沧州地区土层固结特征与地面沉降临界水位研究

沧州市长期以来面临严重的地面沉降问题,在控制沉降发展的前提下,为合理利用地下水资源,需要确立开采水位埋深警戒线。针对地面沉降综合防治如何确定临界水位这一科学问题,以沧州3个典型沉降区土样为研究对象,分析了地层固结特征,通过关联地层厚度的方式改进了以先期固结压力求解临界水位的方法,结合多年来地面沉降与地下水水位监测数据,对沧州市临界水位进行了综合定量评估。研究表明:沧州地区0~150 m以内多为正常固结或欠固结土,150 m以下普遍为超固结土,非弹性释水变形是影响该地区地面沉降速率变化的重要因素。运用改进后的方法计算出沧州市区、肃宁县及东光县的临界水位埋深分别为66.8,67.5,67.8 m。综合分析沧州市区累计地面沉降与地下水水位变化资料,得出两者之间的指数函数关系,并以沉降速率为指标,求得65~70 m为沧州市区临界水位区间范围。在验证了两种方法计算结果一致性的基础上,最终将65 m作为沧州市区采取地面沉降防控措施的参考临界水位,为地方政府制定合理的地下水开采方案提供可靠依据。

地下水位变化模式下含水砂层变形特征及上海地面沉降特征分析

土体变形特征与其经历的应力状态有关。由于抽灌水位置和水量的变化,同一土层中不同时期的地下水位可以呈现不同的变化模式,土层表现出不同的变形特征。论文根据上海1400多个水位孔近40a的水位观测资料和各土层的变形资料,从土层变形角度将地下水位的变化方式划分为5种模式。分析了每种地下水位变化模式下土层的变形特征,并进一步分析了上海地面沉降在时间和空间上的特征。分析结果表明:地下水位的变化模式对上海土层的变形有显著影响。同一土层在不同的水位变化模式下可表现为弹性、弹塑性或粘弹塑性的变形特征;地面沉降与地下水开采量、地下水开采层次与主要沉降层具有密切的关系,开采地下水是上海地面沉降的主要原因;与现阶段含水层的水位变化模式相联系,第四承压含水层是上海最近几年来地面沉降的主要沉降层。

超固结粘性土变形特征及可持续开采水位降的室内试验确定方法

通过对海口市深层地下水开采漏斗附近区超固结粘性土大量的物理力学性质等试验研究,认为饱和超固结粘性土在附加应力作用下同样会产生释水变形并存在一定规律;根据室内压缩曲线变形规律可以确定深层地下水的可持续开采水位降。研究成果对科学开采深层地下水、预防与治理地面沉降及相关灾害具重要指导意义。

华北平原地下水位驱动下的地面沉降现状与研究展望

华北平原年地面沉降量大于50 mm的严重区面积超过全国总量的80%,防治形势严峻,需要开展有针对性的研究,为有效防控地面沉降提供科学依据。华北平原建立了较完善的地面沉降监测网络,基本掌握了地面沉降现状及演化规律,但受华北平原含水层系统影响因素复杂与时空变化大等因素制约,对地下水位变化驱动下的土层变形特征及其机制研究迄今仍比较薄弱,限制了对地面沉降发展趋势的科学研判和预测预警。在总结国内外地面沉降研究进展、基于高时空分辨率监测数据分析华北平原地面沉降现状和发展趋势的基础上,提出了地下水位变化影响下的地面沉降研究方向。目前,华北平原地面沉降出现减缓态势,天津、沧州、衡水等重点城市主城区地面沉降得到有效控制,但华北平原尤其是河北平原地面沉降总体上仍然处于较快发展阶段,主要原因是农业灌区地下水开采得不到有效控制。未来华北平原地面沉降研究应聚焦地面沉降机理和预测预警、地下水位回升驱动下的土层变形规律及其对环境的影响、地面沉降区地下水资源属性及地热开发与地面沉降关系等方面。

江苏常州地区地面沉降变形特征与生命过程研究

系统分析了江苏常州地区近40年的地面沉降分层标沉降与水位监测数据,掌握了地下水禁采前后的土体变形特征。1983-2005年地面沉降主要层位为第二承压隔水顶板(累计压缩327.74 mm,占比58.3%)与第二承压含水砂层(累计压缩68.34 mm,占比12.2%);1995-2001年第二承压含水砂层与隔水顶板压缩速率呈逐年减小,表明在该水位埋深状态下(70~80 m)含水砂层固结接近完成,隔水顶板也由主固结阶段进入次固结阶段;2005年地下水全面禁采完成后,地下水位持续回升,含水砂层与隔水层均出现回弹,表现为弹性形变,其中第二承压隔水顶板是主要回弹贡献层,2006-2020年累计回弹44.82 mm(占比53.5%)。从生命周期的角度将常州地区地面沉降生命过程划分了五个阶段,识别出三个临界水位,其对地面沉降防治与地下水科学利用具有重要意义。

上海地面沉降监测技术方法

上海地面沉降监测工作,主要采用精密水准测量方法。根据监测对象和监测点的空间分布,可分地面沉降监测和土层变形监测,且构成三维监测系统。