地面沉降講解課件

1、地面沉降的研究*教育科學(xué)學(xué)院教育技術(shù)系開題匯報報告內(nèi)容一.地面沉降的概念二.選題理由三.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀四.地面沉降的研究方法與形成機理五.地面沉降的模型及預(yù)報預(yù)測六.地面沉降研究過程中存在的問題地面沉降的概念地面沉降是人為或自然因素作用下，由于地殼表層土體受力壓縮導(dǎo)致的區(qū)域性地面標高整體下降的一種環(huán)境和地質(zhì)現(xiàn)象。廣義 自然因素：地殼運動、地震、火山活動、 氣候變化等人為因素：開采地下流體資源、地下固 體礦產(chǎn)、增大地表荷重狹義：不合理開采地下流體資源，較長時間內(nèi)連續(xù)地使地面高程不斷降低的現(xiàn)象不可恢復(fù)性緩變性預(yù)測地面沉降，提出合理建議地面沉降成因機制復(fù)雜必要性全球性地質(zhì)災(zāi)害特點引發(fā)重大經(jīng)濟損失地質(zhì)

2、環(huán)境日趨惡化選題理由我國的地面沉降現(xiàn)狀地面沉降的研究現(xiàn)狀影響因素（開采地下水、天然氣、石油、溫泉、采煤和鹽礦開采 構(gòu)造環(huán)境、地裂縫、沼澤地自然沉降、瀉湖區(qū)泥炭 ）預(yù)測預(yù)報研究趨勢模擬及預(yù)測（地面沉降的概化、數(shù)學(xué)模型的建立、計算機技術(shù)的進步）沉降機理（土層的壓縮變形特征與規(guī)律、土體的微觀結(jié)構(gòu)及其物理化 學(xué)特征 ）研究方法：實現(xiàn)地面沉降的預(yù)測預(yù)報確定地面沉降的類型及形成機制建立數(shù)學(xué)模型地面沉降的類型及其形成機理土體的壓縮變形主要是空隙收縮引起的。引起沉降的原因不同，其發(fā)生機理也就不同。有效應(yīng)力增加： 1) 在總應(yīng)力不變的條件下，孔隙水壓力 變小,有效應(yīng)力增大; 2) 由于工程建設(shè)，人為增大總應(yīng)力。

3、 地質(zhì)構(gòu)造運動：地震、地球板塊運動下部支撐弱化：礦石開采、地下建筑，隧道 地面沉降分為抽水沉降、構(gòu)造沉降和采空沉降三種類型。模型的建立滲流模型：滲流模型要求有再現(xiàn)地下水系統(tǒng)的能力，能真實地刻畫實際地下水系統(tǒng)中發(fā)生的物理過程，如抽水、注水引起的系統(tǒng)內(nèi)水壓力的變化情況。地面沉降的數(shù)學(xué)模型主要有滲流模型和土體模型土體模型：表征土體變形特征的模型。 含水層：彈性公式s=hwH/E 粘性土：線性彈性模型、非線彈性 模型、流變模型模型的建立劃分研究區(qū)邊界，確定邊界條件(側(cè)向邊界和垂向邊界)基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)：巖性、地層厚度等水文地質(zhì)數(shù)據(jù)：含水層厚度及劃分、地下水運動狀態(tài)（水平與垂直方向）、地下水補徑排條件地面沉

4、降監(jiān)測數(shù)據(jù)參數(shù)性質(zhì)：均質(zhì)或非均質(zhì)，各向同性或各向異性地下水流狀態(tài)：二維流或三維流，建立數(shù)學(xué)模型一：建立水文地質(zhì)概念模型模型的建立二：建立地面沉降土體模型線性彈性模型:認為土層厚度變化與有效的應(yīng)力變化成正比。這一模型主要用于含水層的變形，即將含水層的變形作為彈性的、可恢復(fù)的。非線彈性模型：即考慮土體變形的非彈性特性，當(dāng)?shù)叵滤换謴?fù)時土體要產(chǎn)生回彈，但不可能完全恢復(fù)，且回復(fù)的程度與土質(zhì)條件、土體所處的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。另外土體的變形與土體經(jīng)歷的應(yīng)力歷史有關(guān)。流變模型：即認為由于在土體骨架應(yīng)力作用下土體表面所吸附的水的粘滯性，土體顆粒重新排列和骨架體的錯動將具有明顯的時間效應(yīng)。模型的建立根據(jù)含水層性質(zhì)將

5、研究區(qū)進行網(wǎng)格剖分，將研究區(qū)含水層性質(zhì)相似的地區(qū)進行分區(qū)，并給出該區(qū)域含水層各個參數(shù)具體值。在抽水強度大和地面沉降嚴重的地區(qū)進行網(wǎng)格加密，確保更準確的模擬實際地質(zhì)特征。三：網(wǎng)格剖分四：確定模擬期及預(yù)測期 取具有較多抽水資料及地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的時期作為模擬期。模型的建立運行模型后，不斷調(diào)整水文地質(zhì)參數(shù)（給水度、滲透系數(shù)、釋水系數(shù)等），直到得到的模擬水位變化曲線與實際水位變化曲線擬合較好為止。五：模型的識別與校正若曲線擬合較好，說明所建模型以基本符合實際情況，此時可預(yù)測一定抽水量情況下的地面沉降情況。六：地面沉降的預(yù)測建立模型的技術(shù)路線搜集資料構(gòu)建模型擬合校正預(yù)報預(yù)測進行預(yù)報并提出建議水文地質(zhì)概念模型地面沉降模型+基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)水文地質(zhì)數(shù)據(jù)模型識別與校正+地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)+基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)模擬中可能遇到的困難及解決辦法困難：（1） 對引發(fā)地面沉降的因素掌握的不夠全面；（2） 土層壓縮為非線性，有塑性變形、蠕變存在；（3） 水位下降與沉降變形并不同步，存在明顯的滯后；（4） 沒有實現(xiàn)水流模型與沉降模型的真正耦合。解決辦法：充分理解地面沉降的形成機制及影響因素，在研究垂向變形的同時還有考慮水平位移。加大監(jiān)測力度，實現(xiàn)對地面沉降的數(shù)值模擬。地面沉降的預(yù)防措施 由于引起沉降的原因不同，在治理不同區(qū)域的地面沉降時，宜因地制宜，采取不同的防治措施。地下水過度