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上海市曾遭受了严重的地面沉降灾害,主要由于浅部含水层开采引发浅部土层固结所致。之后采取了回灌浅部含水层并转向开采深部含水层的措施,地面沉降得到了有效控制。但21世纪初,通过水位及分层沉降监测,发现随着开采量增加,深部含水层也会成为主要压密土层。其变形呈现出显著的非线性压密特征,即使水位普遍抬升,压密仍然持续,开展其固结压密机理模型研究对地面沉降防治十分必要。传统太沙基理论认为砂土骨架是瞬时变形的,忽略了流变性本质,因此无法解释该现象。基于国内外学者的研究,考虑了前期固结压力前后流变性的差异,建立了深部含水层黏弹塑固结压密模型。通过试验获取了相关参数,结合塘桥F16分层标监测结果,对第四含水层长期压密变形进行了模拟。模拟结果很好地反映了含水层长期非线性压密行为,研究结果对指导防治地面沉降有实际意义。 相似文献
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为阐明强烈开采条件下华北平原深层水的开采水量来源及组成问题,以德州地区深层水漏斗分布区为重点研究区,通过基于大量钻孔资料对含水层组及其粘性土夹层或透镜体的分析和野外地下水采样、动态监测及地面沉降测量资料等分析,采用分层、分区计算方法对漏斗中心至外围的各分区弹性释水量、粘性土压密释水量、侧向流入和越流补给量进行均衡计算。结果表明:在强烈开采条件下,深层水开采量中弹性释水量和压密释水量所占比率不是常量,随着深层水位下降的幅度和深度增大、超采释压持续时间愈长、开采层中粘性土夹层或透镜体愈多,则区内弹性释水和压密释水的强度及累积地面沉降量愈大;愈靠近漏斗中心,弹性和压密释水强度愈大,相同降深下平均单位降深的地面沉降量愈小。在深层水开采量中粘性土压密释水占35.5%~61.9%,与地面沉降密切相关。 相似文献
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开采孔隙承压含水系统,引起含水层水头下降。通常认为相邻含水层一经出现水头差,便会有通过粘性土层的越流渗透。但在粘性土两侧含水层出现水头差初期,粘性土内部水头降低缓慢,并伴随有释水压密过程。笔者采用多用途饱水粘性土固结和渗透试验装置,对不同岩性的粘性土原状样进行了释水、吸水与越流发展过程之间关系的试验。试验表明,含水层水位升、降变化,首先引起相邻粘性土吸水回弹或释水压密,而后出现粘性土吸水或与释水越流并存阶段,越流的出现,明显滞后于含水层水头变化,当吸水或释水过程结束后,越流渗透达到稳定。越流滞后时间与土的固结程度有关,笔者采用一维固结理论提出了计算越流滞后时间的方法。 相似文献
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开采孔隙承压含水系统，引起含水层水头下降。通常认为相邻含水层一经出现水头差，便会有通过粘性土层的越流渗透。但在粘性土两侧含水层出现水头差初期，粘性土内部水头降低缓慢，并伴随有释水压密过程。本文采用多用途饱水粘性土固结和渗透试验装置，对不同岩性的粘性土原状样进行了释水、吸水与越流发展过程之间关系的试验。试验表明，含水层水位升、降变化，首先引起相邻粘性土吸水回弹或释水压密，而后出现粘性土吸水或与释水越流并存阶段。越流的出现。明显滞后于含水层水头变化，当吸水或释水过程结束后，越流渗透达到稳定。越流滞后时间与土的固结程度有关，笔者采用一维固结理论提出了计算越流滞后时间的方法。 相似文献
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根据GPS监测结果及已有水准测量成果,并结合地下水开采活动和地面沉降分层标的监测资料,系统而深入地研究了江阴市地面沉降时空演化规律及成因机理,发现江阴市地面沉降主要发生在南部,向北、向东沉降量逐渐减小,在时空上与地下水开采密切相关,并具有滞后性及不可逆性;江阴市地面沉降的发生主要受内外两种因素控制,本身具备沉降特性的地质环境条件,包括基岩起伏特征、第四纪土层结构和水文地质条件等,是必备的内在因素,而长期超量开采地下水则是导致地面沉降的主要外因,地面沉降的形成主要是含水砂层的压密和顶底板粘性土层的固结。 相似文献
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开采条件下山东德州深层水资源组成及其与地面沉降的关系 总被引：1，自引：1，他引：0
针对德州长期过量开采深层水导致地下水位不断下降、地面沉降等环境地质问题,以深层地下水动态、地面沉降监测及其对应的粘性地层为主要研究对象,应用水文地球化学、地下水动力学和同位素技术方法,初步查明深层水主要形成于末次冰期盛期的大气降水补给;考虑地面沉降条件下,开采资源中20.6%的侧向径流补给和越流补给来自区域径流系统,反映深层地下水具有一定的更新能力;含水层弹性释水占17.5%,其中61.9%来自粘性土的压密释水,这是产生地面沉降的直接原因。 相似文献
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文中通过固结试验资料和现场观测资料论述了地面沉降地区抽水引起的土体变形不是弹性变形,而是非弹性变形。研究的模型是在均质、各向同性、等厚以及侧向无限延伸的围闭或半围闭含水层中以定流量进行抽水。由于含水层中的水头压力降低,致使土颗粒的粒间压力增加,从而导致含水层和弱透水层的压密,这种压密过程是一种非强性变形过程,可用Merchant模型描述;抽水含水层的水流为流向井的平面径向流,通过弱透水层的水流只是 相似文献
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分布式光纤监测是利用光纤作为传感介质,采用先进的OTDR技术,探测出沿光纤不同位置土层的应变情况,实现真正分布式测量。阜阳地面沉降是由于过量抽汲阜阳城区地下水引起水位下降,在正常固结和超固结[1]土层分布区,由土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象。省地质测绘院、阜阳市测绘院、安徽省地质调查研究院在该区域进行大量的高程测量工作,仅查明了地面沉降范围及垂直沉降量,但对地面沉降的形成机理,各压缩层的变化量缺少统一认识。采用分布式光纤监测技术能准确测出各压缩层的变化关系,为阜阳地面沉降防治研究提供科学依据。 相似文献
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追踪一维固结方程的推导过程，可见方程中的固结系数和含水层导压系数是同一物理量的两个名称．在固结上层巨厚条件下，用把偏微分方程变换为常微分方程的方法，求得上述方程的解析解，原来与水库蓄水后库岸壅水方程相同。利用此解和压缩性关系，预测了砂层和土层的非稳定地面沉降过程。 相似文献
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天津滨海地区晚新生代地层自然固结与地面沉降研究 总被引：1，自引：0，他引：1
天津滨海地区地处渤海湾西岸,晚新生代沉积了巨厚的松散沉积物。地下水位下降、地层自然固结、地表载荷的加速增长等复合因素造成了严重的地面沉降。利用在天津滨海新区塘沽地区施工的一眼1 226 m全取芯钻孔,通过原状样品测试分析,系统研究了晚新生代土层的物理力学性质、黏性土固结特征,并结合欠固结黏性土层沉降量计算等方法阐述了土层固结状态空间特征,探讨了土层固结特征与地面沉降的相关关系。结果表明：该地区0～100 m深度土层具有低天然密度、高孔隙比、高含水率、高压缩性等特点,表现出软土的性质,在地表荷载增大的情况下,易发生地面沉降;100～550 m的黏性土大都处于超固结和微超固结状态,主要是由于过去地下水的大量开采造成的;550 m以下的黏性土多为正常固结,局部存在欠固结黏性土夹层。钻孔中存在合计约218 m的欠固结黏性土夹层,这些欠固结黏性土夹层在自重应力下的最终沉降量为1 985 mm,沉降量最大的土层对应于第1、6含水组,分别达614 mm和665 mm,这一沉降过程完成所需时间为数十年甚至上百年。 相似文献
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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. 相似文献
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天津滨海新区地面沉降层位的精准识别与沉降过程重建 总被引：1，自引：0，他引：1
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。 相似文献
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上海地下水流三维水动力模型研究 总被引：2，自引：0，他引：2
本文应用地下水动力数学方程,对上海市区120km~2的范围内,第二含水层以上地层,按地质条件和特征划分了八节点的有限单元进行数值计算,列出了5个典型孔的水位计算与实测对比曲线,拟合结果很好。并在原有的水量开采条件下增加30%的开采量进行了水位预测。为进一步研究上海地下水位变化及地面沉降关系提供了一个新的计算评价手段。 相似文献
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用蒙脱石层间水化状态修正了土壤孔隙率的计算方程,以此建立蒙脱石层间脱水作用所产生的次要地面沉降量的数学表达式,并对无锡石塘湾地面沉降区进行了模拟计算。无锡石塘湾地区因蒙脱石层间释水所产生的次要地面沉降量为39.02 cm,占整个沉降量的19.51%,人工回灌后,次要地面沉降量变为36.04 cm,占整个沉降量的18.02%,表明人工回灌是阻止地面继续沉降的有效措施之一。计算表明,如果蒙脱石残余层间水全部释出,那么无锡石塘湾地区可能有117.39 cm的地面沉降空间。虽然这一结果在真实的外界环境下不可能实现,但对下一步就地面沉降灾害的治理、防治具有一定的警示作用。蒙脱石层间脱水作用及其对地面沉降影响的研究,可能对地面沉降趋势的预测具有启示作用。 相似文献
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Estimation of land subsidence caused by loss of smectite-interlayer water in shallow aquifer systems
Traditionally, land subsidence that results from groundwater over-pumping has often been described by the theory of consolidation. The mechanism of land subsidence due to the dehydration of clay minerals is not well addressed. A model of the “hydration state of smectite”, and a “solid solution model of smectite dehydration”, incorporating a thermodynamic solid solution model and laboratory results concerning clay-water systems of swelling pressure, hydration state and basal spacing in smectite interlayer, are employed to examine the effect of the release of water from the smectite interlayer on land subsidence in the coastal area of the Chou-Shui River alluvial fan and the Yun Lin offshore industrial infrastructure complex in Taiwan. The results indicate that 9.56–22.80% of the total cumulative land subsidence to a depth of 300 m is consistent with smectite dehydration following the over-pumping of groundwater. This dehydration-related land subsidence occurred to a depth of 0–60 m, with subsidence due to smectite dehydration accounting for 6.20–13.32% of the primary consolidation. Additionally, the total amount of subsidence resulting from both smectite dehydration and primary consolidation is consistent with the subsidence observed in the field. This study reveals that smectite dehydration appears to be important in assessing and predicting land subsidence in shallow aquifer systems. 相似文献
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天津市地下水流-地面沉降耦合模型 总被引：6，自引：0，他引：6
天津市平原区地面沉降主要由地下水大量开采引起,影响范围广、危害大,已成为天津市主要的环境地质问题。分析了研究区的水文地质条件,结合地下水开发利用状况,将研究区概化为6个含水层组,地下水流考虑三维非稳定流,地面沉降选用一维固结压缩模型,运用地下水流模型Modflow 2005和地面沉降模拟模块 Sub,建立了天津市平原区地下水流-地面沉降数值耦合模型,模型面积为1.1×104 km2,利用1998-2008年地下水位等值线、过程线、地面沉降过程线等资料对模型进行了识别。模拟期的地下水均衡分析表明,在多年开采条件下,越流补给、压缩释水、侧向边界流入分别占深层含水层补给量的41.84％、32.15％和24.17％。将调试后的模型应用于南水北调实施后地下水控采条件下的地面沉降趋势预测,显示出停采或减少地下水的开采,有利于减缓地面沉降下降速度,且表现出开采层位越往下,地面沉降恢复难度越大的变化趋势。 相似文献
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古潜山是中国水热型地热的主要富集区,具有分布广、潜力大、开发利用条件好等特点,同时也是中国地面沉降相对严重的地区。廓清古潜山区地面沉降的影响机制是区域地下水资源以及地热资源的合理规划与开发利用的基础。本文从地面沉降的机理出发,以雄安新区为例,从第四系厚度、黏性土含量、水位变化、土体固结性、地下水的越流补给以及地下水开采量6个方面分析了对地面沉降的影响,认为雄安新区地面沉降的发生主要受第四纪地层中地下水的超采和砂岩热储的采灌不均衡两个因素的影响,其中地下水超采是地面沉降的主要因素,砂岩热储层的无序开发是诱发地面沉降的次要因素,碳酸盐岩热储的开发尽管会造成热储压力的下降,但受碳酸盐岩压缩性能的影响储层不会产生明显的压缩变形。研究结果可以为新区地面沉降的防治及能源规划提供支撑。 相似文献
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常州地区含水层系统土层压缩变形特征研究 总被引：6，自引：1，他引：6
根据近十几年来分层标和含水层水位观测资料分析了常州地区土层压缩变形特征,表明承压含水砂层中的压缩变形不容忽视,且含水砂层的压缩变形与弱透水层的粘土、粉质粘土相似,均表现出明显的变形滞后现象.为此从水位与时间关系、土层变形与时间关系和水位与变形关系出发,结合室内试验方法,通过选取常州地区含水层系统中第一、二、三承压含水层以及二、三承压含水层间弱透水层和第三承压含水层下覆弱透水层的原状土样,采用单轴侧限压缩试验,分析了常州地区砂土和粉质粘土的次固结（蠕变）特性.试验结果表明常州地区不论是粉质粘土还是砂土,均存在一定的次固结变形,从而启示我们该地区地面沉降模拟中应同时考虑含水砂层的蠕变特性. 相似文献
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山东莱芜盆地西北缘古近系半固结含水岩组的特征及其成因 总被引：3，自引：0，他引：3
通过岩心、测井、地下水常规离子组分及氢氧同位素样品测试对分布在莱芜盆地西北缘古近系半固结含水岩组物性、水化学特征及地下水补给循环特征进行研究; 结合古新世以来盆地沉积演化史及含水层成岩阶段划分, 分析半固结含水层地下水富集模式。结果表明, 埋深100 m以下的古近系砂砾岩含水层, 长期处在早成岩A期, 呈弱固结-半固结状态, 兼具裂隙与孔隙含水层特性, 且以孔隙为主。与碳酸盐岩含水层水化学特征相似, 水化学类型为HCO3-Ca?Mg型, 现代大气降水作为地下水主要补给来源, 蒸发浓缩作用, 碳酸盐岩、石膏及盐岩溶解参与了地下水化学组分形成。在莱芜盆地北部边界断裂处, 部分断裂所夹断块可作为古近系含水岩组应急找水靶区。 相似文献