地面沉降講解課件

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(bào)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(bào)報(bào)告內(nèi)容一.地面沉降的概念二.選題理由三.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀四.地面沉降的研究方法與形成機(jī)理五.地面沉降的模型及預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)六.地面沉降研究過(guò)程中存在的問(wèn)題報(bào)告內(nèi)容一.地面沉降的概念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(biāo)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(yùn)動(dòng)、地震、火山活動(dòng)、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(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)地使地面高程不斷降低的現(xiàn)象地面沉降的概念地面沉降是人為或自然因素作用下，由于地殼表層土不可恢復(fù)性緩變性預(yù)測(cè)地面沉降，提出合理建議地面沉降成因機(jī)制復(fù)雜必要性全球性地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)引發(fā)重大經(jīng)濟(jì)損失地質(zhì)環(huán)境日趨惡化選題理由不可恢復(fù)性緩變性預(yù)測(cè)地面沉降，提出合理建議地面沉降成因機(jī)制復(fù)地面沉降講解課件我國(guó)的地面沉降現(xiàn)狀我國(guó)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(cè)預(yù)報(bào)研究趨勢(shì)模擬及預(yù)測(cè)（地面沉降的概化、數(shù)學(xué)模型的建立、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步）沉降機(jī)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）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、研究方法：實(shí)現(xiàn)地面沉降的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)確定地面沉降的類型及形成機(jī)制建立數(shù)學(xué)模型研究方法：實(shí)現(xiàn)地面沉降的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)確定地面沉降的類型及形成機(jī)制地面沉降的類型及其形成機(jī)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(jī)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。地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：地震、地球板塊運(yùn)動(dòng)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。地面沉降的類型及其形成機(jī)理土體的壓縮變形主要是空隙收縮引起的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(shí)地刻畫實(shí)際地下水系統(tǒng)中發(fā)生的物理過(guò)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=△hγwH/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(yùn)動(dòng)狀態(tài)（水平與垂直方向）、地下水補(bǔ)徑排條件地面沉降監(jiān)測(cè)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劃分研究區(qū)邊界，確定邊界條件(側(cè)向邊界和垂向邊界)模型的建立二：建立地面沉降土體模型線性彈性模型:認(rèn)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(shí)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(rèn)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(cuò)動(dòng)將具有明顯的時(shí)間效應(yīng)。模型的建立二：建立地面沉降土體模型線性彈性模型:認(rèn)為土層厚度模型的建立根據(jù)含水層性質(zhì)將研究區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格剖分，將研究區(qū)含水層性質(zhì)相似的地區(qū)進(jìn)行分區(qū)，并給出該區(qū)域含水層各個(gè)參數(shù)具體值。在抽水強(qiáng)度大和地面沉降嚴(yán)重的地區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格加密，確保更準(zhǔn)確的模擬實(shí)際地質(zhì)特征。三：網(wǎng)格剖分四：確定模擬期及預(yù)測(cè)期取具有較多抽水資料及地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)期作為模擬期。模型的建立根據(jù)含水層性質(zhì)將研究區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格剖分，將研究區(qū)含水層模型的建立運(yùn)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(shí)際水位變化曲線擬合較好為止。五：模型的識(shí)別與校正若曲線擬合較好，說(shuō)明所建模型以基本符合實(shí)際情況，此時(shí)可預(yù)測(cè)一定抽水量情況下的地面沉降情況。六：地面沉降的預(yù)測(cè)模型的建立運(yùn)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)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(bào)預(yù)測(cè)進(jìn)行預(yù)報(bào)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(shí)別與校正+地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)+基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)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(bào)預(yù)測(cè)進(jìn)行水文地模擬中可能遇到的困難及解決辦法困難：（1）對(duì)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(méi)有實(shí)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(jī)制及影響因素，在研究垂向變形的同時(shí)還有考慮水平位移。加大監(jiān)測(cè)力度，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面沉降的數(shù)值模擬。模擬中可能遇到的困難及解決辦法困難：解決辦法：充分理解地面沉地面沉降的預(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(shí)，宜因地制宜，采取不同的防治措施。地下水過(guò)度開采：控制開采量、優(yōu)化開采層位、地下水人工回灌。高樓建筑：增大土體的壓縮模量、采用復(fù)合地基控制沉降、優(yōu)化建筑容積率及建筑群荷載平面布置方式。下部支撐弱化：封閉、充填和爆破塌陷。地面沉降的預(yù)防措施由于引起沉降的原因不同，在治結(jié)束！結(jié)束！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(bào)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(bào)報(bào)告內(nèi)容一.地面沉降的概念二.選題理由三.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀四.地面沉降的研究方法與形成機(jī)理五.地面沉降的模型及預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)六.地面沉降研究過(guò)程中存在的問(wèn)題報(bào)告內(nèi)容一.地面沉降的概念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(biāo)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(yùn)動(dòng)、地震、火山活動(dòng)、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(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)地使地面高程不斷降低的現(xiàn)象地面沉降的概念地面沉降是人為或自然因素作用下，由于地殼表層土不可恢復(fù)性緩變性預(yù)測(cè)地面沉降，提出合理建議地面沉降成因機(jī)制復(fù)雜必要性全球性地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)引發(fā)重大經(jīng)濟(jì)損失地質(zhì)環(huán)境日趨惡化選題理由不可恢復(fù)性緩變性預(yù)測(cè)地面沉降，提出合理建議地面沉降成因機(jī)制復(fù)地面沉降講解課件我國(guó)的地面沉降現(xiàn)狀我國(guó)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(cè)預(yù)報(bào)研究趨勢(shì)模擬及預(yù)測(cè)（地面沉降的概化、數(shù)學(xué)模型的建立、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步）沉降機(jī)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）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、研究方法：實(shí)現(xiàn)地面沉降的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)確定地面沉降的類型及形成機(jī)制建立數(shù)學(xué)模型研究方法：實(shí)現(xiàn)地面沉降的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)確定地面沉降的類型及形成機(jī)制地面沉降的類型及其形成機(jī)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(jī)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。地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：地震、地球板塊運(yùn)動(dòng)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。地面沉降的類型及其形成機(jī)理土體的壓縮變形主要是空隙收縮引起的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(shí)地刻畫實(shí)際地下水系統(tǒng)中發(fā)生的物理過(guò)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=△hγwH/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(yùn)動(dòng)狀態(tài)（水平與垂直方向）、地下水補(bǔ)徑排條件地面沉降監(jiān)測(cè)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劃分研究區(qū)邊界，確定邊界條件(側(cè)向邊界和垂向邊界)模型的建立二：建立地面沉降土體模型線性彈性模型:認(rèn)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(shí)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(rèn)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(cuò)動(dòng)將具有明顯的時(shí)間效應(yīng)。模型的建立二：建立地面沉降土體模型線性彈性模型:認(rèn)為土層厚度模型的建立根據(jù)含水層性質(zhì)將研究區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格剖分，將研究區(qū)含水層性質(zhì)相似的地區(qū)進(jìn)行分區(qū)，并給出該區(qū)域含水層各個(gè)參數(shù)具體值。在抽水強(qiáng)度大和地面沉降嚴(yán)重的地區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格加密，確保更準(zhǔn)確的模擬實(shí)際地質(zhì)特征。三：網(wǎng)格剖分四：確定模擬期及預(yù)測(cè)期取具有較多抽水資料及地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)期作為模擬期。模型的建立根據(jù)含水層性質(zhì)將研究區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格剖分，將研究區(qū)含水層模型的建立運(yùn)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(shí)際水位變化曲線擬合較好為止。五：模型的識(shí)別與校正若曲線擬合較好，說(shuō)明所建模型以基本符合實(shí)際情況，此時(shí)可預(yù)測(cè)一定抽水量情況下的地面沉降情況。六：地面沉降的預(yù)測(cè)模型的建立運(yùn)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)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(bào)預(yù)測(cè)進(jìn)行預(yù)報(bào)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(shí)別與校正+地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)+基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)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(bào)預(yù)測(cè)進(jìn)行水文地模擬中可能遇到的困難及解決辦法困難：（1）對(duì)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(méi)有實(shí)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(jī)制及影響因素，在研究垂向變形的同時(shí)還有考慮水平位移