隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展,深層地下水的長(zhǎng)期不合理開(kāi)采成為導(dǎo)致地面沉降的主要誘發(fā)因素。地面沉降是一種緩變性地質(zhì)災(zāi)害,其成生機(jī)制復(fù)雜、影響范圍廣、防治難度大且伴隨多種次生災(zāi)害,已對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)和運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為探究地面沉降成生的內(nèi)在機(jī)理、合理預(yù)測(cè)地下水開(kāi)采誘發(fā)地面沉降問(wèn)題,需建立真實(shí)反映地下水流場(chǎng)、地面沉降時(shí)空演化規(guī)律的流固耦合模型。但長(zhǎng)期以來(lái),人們主要基于線彈性本構(gòu)模型,從宏觀層面對(duì)地面沉降加以研究,然而土體變形具有明顯的彈塑性甚至滯后性特征,且受到微觀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制,忽略土體塑性變形特征會(huì)影響模擬精度,忽略結(jié)構(gòu)性與宏觀工程特性的相互制約作用,難以把握土體變形的內(nèi)在演化機(jī)理�；谝陨鲜聦�(shí),本文結(jié)合德州地區(qū)水文地質(zhì)概況,綜合理論分析、室內(nèi)宏微觀試驗(yàn)、數(shù)值模擬、宏觀力學(xué)特征與微觀結(jié)構(gòu)因素結(jié)合等方法,對(duì)區(qū)內(nèi)結(jié)構(gòu)性土體固結(jié)沉降成生的宏微觀機(jī)理和流固耦合數(shù)值模擬開(kāi)展研究,主要內(nèi)容如下:1.針對(duì)性總結(jié)國(guó)內(nèi)外地面沉降研究現(xiàn)狀、土體微觀結(jié)構(gòu)及其與宏觀工程特性的研究現(xiàn)狀,確立了本文探究地面沉降宏微觀演化機(jī)理的研究方向。分析匯總實(shí)地勘測(cè)數(shù)據(jù)及工程背景資料,明確了研究區(qū)800m內(nèi)共18個(gè)工程地質(zhì)特征層及4個(gè)含水巖組的垂向劃分。2.在區(qū)內(nèi)施工水文地質(zhì)勘探孔,對(duì)巖樣實(shí)施室內(nèi)土工試驗(yàn),求取各層位物理化學(xué)和水文地質(zhì)參數(shù),以此評(píng)價(jià)分析德州土體的成生環(huán)境;同時(shí)開(kāi)展土體SEM電鏡掃描試驗(yàn),定性評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)土體在沉降過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)的被迫調(diào)整,結(jié)合計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù),定量描述滲流固結(jié)中各微觀結(jié)構(gòu)要素的時(shí)空演化特征,為后文定量擬合宏觀力學(xué)參數(shù)與微觀結(jié)構(gòu)因素關(guān)系提供依據(jù)。3.結(jié)合地下水動(dòng)力學(xué)、巖土彈塑性力學(xué)等基礎(chǔ)理論,基于地下水位動(dòng)態(tài)資料和地面沉降觀測(cè)資料,合理選取粘土層為彈性-理想塑性Mohr-Coulomb本構(gòu)模型,含水層為線彈性Biot固結(jié)理論,運(yùn)用MIDAS_GTS有限元數(shù)值分析軟件,建立宏觀三維地下水開(kāi)采-地面沉降耦合計(jì)算模型,模擬區(qū)內(nèi)地下水流場(chǎng)、地面沉降的時(shí)空發(fā)展規(guī)律。4.通過(guò)單相關(guān)擬合法得出與滲透系數(shù)顯著相關(guān)的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù),將擬合方程帶入上述流固耦合數(shù)值模型中,通過(guò)對(duì)微結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析,定量探討地面沉降與微觀因素的相互作用機(jī)制,分析評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)地面沉降值的影響情況。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P642.26;TU43
【部分圖文】：

圖１．３本文技術(shù)路線圖逡逑

北緯３６°２４＇？３８°００＇，總面積１０３４１ｋｍ２［５７］。津浦鐵路縱貫本區(qū)西部，北至京津，逡逑南經(jīng)省會(huì)濟(jì)南直達(dá)寧滬，德石鐵路在此與津浦鐵路交匯，區(qū)內(nèi)公路四通八達(dá)，縣逡逑鄉(xiāng)之間公路相連，交通方便，研究區(qū)地理位置見(jiàn)圖２．１。逡逑山東地面沉降調(diào)查與蠱n,工作區(qū)位里圖逡逑河邐．Ｊ邐；邋／逡逑．逡逑＊邋ｒ逡逑省．逡逑（ｕ．於‘邋一邋—＼逡逑參－邋一逡逑＾邋■二逡逑圖２．１研究區(qū)地理位置逡逑９逡逑

成了高地、坡地、洼地相間的地貌景觀，這種地貌對(duì)本區(qū)旱、澇、堿的分布和地逡逑下水的補(bǔ)排和動(dòng)態(tài)變化產(chǎn)生重要影響。依據(jù)平原地貌的形態(tài)、成因類型等特征，逡逑可分為以下幾種微地貌類型（見(jiàn)圖２．２）。逡逑ｉ？ｇ邋Ｗ邐ｎ？邋？邋ｘ／邐ｉｉＴ＊邋！00？邐ｍｎｊｇ邋￣逡逑？邋？邋／－Ｉ逡逑．．．邐央邋ｕ邋扇形地逡逑、－？￣＝＝鎪平垓地逡逑■’邋丨：：丨……逡逑－邐＇控邐＾逡逑ｎ？－ｗ邐ｈｔ－邋0ｃ邐ｍ＊３0－逡逑０邋】Ｃｉ邋２０＾Ｓ逡逑圖２．２德州市地貌類型分區(qū)圖逡逑河灘高地：為古河道河漫灘沉積而成，在黃泛平原上呈南西－北東向帶狀分逡逑布。地表巖性主要為粉砂、細(xì)砂及輕亞砂土。逡逑決口扇形地：主要為黃河決口滯溜沉積而形成的決口扇形地，由砂崗、砂丘、逡逑砂洼組成，沿黃河北側(cè)齊河趙官？賈市及李家岸一帶，呈北北東向分布，地表巖逡逑性為粉土、粉砂及亞砂土，分布面積較小。逡逑緩平坡地：為黃河泛濫漫流沉積所成，是本區(qū)內(nèi)分布最廣的微地貌形態(tài)，地逡逑表巖性以亞砂土為主。逡逑河間淺平洼地：主要為靜水所沉積，表層多為亞粘土或粘土，地形封閉平緩，逡逑向中部微傾，坡降一般小于１／１００００，易積水成澇，洼地邊緣鹽漬化較重。逡逑１０逡逑

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本文編號(hào)：2813196