之一,评价和预测地面沉降的发展趋势十分必要。本文引入实测沉降数学模型中的双曲线型沉降模型、指数型沉降模型和成长曲线型沉降模型,结合钻孔全断面分布式精细化监测系统获取地表以下不同层位连续的变形情况,建立了基于分布式光纤监测地层变形数据的地面沉降预测模型,可精细化实现地面沉降潜力评价。以天津市滨海新区G06光纤监测钻孔结果为例,对比了3种沉降模型的预测效果,结果表明：天津滨海地区地面沉降曲线呈现非线性衰减特征,2017年10月至2019年12月,累计沉降量已达52.4 mm,预计极限沉降量约为92.6 mm,仍有约43.4%的沉降潜力,沉降空间较大,并预计将于2050年进入沉降稳定阶段。该地区3.4~18.4 m的黏土质粉砂和粉细砂层当前沉降量较大,是目前地面沉降的主要层位,即“优势层”;18.4~38.4 m的粉质黏土和黏土质粉砂层虽当前沉降量较小但其剩余沉降量较大且沉降持续时间较长,需长期重点关注其沉降变形情况,是后期监测的“优先层”。     

地面沉降监测一孔多用标技术关键与应用实效

在系统总结地面沉降监测设施结构设计、施工工艺及应用成果基础上,设计开发了基岩标兼地下水监测井和分层标兼地下水监测井的一孔多用标技术,并在上海两座地面沉降监测站中得到成功应用.论述了一孔多用标的设计原理、施工技术和应用效果,总结了一孔多用标的技术优势和推广价值,以助于地面沉降监测技术进步与防治工作深化.     

天津滨海新区地面沉降预测方法研究

利用1985～2008年天津地面沉降监测资料,以水准监测点为基本研究对象,在分析其时间沉降的变化动态基础上,采用分段权函数线性模型提取沉降信息并进行外推预测,展示了天津滨海新区地面沉降现状,编绘了2008年天津滨海新区地面沉降年度沉降分布图和2008～2013年间地面沉降总量的预测分布图研究成果可供政府及有关部门制定和实施控沉管理决策参考,同时对存在类似问题的区域也有一定的参考价值。     

北京市地面沉降监测标设计与施工技术

地面沉降监测要求精度最高。本文介绍了北京地面沉降站内,监测配置和基岩标、分层标孔的结构设计,施工特点,以及适用于冲洪积平原的地面沉降监测方法。     

多排孔注浆引起土体变形与孔压规律试验研究

目前尚未见到软土地区多排孔注浆引起土体变形和超孔压发展规律的系统研究,限制了注浆变形主动控制策略的深化发展。开展了多排孔注浆现场试验,系统研究了单排孔逐孔注浆、多排孔逐排注浆引起土体水平位移和超孔压的变化与叠加规律。研究表明,注浆引起的超孔压随距离衰减迅速,变化规律可用幂函数表达,注浆距离取3 m左右时纠偏效果较好;天津地区超孔压消散较快,有利于注浆控制变形的快速稳定,超孔压随时间的消散规律可用指数函数表达,并提出了计算注浆引起超孔压的经验公式;多排孔逐排注浆时,先行注浆形成的注浆体墙对后续注浆一侧及另一侧土体变形分别具有反力效应和遮挡效应,控制既有建构筑物变形时应遵循“先远后近”逐排注浆的原则,以提高变形控制效果。     

天津滨海新区地面沉降层位的精准识别与沉降过程重建

塘沽地区地面沉降是新生代松散沉积物多层位沉降叠加的结果,精准识别各层位的沉降贡献是该区地面沉降防控的关键。利用塘沽G2地面沉降分层标组2011—2014年观测数据,对新生代沉积物不同层位的地面沉降进行了精准识别;结合以前的分层标观测资料,重建了1960年以来不同层位的地面沉降过程。结果显示,在1960—1970年地下水开发初期,地面沉降主要层位是浅部粘性土自然固结和第二含水组地下水开采;1970—1980年深层地下水开采高峰期,主沉降层位由二组逐渐加深到三、四组;1985年以后实施了地面沉降控制措施后,第四系地下水开采引起的地面沉降逐渐减小;2000年之后,随着滨海新区的成立和大规模的城市建设,城市建设引起的建筑基础沉降逐渐成为主要的沉降层。通过对不同时期主要地面沉降层位的转换过程分析,提出地面沉降精准防治新思路。     

某强夯地基处理试验监测方案与成果分析

首先介绍了强夯地基处理试验的监测方案，然后对具有代表性的孔隙水压力和地基分层沉降的监测成果加以分析并得出一些重要的结论，从而为正式的强夯地基处理施工提供了合理的施工参数。     

袋装砂井超载预压法的现场试验研究

介绍厦门某高速公路软基袋装砂井超载预压大型现场试验结果,讨论了竖向排水井超载预压地基加固效果。通过对测试成果的系统分析,认为厦门某高速公路地基经过加固处理后,其地基工后沉降能满足设计对地基变形的严格要求。结果还表明:安全控制应以沉降速率和水平位移速率为主,其标准可分别采用20mm/d和10mm/d。      

天津滨海新区围海造陆对沿海低地浅层地下水环境的影响

天津滨海新区被提到国家总体发展战略后,随着经济持续发展、城市化进程不断加速及产业转移,进行了大规模围海造陆,在拓展土地空间的同时,也造成了相当多的环境问题。利用滨海新区由陆到海的3条水文地质剖面获取的地下水动态变化监测数据和土壤含盐量测试结果,开展了围海造陆对沿海低地浅层地下水环境的影响研究。结果显示:1受围海造陆影响,对应的沿海低地浅层水位已经出现由陆到海逐渐增高的现象,造成地下水位反向倾斜,阻碍了地下水径流和排泄;2由陆到海浅表土壤全盐量出现逐渐增高的特征,在浅层地下水反向径流作用下,东部区域大量的盐分将被携带至沿海低地,使沿海低地盐渍化程度加重,严重影响到湿地保护和生态建设;3围海造陆对海岸带生态环境的影响是一个长期缓慢的过程,应持续监测近岸海域和陆域沿海低地生态环境的变化情况,以便提出合理的修复建议。     

天津桥沽-看财庄地热田地球物理勘查

桥沽-看财庄地热田位于天津市滨海新区内.为满足滨海新区开发建设对地热资源的需求,笔者对该地热田进行了地球物理勘查.本次勘查采用航磁、大地电磁测深、高精度重力、地温测量等多种物探方法,初步查明了地层结构,推测出基岩顶板埋深3500~4000m;解译了7条断裂,并分析了各条断裂的位置、走向及倾角;分析了地温场分布特征,对热储温度进行了计算.     

Mechanics of land subsidence due to groundwater pumping

This paper presents the formulation of the basic mechanics governing the changes in stress states from groundwater pumping and comparisons among predicted land subsidence from this mechanics with existing analyses and field data. Land subsidence is a growing, global problem caused by petroleum and groundwater withdrawal, mining operations, natural settlement, hydro‐compaction, settlement of collapsible soils, settlement of organic soils and sinkholes. This paper is concerned with the land subsidence due to groundwater level decline by groundwater pumping. It is shown that the stress state consists of asymmetric stresses that are best simulated by a Cosserat rather than a Cauchy continuum. Land subsidence from groundwater level decline consists of vertical compression (consolidation), shear displacement and macro‐rotation. The latter occurs when conditions are favorable (e.g. at a vertical interface) for the micro‐rotation imposed by asymmetric stresses to become macro‐rotation. When the length of the cone of depression is beyond √2 times the thickness of the aquifer, simple shear on vertical planes with rotation is the predominant deformation mode. Otherwise, simple shear on horizontal planes is present. The predicted subsidence using the mechanics developed in this paper compares well with data from satellite‐borne interferometric synthetic aperture radar. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

天津滨海新区地下空间开发适宜性评价

依据现有研究成果,本文论述了天津滨海新区工程地质背景.选取淤泥质土厚度、20 m以浅粉砂土分布、第Ⅰ海相层底板埋深、地面沉降、地下水腐蚀性为评价因子,采用层次分析和综合评分数学模型,对滨海新区非明开挖及时支护的线性地下空间工程进行了适宜性评价.评价结果表明,区内东部沿海边一带地下空间开发适宜性较差,盾构施工及支护难度较大,占总面积的24%;西部、南部及北部地下空间开发适宜性较好,盾构施工及支护难度小,占总面积的46%;其余区域为一般区,盾构施工及支护难度中等,占总面积的30%.     

天津新生界固结特征与地面沉降

本文通过对大量的室内试验和大港油田测井资料的分析和总结,从地层的固结状态和固结阶段两个方面系统分析了天津地区新生界固结特征与地面沉降的关系,认为:天津新生界地层在原始应力状态下,除滨海地区第一海相地层和坳陷区局部2500m以下地层为欠固结状态外,其余基本为正常固结;但在地下水长期超采区,长期超采的含水组地层为超固结状态。1000m以浅的地层处于初期压实阶段,仍会有较多的孔隙水被排除,而导致比较明显的地面沉降。     

天津滨海新区深部地热流体水文地球化学特征

通过近几年滨海新区深部热储的勘探开发,对古近系东营组和蓟县系雾迷山组的认识也逐步加深。从水化学特征、热储温度、水文地球化学作用方面对东营组和雾迷山组地热流体展开分析,为进一步开发利用深部热储地热资源提供了依据。宁河凸起雾迷山组补给较为充分,东营组赋存环境较封闭,东营组地热流体属于“平衡水“;地热温标计算出的雾迷山组热储平均温度约126℃,东营组热储平均温度100 ℃,两者均源自大气降水,东营组地热流体与岩石交换时间更长些,循环能力更弱,深部地热流体径流方向自NE向SW向,径流过程主要发生了溶滤作用、阳离子交换、沉淀作用及混合作用。     

孔隙型地热资源回灌模式研究--以天津市滨海新区为例

孔隙型地热资源回灌模式的研究对于实际回灌操作具有重要的指导意义。通过对滨海新区南部孔隙型热储层进行不同回灌模式的回灌试验研究,笔者认为“回扬-回灌”的循环运行方式可以保证该系统回灌的持续性,是现阶段最适宜孔隙型回灌系统的运行方式。对于灌量较小的地热井,应根据实际情况确定最佳回扬时间及回灌率,必要时采用加压回灌,才能更大地发挥地热回灌井的回灌作用,保障区域地热资源可持续发展。     

MODFLOW在天津滨海新区地热流体数值模拟中的应用

为了合理开发利用地热资源,本文以天津滨海新区桥沽-看财庄新近系明化镇组地热流体为例,应用Visual MODFLOW软件对明化镇组地热流体进行数值模拟。对模型的识别与检验表明,所建模型能够较好的反映明化镇组地热流体的地下水位动态特征。计算得出明化镇组100年水位接近150 m的地热流体可采资源量为10.7×106m3/a。通过预测按设计开采量进行开采后明化镇组地热流体地下水位的变化趋势,每天新增1000 m3开采量是可行的。     

天津滨海新区吹填软土固化试验研究

天津滨海新区有大面积吹填软土,难以直接满足工程建设的要求,需进行固化处理。现采用主剂水泥和外加剂石膏、NaOH、Na2CO3和FeCl3,通过组合配比对天津滨海新区不同含水率的吹填软土分别进行室内固化试验,以无侧限抗压强度为指标,经有效地筛选和对比分析,确定了适用于不同工程性质的两种固化剂组合配比,并对固化土的微结构特征进行了分析研究。试验研究表明,水泥加适量的外加剂加固天津滨海新区吹填软土效果明显好于纯水泥土。微观结构分析表明,与同一龄期下水泥土相比,固化土生成的水化物更多,孔隙含量更少,表现出更稳定的微结构特性,也从机制上解释了该现象。