西安地区“采水型”地裂缝超常活动分析研究

论文摘要

已查明的西安地裂缝贯穿了整个西安城区,给西安的城市规划建设、土地资源利用造成了很多的困难,同时也带来了巨大的经济损失。由于西安市早期不合理的地下水资源开采使得西安地裂缝异常活动,随之新裂缝逐渐产生,灾害影响范围不断扩大,因此弄清楚抽水条件下西安地裂缝的活动机理对减缓地裂缝灾害的发生,合理运用地下水资源是至关重要的。本文结合已有野外调查资料,首先对渭河盆地和西安地区的构造地质背景进行了简单整理叙述,系统归纳总结了西安地裂缝的发育情况、活动特征和灾害特点;以比奥固结理论和地下水动力学为基础,探讨了存在隐伏地裂缝的区域抽取地下承压水时,地层中应力应变情况、为何出现地层差异沉降以及地裂缝活动特点。本文采用FLAC3D有限差分数值模拟软件,从隐伏地裂缝倾角不同、抽水方式的不同等分别模拟了抽取地下承压水对西安地裂缝活动的影响,重点分析了抽水为何会造成裂缝两侧的不均匀差异沉降,主要研究成果如下:(1)隐伏地裂缝为相对隔水条件时,其本身的倾向和倾角对抽水后的渗流区域面积、形状的影响是引发差异沉降间接原因,而渗透力的差异是引发差异沉降的直接原因。(2)在先期构造作用下所产生的隐伏地裂缝倾角不同时,自重条件下在裂缝两侧也会形成差异沉降,无论裂缝倾角如何,所出现的沉降槽均出现在上盘区域,且随着裂缝倾角的增大所形成的最大沉降值也逐渐增大。(3)当在隐伏裂缝存在区域进行抽水活动时,预设隐伏裂缝的存在对孔隙水的渗流有一定的阻碍作用,导致抽水后孔压分布在地裂缝位置不连续;抽水导致含水层水位降低产生降落漏斗,随着孔隙水压改变地层中应力重分布,在地裂缝附近一定范围内形成“陡坎型”的应力区,上盘一定范围为应力降低区,下盘一定范围为应力增强区。(4)抽水活动过程中含水层不仅会发生竖直方向上的释水压密产生竖向位移,由于含水层水平渗流大于竖向渗流,在水平方向上渗流带动土颗粒运移压缩产生一定的水平位移也会加速地裂缝的活动。(5)结合实际抽水状况,模拟群井抽水时发现,当上下盘同时抽水时,无论抽水量多少、抽水时间长短,在地裂缝的上盘沉降始终大于下盘沉降,这一特点与实际调查地裂缝特征相符合。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 问题提出和研究意义
•   1.2 地裂缝国内外研究现状
•     1.2.1 国外地裂缝研究现状
•     1.2.2 国内地裂缝研究现状
•     1.2.3 抽水条件下地裂缝活动研究现状
•   1.3 研究内容及技术路线图
•     1.3.1 研究方法和内容
•     1.3.2 技术路线图
• 第二章 西安地裂缝概况
•   2.1 渭河盆地地质背景特征
•     2.1.1 盆地内部构造应力特征
•     2.1.2 盆地内部断裂构造分布
•   2.2 西安地裂缝研究区地质背景
•     2.2.1 西安地区地质特征
•     2.2.2 西安地区水文地质条件
•   2.3 西安地裂缝基本特征
•     2.3.1 西安地裂缝发育情况
•     2.3.2 西安地裂缝活动特征
•     2.3.3 西安地裂缝灾害特征
• 第三章 抽水作用下地裂缝形成机理分析
•   3.1 土体固结理论
•     3.1.1 太沙基单向渗流固结理论
•     3.1.2 比奥固结理论
•   3.2 抽水活动下含水层水平变形机理
•     3.2.1 单井定流量抽水含水层水平应变分析
•     3.2.2 承压含水层水平应变分析
•   3.3 抽水活动对地裂缝的影响
•     3.3.1 抽水对地面沉降的影响
•     3.3.2 地面沉降与地裂缝的关系
•   3.4 抽水后地层差异沉降机理研究
•     3.4.1 模型建立和模拟条件设置
•     3.4.2 结果分析
•     3.4.3 预测分析
•   3.5 本章小结
• 第四章 抽水条件下地裂缝活动机理模拟分析
•   4.1 FLAC3D软件介绍
•   4.2 模型建立与参数选取
•     4.2.1 模型的建立
•     4.2.2 计算初始条件
•   4.3 不同工况下模拟结果分析
•     4.3.1 不同裂缝倾角上盘单井抽水结果分析
•     4.3.2 同一倾角下群井抽水结果分析
•   4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 白琴琴

导师: 李新生

关键词: 抽取承压水,西安地裂缝,差异沉降,活动机理,数值模拟

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 长安大学

分类号: P642.2

总页数: 67

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