利用GRACE数据进行京津冀地区地面沉降与地下水耦合分析

地下水的过量开采已导致京津冀地区出现严重的地面沉降,为了分析地下水与地面沉降之间的耦合关系,首先利用GRACE-FO数据与GLDAS数据反演出京津冀地区2016—2019年地下水变化时序;然后利用MCTSB-InSAR技术反演出该地区同时段的沉降变化时序。通过试验分别获取地下水与地面沉降的差分变化序列和变化趋势线,并引入非弹性存储系数分析地下水对地面沉降影响力的变化规律。结果表明:①当地下水迅速升高或降低时,地面沉降速率减小或增大;当地下水持续升高时,地面沉降接近停止。②沉降越严重的区域,地下水与地面沉降变化趋势的相关性越强。③由地下水变化引起沉降的能力,随沉降等级升高而变大,且该能力在不同沉降等级中随时间变化的趋势也不同。     

地面沉降对高速铁路的影响分析

北京平原区快速发展的地面沉降对高速铁路的发展构成了威胁,地面沉降与过量开采地下水造成的水位下降关系密切,为此有针对性地开展基于高速铁路的地下水动态与地面沉降相关关系研究对于高铁安全运行意义重大,特别是对于制定高铁沿线地下水开采方案、地面沉降减缓措施和工程措施至关重要。基于其对高速铁路的影响模式,本文将地面沉降分为区域沉降和局部沉降两种类型。针对区域沉降,利用Logistic方程,使用天竺、望京及王四营分层地面沉降和地下水位数据,构建了不同层位地下水水位变化与地面沉降之间的相关关系模型,通过ABAQUS计算局部地区,对于6m高路堤和15m CFG桩处理深度的地基而言,当渗透系数k=2m／d,距离线路边缘25m处浅层地下水下降10m将产生约61—85mm的沉降。     

Geotechnical consequences of the Newcastle Coal Measures rocks

This paper attempts to relate the lithology and fabric of four main groups of Newcastle Coal Measures rock types to their geotechnical properties and engineering behaviour. The four groups comprise: massive sandstone and conglomerate; claystones and tuffs; mudstone, shale and siltstone; and the coal itself. Although their geological relevance is primarily concerned with underground coal mining, these rocks are exposed at the surface across most of Newcastle and its suburbs, and are thus significant in terms of urban environmental geology. The key mining issues include longwall support design and panel layouts, caving and subsidence mechanisms, soft floors and stiff roofs, water inflows and pillar design. The urban geotechnical issues include landslides and rock falls, shallow abandoned mine workings, reactive and erodible soils, waste disposal and potential sources for geomaterials.     

黄河三角洲地下水动态变化及其与地面沉降的关系

为了分析黄河三角洲地下水动态及其与地面沉降的关系, 利用多年地下水和地面沉降监测数据, 发现黄河三角洲广饶县和东营区的地下水动态变化剧烈且地面沉降严重, 含水层多处于超采状态, 浅、深层地下水降落漏斗先后出现.深层地下水降落漏斗中心水位下降速度达2~3m/a.近年来, 东营和广饶地面沉降漏斗中心沉降量和速率分别为155.1mm、28.2mm/a和356.0mm、64.7mm/a.借助GIS技术及数理统计法, 发现深层地下水降落漏斗与沉降漏斗空间耦合良好, 深层地下水位与地面高程呈线性正相关, 相关系数为0.92, 深层地下水过度开采已成为影响沉降的最根本因素.井灌区第三粘性压缩层成为地面沉降主要贡献层, 且深层地下水降落漏斗中心的地下水位已低于第三承压含水层临界水位, 沉降趋于严重.      

特大采空区上覆岩层地压与地表塌陷灾害监测研究

大红山铁矿采用无底柱分段崩落法开采形成了3个规模巨大的采空区,采空区上覆岩层移动与地表开裂塌陷将导致露天采场发生滚石地压灾害、井下采场产生空气冲击波次生地质灾害、地表与井下发生泥石流地质灾害等。针对上述问题,采取了多通道微震监测、非接触式岩移实时监测、基于手持式GPS仪的地表开裂范围监测和基于全站仪的地表沉降与水平移动监测的多种综合地压监测手段,对上覆岩层崩落高度、上覆岩层下沉变形量、地表开裂范围和地表沉降与水平移动等进行了监测,通过两年的监测获取了大量的监测数据,经分析表明,采空区上覆岩层崩落高度约在+1 090⁺1 060 m,上覆岩层+1 090 m平巷内观测点累计沉降量为1 350 mm,地表开裂范围位于以岩移角为75°划定的地表岩移范围内,地表测点最大累计沉降与水平移动量为1 779与948 mm,上覆岩层与地表的变形移动活动处于稳定渐进可控的状态,目前不会发生上述地压地质灾害。     

典型曲线法在山东龙口软岩煤矿区开采沉陷预测中的应用

为丰富矿区开采沉陷的预计方法,提高预测的精度,在综合大量文献的基础上,提出了典型曲线法。典型曲线法避免了由理论模型的假设和简化而造成预计公式的误差,提高了预计的精度,通过开发预计程序,方便了数据的处理,实现了典型曲线法沉陷预计的电算化。以山东龙口软岩矿区为例,详细介绍了典型曲线的建立和应用方法,预计结果和实测最大下沉值的绝对偏差为9mm,相对误差为1.1%。     

基于高分辨率PS-DInSAR的城郊地表沉降监测

随着城市的扩张,大型城市的郊区逐步成为新的工业生产及居民中心,为满足生产及生活用水需求,地下水被大量开采,进而导致地表沉降。目前对地表沉降的监测多集中在城市区域,城郊的地表沉降较少受到关注。本文提出使用高分辨率永久散射体（PS）雷达盖分干涉（PS-DInSAR）技术对大型城市郊区的沉降进行监测。选取某市城郊为实验区,使用覆盖该区的16幅高分辨率TerraSAR影像为数据进行PS-DIn-SAR沉降建模和解算,获取了谈区大范围的高分辨率沉降信息。谈市效区最大年沉降速度达到62mm/a（即年沉降量）,平均沉降速度为24mm/a。分析表明,该区域的不均匀沉降与地下水的开采密切相关。     

矿山开采沉陷教学中关于地表移动观测站设计的两点探讨

为了保证地表移动观测站设计的可靠性,本文提出采用边界角及其修正量替代移动角和修正量进行观测线长度设计,可作为传统观测站长度设计的有效检核条件;利用沉陷预计方法确定沉陷盆地主断面来设计观测线位置,可有效检核基于传统角量参数设计观测线位置的可靠性。最后将本文提出的观测站设计可靠性检核条件用于某矿工程实践,有效的确保了地表移动观测的可靠性,取得了良好的工程应用效果。     

矿山开采沉陷预计空间插值方法分析研究

文章首先对GIS中5种常用的空间插值方法原理进行了详细阐述,采用交叉验证法来对比分析不同插值方法的精度。应用反距离权重法、克里金法、自然邻域法、样条函数法、趋势面法5种常用的空间插值方法对兖矿集团济三煤矿1308工作面开采沉陷预计数据进行插值,对比分析了各种插值方法的精度,并对插值的误差影响因素进行了实验分析。结果表明：5种常用的空间插值方法中,克里金插值和样条函数插值精度最高,自然邻域插值和反距离权重插值精度居中,趋势面插值精度最低;对插值结果造成影响的因素与沉陷预计点的数量和密度有关,沉陷预计点的密度越大、数量越多,空间插值结果的精度就越高。研究成果可为矿山开采沉陷预计插值方法的选取提供借鉴。     

北京近年地面沉降监测研究

北京地面沉降较为严重,对地面沉降进行科学及时的监测非常重要.本文利用北京市2006年～2012年第101日～110日的14个GPS站点观测资料,借助GAMIT/GLOBK高精度GPS处理软件,解算得到各个GPS站点的垂向分量.在此基础上分析2006年～2012年期间的北京地面沉降变化特征,并结合2006年～2011年北京水资源公报,对地面沉降与地下水情况进行了分析讨论.总体而言,北京市2006年～2012年期间各GPS站点地面沉降变化趋势与所在行政区地下水埋深变化基本一致.