上海地面沉降模型研究及存在问题

文章主要对当今国内外地面沉降模型研究进展进行了简要的回顾和总结。针对上海地面沉降现象，就准三维水流－一维耦俣沉降模型中存在的科学问题进行了阐述，并就模型的下一步研究提出了科学的目标。     

苏锡常地区非线性地面沉降耦合模型研究

长期过量开采地下水所引发的地面沉降是一个复杂的非线性变化过程,对其进行数值模拟时,如不考虑沉降发展过程中模型参数的非线性变化,会给预测带来很大误差。本文依据苏锡常地区实际资料,通过典型钻孔土力学试验,确定出土体在不同荷载条件下的弹塑性和蠕变特征方程以及土体渗透系数随孔隙度变化的关系式。在此基础上建立了研究区三维变系数地下水流模型及考虑土体垂向不同变化特征(弹塑变或蠕变)的一维区域沉降模型,并采用多尺度有限单元法对模型进行了真正意义上的耦合求解。     

我国地面沉降模拟现状及需要解决的问题

我国现有模型有下列特点:水流模型都是准三维模型,模型中的参数都是常数,沉降模型采用线弹性模型,水流模型和沉降模型的耦合分二步进行.因此,模型还存在难以精确刻画由弱透水层释水引起的地面沉降,不符合准三维模型的应用条件.水流方程应是一个变系数的动态水流方程,渗透系数、贮水率不应视为常数.土层压缩非线性,有蠕变、塑性变形存在,沉降模型采用线弹性模型不适合,对土层厚度变化大的地区沉降模型必须是三维的,滞后现象必须克服.如何描述引起地裂缝的水平位移,分两步进行的耦合不合适,要做到水流模型与沉降模型的真正耦合等八个方面的步骤.本文提出分三步进行的解决方案:首先采用三维水流模型,以便不仅给弱透水层建立方程,还能考虑它的各向异性,参数值能随着土层的变形沉降而不断改变.沉降模型为能考虑蠕变、塑性变形的非线性模型;水流模型和沉降模型要做到能真正耦合.其次,解决滞后问题.最后,建立三维沉降模型,考虑水平位移和地裂缝问题.     

阜阳市地面沉降研究和防治的若干问题

阜阳市开采中深部孔隙水引发了严重的地面沉降。随着经济社会的快速发展,地面沉降有进一步加剧的势头。掌握地面沉降的发展动态,预计地面沉降的发展趋势和最终沉降量,恰当地评估地面沉降的实际危害,制定实事求是的应对策略至关重要。     

论地下水超采与地面沉降

地面沉降是地面高程缓慢降低的环境地质现象,严重时就会演变成一种地质灾害。造成地面沉降的原因有天然和人为因素,常见的地面沉降绝大部分属于人为因素。由于地下水过量开采,从而造成地面沉降变形、出现裂缝、导致地面建筑物破坏等,影响人们的正常生活,危害巨大。控制地面沉降主要因素在于加强地下水资源的管理,科学合理开发利用,建立区域地面沉降模型,预测不同地下水开采方案和开采量所可能带来的沉降量,优化最佳开采量,有效防控地下水超采引起的地面沉降。     

基于"区域分解"思想的苏锡常地区地面沉降相关预测模型研究

本文在系统分析苏锡常地区地下水开采与地面沉降发展动态及相互关系的基础上,从“区域分解”的思想出发,将研究区按第四纪土层结构进行了合理分区,并分别在各亚区建立地面沉降量与地下水水位相关预测模型。实践表明,该模型符合现阶段苏锡常地区地面沉降研究现状,具有一定的实用价值。     

中国地面沉降及其需要解决的几个问题

我国地面沉降主要出现在东、中部17个省市,总面积超过5×104km2,同时在17个省市出现成因上与它有关的地裂缝,危害是多方面的。沉降发生在经济高速发展的东部地区,造成的危害和损失也更大。我国地面沉降有下列特点:过量开采地下水是主要原因;各土层变形量既与其压缩性有关,也与它本身的厚度有关;砂土变形基本特征是压缩过程中总的应力与应变关系为非线性,压缩变形以塑性变形为主并包含有蠕变;水位恢复到开采前水平,沉降仍在继续,存在滞后等。从目前研究,特别是模拟研究的现状出发,指出存在8个方面的不足,进而提出需要研究解决的6个科学问题,为提高我国的研究水平献策。     

上海市承压含水层系统应力-应变特征及地面沉降防治对策

1990年以来，上海市地下水开采与人工回灌格局发生了较大的变化。承压含水层地下水位变化与压缩变形均表现为新的特点与发展趋势。通过对上海中心城区含水层系统的应力一应变特点分析，总结了承压含水层随地下水位下降所表现出的弹性一弹塑性一塑性变形的演化规律。上海中心城区第Ⅱ、Ⅲ承压含水层总体上处于地下水开采与人工回灌的平衡状态，表现为弹性变形；而第Ⅳ、Ⅴ承压含水层由于地下水位目前已严重低于其“临界水位”，表现为持续压缩的塑性变形。目前，第Ⅳ承压含水层对中心城区地面沉降贡献率已达到了49．3％，西部华漕地区第Ⅴ承压含水层变形的贡献率为46．7％。针对各承压含水层不同的变形特点，提出了地下水资源管理与地面沉降防治对策。     

苏锡常地区地面沉降及其若干问题探讨

地面沉降是苏锡常地区当前面临的最大地质灾害问题。本区的地面沉降具有两个特点:一是在时空上与地下水开采密切相关;二是其形成主要为含水砂层的压密和顶、底板粘性土层的固结。针对地面沉降的研究多从其宏观力学特性、水土耦合和建模等方面着手,而对土体在沉降变形过程中的结构变化研究不多,因而对土体在沉 降变形过程中的可逆和不可逆、非线性变形、弱透水层变形等的机理,还存在许多模糊认识。对此文章提出了相关 建议,主要包括:1)应系统地研究苏锡常地区第四纪土体各土层的细观和微观结构,弄清地面沉降区土体结构的演 化规律及其与抽、灌地下水、土体物性指标等之间的关系,建立土体沉降类型与土体结构演化之间的关系;2)应对 第四纪土体中的弱透水层开展系统研究;3)应从土体结构的角度,深入研究土体在排水和回灌过程中的可逆和不可逆变形。     

中国城市地面沉降研究的有关问题

根据作者近年来参与地面沉降研究及管理的实践,对国内地面沉降研究中出现的有关问题作了分析探讨,并对目前国内使用的地面沉降计算模型作了评述,指出了地面沉降研究应进一步深化的几个方向。     

关于城市地面沉降研究的几个前沿问题

地面沉降涉及资源、环境、经济和社会等各个方面,影响城市和地区的可持续发展,已成为21世纪国内外城市主要地质灾害.文章概述了国内外地面沉降状况,对目前城市地面沉降研究存在的问题进行了分析,并提出了城市地面沉降研究值得关注的几个前沿问题.     

The Characteristics and Causes of Land Subsidence in Tanggu Based on the GPS Survey System and Numerical Simulation

Land subsidence is a severe hazard threatening Tanggu, a flat lowland area, and evidences of land subsidence can be seen throughout the city. A new reasonable GPS network was set up in this area from 2008 to 2010. The monitoring data show that land subsidence was serious and two main subsidence cones were obviously formed in the region. One emerged at Hujiayuan, with the maximum rate reaching 60 mm/a, and the influence region enlarged prominently from 2005 to 2010. The other one occurred at Kaifaqu, which became obvious only after 2005, and it showed a decreasing tendency with time. To analyze the causes of ground settlement, a correlation between groundwater withdrawal and land subsidence was firstly made. The results confirmed that over-exploitation of groundwater was the major cause for the severe settlement in Hujiayuan. Meanwhile, the subsidence of Kaifaqu was also related to groundwater withdrawal before 2005. However, the relationship became unconspicuous after 2005. To find the cause of this abnormity, a three-dimensional finite element numerical model, coupled with groundwater flow and subsidence, was built. The simulation results indicate that the subsidence induced by high-rise buildings is serious, but the affected range is limited and it also shows a decreasing trend with time, corresponding to the subsidence characteristics at Kaifaqu. Therefore, more attention should be paid to this hazard induced by engineering construction besides groundwater withdrawal, as more high-rise buildings are under construction in Tanggu.     

上海地面沉降研究综述

对上海50余年的地面沉降研究工作进行了回顾与初步总结。     

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。     

地面沉降风险评价初探

平原区超采地下水引发的地面沉降地质灾害已成为影响这些地区经济可持续发展的重要因素,风险管理是实现灾害防治从被动应对向主动防御转变的标志。根据地面沉降地质灾害自身特点,从其易发性、易损性和抗风险能力三方面进行分析评价,初步构建了地面沉降风险评价指标体系,介绍了常用的数学模型方法和空间分析技术,最后以苏锡常地区为例进行了实例研究。结果表明,决定当前地面沉降区风险分布的首要因素是地区经济发展水平,就相同级别的地面沉降而言,其对经济发达地区所造成的侵害要高于经济欠发达地区;其次才是地面沉降灾害发生程度。由此建议加大抗灾投入,增强区域风险抵御能力。     

建设工程地面沉降研究探讨

首先对地面沉降的定义进行了辨析,简单介绍了地面沉降的诱发因素。然后提出了建设工程地面沉降的概念,重点讨论了建设工程地面沉降的沉降机理、沉降危害、沉降控制标准和研究方法4个方面的内容。提出了建设工程地面沉降控制标准的制订原则和一些建议。研究结果对今后的地面沉降研究及建设工程设计施工具有现实的指导意义。     

上海地面沉降研究

介绍了上海地区近年来开展地面沉降研究过程中的一些最新认识,以及上海市地面沉降预警预报系统探索 性研究过程中的一些初步成果。结合上海市地面沉降防治“十一五”规划目标,提出了当前研究工作中迫切需要解 决的主要问题,以及今后的研究思路和方向。     

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。     

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。