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。     

鲁北平原第四纪沉积特征及地面沉降模式分析

地面沉降地质灾害在鲁北平原发展日益严重,制约着重大工程建设和社会经济发展。本文通过分析区内第四纪沉积展布特征,结合二等水准测量数据和分层沉降标数据与地面沉降规律,揭示鲁北平原区地面沉降机理和沉降模式,为同类型地区进行参考借鉴。①鲁北平原地面沉降主要贡献层为中更新统地层,滨州140～320m地层沉降量约占总沉降量的62%。②依据沉积相、沉积成因、地层结构、地面沉降驱动机制等因素,鲁北平原地面沉降可分为山前冲积、洪积平原模式、黄河泛滥冲积平原模式、三角洲冲积、海积平原模式三种模式。     

北京朝阳金盏地区地面沉降垂向分层研究

金盏地区位于北京市东部,是北京平原区地面沉降最为严重的地区之一,其所在的北京平原东部沉降区也是全市沉降最显著的地区,沉降速率连续多年超过100mm/a,累计沉降量逐年增大。在金盏地区进行0～300m钻孔取芯实验,通过不同深度岩芯测试数据,系统分析该地区的土体力学性质,揭示地层结构。结合地层年代、岩性、埋藏条件、地下水补径排条件,在垂向上将0～300m地层划分为四个可压缩层,并根据不同可压缩层内地下水水位变化情况,选取可压缩层内2007～2017年不同地层沉降量进行计算,在累计1427.49mm沉降量中,第四可压缩层沉降量最大,达到1038.65mm。研究认为,当地层的砂土厚度较大时,对地面沉降的贡献是不容忽视的。     

北京平原区地面沉降分布特征及影响因素

地面沉降是北京平原区主要地质灾害之一。文中采用永久散射体差分干涉测量(PS-InSAR)技术获取平原区地面沉降空间分布特征,基于GIS空间分析平台,将多种地面沉降影响因素分别与PS-InSAR获取的地面沉降场形变信息进行耦合研究,查明地面沉降与多种影响因素之间的响应关系。研究发现:(1)北京市地面沉降发育较为严重的地区主要出现在平原区东部、北部以及南部等地,存在多个沉降中心,最大沉降速率达到152mm/a,区域不均匀沉降现象明显,并且有连成一片的趋势。(2)地面沉降分布具有明显的构造控制特性,沉降区多位于几大活动断裂交接部位的沉积凹陷地区,与第四纪沉积凹陷十分吻合。地面沉降的发展趋势与活动断裂的走向具有明显的对应关系,在有活动断裂通过的区域,地面沉降剖面线上表现出明显的转折或突变,断裂两侧区域不均匀沉降十分明显。(3)地面沉降分层沉降量与对应层位上黏性土占比呈正比例关系,其空间分布特征及变化趋势与平原区的地层结构及可压缩黏性土层厚度具有很好的一致性,沉降范围整体由北西向的单一结构区向南东方向的多层结构区扩张。沉降速率大于50 mm/a的沉降区大多分布在黏性土层厚度大于100 m的地区,几大沉降中心与黏性土层厚度较大地区吻合较好。(4)第二承压含水层(顶底板埋深100~180 m)地下水开采对地面沉降影响最大,沉降中心与该层位地下水位降落漏斗区高度吻合,是地面沉降的主要贡献层位。     

常州地区地面沉降及地层压缩性研究

系统分析了常州地区地下水开采动态和地面沉降发生发展历史,概述了研究区地面沉降的框架,在此基础上,系统研究了常州市分层标从1984年至2002年的分层沉降资料。根据常州地区地下水含水层系统及土层特性,将研究区松散土层垂向划分为四个不同层次,分别研究了它们的压缩变形历时特性及其与累计地下水开采量的关系,研究了各自的应变特性。由于土层结构及物理力学性质的不同、地下水开采层次及强度的差异、土层不同应力历史的影响等诸多因素的综合效应,导致了地面沉降及分层压缩特性的显著差别。常州地区的主要压缩层为第II承压含水层的顶板弱透水层,与含水层距离近的土层变形量及应变量均较大,其次是第II承压含水层本身及其与第III承压含水层之间的弱透水层。地面沉降及地层压缩与地下水开采之间的滞后效应在常州地区表现得并不明显,这一点至少在月或年的时间尺度上是正确的。     

北京温榆河冲洪积扇地面沉降特征及机理研究

北京区域地面沉降呈快速发展趋势,局部最大形变速率超过13cm/a,严重威胁城市安全。掌握地下水开采条件下的分层地面沉降特征,是定量揭示地面沉降机理和缓解沉降灾害的前提。以北京最大的地面沉降区温榆河冲洪积扇地区的八仙庄沉降区为研究对象,分析了该地区地下水开采、地下水位动态特征与分层压缩量的关系,基于分层沉降数据得出该地区土体释水形变以浅部地层、深部地层的弹性形变以及中深部地层的弹塑性形变为主,并从地层条件、固结历史和物理力学性质方面对压缩特性的影响因素进行了分析,得出以地面沉降为约束条件的地下水开采主要调控层分布。     

北方平原地区多层松散孔隙含水层地下水开发与地面沉降研究

该文分析了中国北方平原地区第四纪河流冲积形成的多元地层结构的特点,概述了地下水资源开发利用现状及地面沉降危害.依据阜阳市地下水水位和地面沉降历史,采用-维固结模型计算了土力学参数,预测了不同地下水水位的地面沉降量,提出了调整深层地下水开采量、控制水位、控制地面沉降的方案.在此基础上,探讨了中国北方地区地下水合理开发利用的对策.     

北方平原地区多层松散孔隙含水层地下水开发与地面沉降研究

该文分析了中国北方平原地区第四纪河流冲积形成的多元地层结构的特点,概述了地下水资源开发利用现状及地面沉降危害.依据阜阳市地下水水位和地面沉降历史,采用-维固结模型计算了土力学参数,预测了不同地下水水位的地面沉降量,提出了调整深层地下水开采量、控制水位、控制地面沉降的方案.在此基础上,探讨了中国北方地区地下水合理开发利用的对策.     

宁波城市地面沉降物理数学模型及沉降预测

根据宁波市地面沉降分层标历年观测数据,用不同的物理模型描述它们的压缩、回弹特征。将可能选用的沉降物理模型和分层标观测数据进行最优拟合,应用这种非线性规划(SUMT)的Powell最优化方法来求解宁波地面沉降的主要压缩层的变形数值,其结果表明宁波地面沉降处于主固结阶段。将宁波地面沉降数学总模型视为各土层变形之总和。各土层的计算主要的参数亦通过最优化方法进行反算求得。利用总模型所得的沉降计算值和同一地层结构区地面水准点实测数据进行比较获得满意的结果。将总模型外推则可预测同一地层结构区今后若干年内沉降数值。以上全部工作将由计算机完成。     

基于PSInSAR技术的山东半岛蓝黄交迭区地面沉降发育特征与影响因素识别

研究区位于山东半岛蓝色经济区和黄河三角洲高效生态经济区的交迭地带,区位优势明显。地面沉降灾害的发生对该区规划建设和港口防潮堤高程构成了威胁,因此,全面了解该区地面沉降的发育特征,尤其是掌握地面沉降的主要影响因素极其重要。前人在不同时段内应用GPS和水准测量方法对该区局部地段地面沉降开展了相应研究,但未对全区地面沉降状况进行分析评价,尚不能有效支撑区域规划建设及地面沉降防控管理。文章在前人研究基础上,基于PSInSAR遥感技术分析了该区地面沉降速率及其变化状况,并与水准测量成果进行了对比。认为多年来该区地面沉降现象明显,超过75%的区域发生了不同程度的地面沉降,在寿光-广饶交界处、寿光-滨海开发区北部、寿光城区西北部和昌邑-滨海开发区北部等存在多个显著片区,且多年变化总体呈现加重趋势;区内存在16个沉降中心,最大沉降速率达到29~168 mm/a,沉降速率超过40 mm/a的占比达到62%以上,主要分布于研究区西部和西北部;该区地面沉降受区域构造、地层结构、地下水开采和地面荷载等因素影响,其中地下水开采是区域地面沉降发生的主致因素,地面荷载加强了局部地段的不均匀沉降程度,区域构造和地层结构为地面沉降发育和加剧提供了地质背景条件。     

基于PS-InSAR、精密水准等技术的沈阳地区地面沉降研究

为了掌握沈阳地区地面沉降状况,在充分搜集研究沈阳地区国家精密水准测量成果和不同时期1∶50000地形图成果的基础上,采用永久散射体干涉测量（PS-InSAR）技术,对沈阳地区地面沉降进行深入研究.结果表明,沈阳地区在1984年以前基本稳定,1984年以后地面沉降逐步发展,2007年以后地面沉降发展迅速,局部地区已经发展为地面沉降严重区.     

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。     

华北平原典型地段地面沉降演化特征与机理研究

华北平原是世界上最大的地下水系统之一,地面沉降问题突出。由于沉积环境变化多样、地质条件差异性显著和人类开采活动强烈,使得该地区地面沉降成因机理复杂。本文采用卫星对地观测技术与传统手段相结合,监测地面沉降灾变过程,分析华北平原地面沉降发展历史和现状。结合应力-应变图解法及土工实验研究地面沉降差异性特征及滞后变形成因机理。取得了以下关键认识:(1)华北平原地面沉降空间分布差异性明显,沉降主要分布在平原区第四纪沉积凹陷,呈现东西分带、南北分段特点。地面沉降空间发展部分受到北东向和北西向构造控制。在沧县隆起区,地面沉降也比较发育,主要原因是沧县隆起在第四纪时期构造运动相对不活跃,沉积了较厚的第四系;存在与构造走向一致的3期古河道,该地区赋存丰富的地下水资源并被大量开采。(2)地面沉降发生发展与地下水开采历史密切相关,沉降主要压缩贡献层随地下水开采层位变化而变化。北京平原100 m以深地层对地面沉降贡献呈增加趋势。天津平原目前地面沉降的主要贡献层来自300 m以下地层。(3)气候干旱导致地下水补给量减少,同时增加了地下水的开采,因而是引起地面沉降的重要间接驱动因素。高层建筑荷载、基坑降排水、地热开采对地面沉降的影响应引起足够重视。(4)地面沉降具有很强的滞后性,最大滞后时间可达25年。除了渗透固结成因以外,土体蠕变是另外一个重要原因。更新世地层在不同荷载下,蠕变特征明显。沧县隆起晚更新世地层次固结可达到总变形28.3%。(5)土的物理性质、地下水位变化模式对土层变形特征具有重要影响。不同埋深地层在地下水位变化条件下的变形特征存在较大的差异(弹性、黏弹性、黏弹塑性)。浅部含水组呈现以弹性为主的变形特征。     

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。     

江苏省常州市地面沉降监测系统

为了对苏锡常地区地面沉降,以及由此而引发的地质环境变化和地质灾害进行系统、深入的研究,江苏省地质矿产厅,于1982年在常州市地面沉降的中心区域内,建立了地面沉降监测基岩标和地层分层监测标系统。当年总投资约50余万元。这是我省目前、唯一的地面沉降监测系统。 建立地面沉降监测系统是城市现代化管理必须具备的基础设施。 地面沉降监测基岩标和地层分层监测标系统,是一套高精度的垂向位移变化量监测     

鞍山市区地面沉降的机理分析

鞍山市区地面沉降是近年发现由于抽取地下水引产地面沉降地区,结合区内的环境工程地质及地质条件,通过研究1987～1994年间的分布特征及其演化趋势,初步认为鞍山市区地面沉降除了主要起因于过量开采地下水导致水位持续快速降低外,新构造运动、第四系结构与地面沉降也有密切关系.     

基于PSInSAR技术的唐山南部沿海地区地面沉降研究

唐山南部沿海地区是唐山市地面沉降灾害较严重的地区,地面沉降的快速发展对唐山世界级重化工业基地的功能发挥构成严重威胁,全面了解唐山南部沿海地区地面沉降的分布演化态势及其发育主导因素至关重要。基于中高分辨率雷达数据,采用PSInSAR技术获取唐山南部沿海地区地面沉降场的分布及演化信息,可以发现这一地区的区域地面沉降漏斗与地下水位下降漏斗具有良好的对应关系,且沉降区范围沿区内基底断裂带一侧展布。但在曹妃甸工业区,地面沉降特征与过量开采地下水引起的地面沉降特征有所不同,地面沉降区呈点状、斑状分布,沉降区范围较小,沉降中心的沉降梯度大。据调查,特殊的地质环境是该区地面沉降发育的基础条件,地下水超采、大规模工程扰动是诱发和加剧地面沉降的外在动力。     

苏南地区地面沉降概述

从苏南地区的地层结构特点出发,指出具有中等压缩的粘土和砂土互的地层结构是地面沉降的内因,而抽取地下水及地面荷载的增长是地面沉降的外因,分析几个地面沉降的力学机遇,并从岩土工程角度出发,阐述沉降机理,数学模型等当前地面沉降中亟需研究的问题。     

苏锡常地区地面沉降机理及防治措施

地面沉降是一种危害性严重的地质灾害。由于地下水的长期超量开采导致地面沉降不断加剧。然而人们往往总是忽略了地质灾害与地质模式的内在联系,把大多数原因归结为人类活动。事实上地面沉降的发生不仅与地下水水位下降密切相关,而且还与地层岩性结构、水文地质条件、土的类型、厚度、压缩性的大小、固结历史等因素有关。本文以苏锡常地区为例,对地面沉降的机理进行了分析并提出了防治措施。     

鞍山市区地面沉降的机理分析

鞍山市区地面沉降是近年发现由于抽取地下水引产地面沉降地区，结合区内的环境工程地质及地质条件，通过研究1987～1994年间的分布特征及其演化趋势，初步认为鞍山市区地面沉降除了主要起因于过量开采地下水导致水位持续快速降低外，新构造运动、第四系结构与地面沉降也有密切关系。