隨著經濟社會快速發(fā)展,深層地下水的長期不合理開采成為導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災害,其成生機制復雜、影響范圍廣、防治難度大且伴隨多種次生災害,已對工農業(yè)生產、城市建設和運行、經濟社會可持續(xù)發(fā)展構成嚴重威脅。為探究地面沉降成生的內在機理、合理預測地下水開采誘發(fā)地面沉降問題,需建立真實反映地下水流場、地面沉降時空演化規(guī)律的流固耦合模型。但長期以來,人們主要基于線彈性本構模型,從宏觀層面對地面沉降加以研究,然而土體變形具有明顯的彈塑性甚至滯后性特征,且受到微觀結構強度的限制,忽略土體塑性變形特征會影響模擬精度,忽略結構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在演化機理�；谝陨鲜聦�,本文結合德州地區(qū)水文地質概況,綜合理論分析、室內宏微觀試驗、數值模擬、宏觀力學特征與微觀結構因素結合等方法,對區(qū)內結構性土體固結沉降成生的宏微觀機理和流固耦合數值模擬開展研究,主要內容如下:1.針對性總結國內外地面沉降研究現狀、土體微觀結構及其與宏觀工程特性的研究現狀,確立了本文探究地面沉降宏微觀演化機理的研究方向。分析匯總實地勘測數據及工程背景資料,明確了研究區(qū)800m內共18個工程地質特征層及4個含水巖組的垂向劃分。2.在區(qū)內施工水文地質勘探孔,對巖樣實施室內土工試驗,求取各層位物理化學和水文地質參數,以此評價分析德州土體的成生環(huán)境;同時開展土體SEM電鏡掃描試驗,定性評價區(qū)內土體在沉降過程中微觀結構的被迫調整,結合計算機圖像處理技術,定量描述滲流固結中各微觀結構要素的時空演化特征,為后文定量擬合宏觀力學參數與微觀結構因素關系提供依據。3.結合地下水動力學、巖土彈塑性力學等基礎理論,基于地下水位動態(tài)資料和地面沉降觀測資料,合理選取粘土層為彈性-理想塑性Mohr-Coulomb本構模型,含水層為線彈性Biot固結理論,運用MIDAS_GTS有限元數值分析軟件,建立宏觀三維地下水開采-地面沉降耦合計算模型,模擬區(qū)內地下水流場、地面沉降的時空發(fā)展規(guī)律。4.通過單相關擬合法得出與滲透系數顯著相關的微觀結構參數,將擬合方程帶入上述流固耦合數值模型中,通過對微結構參數進行敏感性分析,定量探討地面沉降與微觀因素的相互作用機制,分析評價結構參數對地面沉降值的影響情況。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P642.26;TU43
【部分圖文】：

圖１．３本文技術路線圖逡逑

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，逡逑南經省會濟南直達寧滬，德石鐵路在此與津浦鐵路交匯，區(qū)內公路四通八達，縣逡逑鄉(xiāng)之間公路相連，交通方便，研究區(qū)地理位置見圖２．１。逡逑山東地面沉降調查與蠱n,工作區(qū)位里圖逡逑河邐．Ｊ邐；邋／逡逑．逡逑＊邋ｒ逡逑�。义希ǎ酰丁逡诲濉苠义蠀ⅲ逡诲义希掊濉龆义蠄D２．１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，這種地貌對本區(qū)旱、澇、堿的分布和地逡逑下水的補排和動態(tài)變化產生重要影響。依據平原地貌的形態(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：2813196