谈国际地面沉降研究综述(4)

时间:2018-02-07 我要投稿

  自50年代以来强烈地开采地下水,意大利北部Bologna地区出现区域性地面沉降问题,沉降速率现仍然相当快。意大利的F.Francavilla等利用快速拉格朗日连续分析有限差分程序对Bologna两条典型剖面沉降进行了数学模拟,并将沉降预测到了2000年。
  7.2矿坑涌水地面沉降计算
  1994年4月,位于纽约州西部Genesee流域部分Retsof盐矿基岩顶板坍塌,其上覆冰期含水层地下水开始涌人矿坑,流量达1300拢。含水层水位的下降以及相应的有效应力增加引起隔水层中细粒土层的压缩,到19%年2月,地面沉降达24cm。美国R.M.Yager用MODFLOW的IBSI夹层储水软件包对隔水层进行了垂向一维非稳定水流模拟,用MODFLOWP对含水层系统进行三维水流模拟,拟合了突水期间的水位变化和19%年的沉降分布。 
  7.3固矿开采引起的地面沉降计算
  波兰的R.Hejmanowski和德国的A.Sroka提出了固矿开采引起的地面沉降解析算法,他们认为地下固矿开采空间中存在地面沉降的“收敛点”或“压密点”(对孔隙地层),地面沉降时空分布公式可写为:
   
  其中~Knothes理论参数;t一从固矿采空后开始计算的时间;d一地面某点离“收敛点”的距离;M(t)一采空单元的体积函数,可写为:
  
  其中a一采空单元体积衰减系数;V一采空单元体积;毛一相对体积收敛率,即体积收敛率每年为实际体积的l%);C一上覆承重区的时间因子,描述岩体的延迟影响一并举例进行了沉降计算。
  7.3天然气开采引起的地面沉降计算
  荷兰的FKenselaar和M.Mavtens建立了天然气开采产生地面沉降的椭面型时空分布函数,并以Rosw谊kel气田为例进行了沉降计算。意大利的W·Pafozz。等对Barhara天然气田开采地面沉降进行了三维模拟,由两组数值模拟构成,一组是含气层周围含水层流体流动模型,另一组为含气层和含水层枯竭导致地面沉降的地质机理模型。
  意大利的D.Bau等利用三维有限元模型对亚德里亚海上Chioggi一Mare天然气田开采产生的海底地面沉降进行了模拟,研究其是否会对威尼斯沿海岸带的稳定性产生影响,提出如果在海岸打注水井驱气开采,可使沉降ICm的等值线向海上移动5km。
  7.4潜水变化引起的地面沉降计算
  意大利的B.A.Schrener等分析了天然气田之上土层沉降发展过程中的毛细现象和建筑塌陷,并提出了一个弹塑性沉降模型,能以简洁方式再现非饱和介质的基本行为特征,尤其有关塌陷的现象。L.Belloni等研究了威尼斯泄湖海水潮位反复作用下,海底下100m深土层的沉降问题,孔隙水位监测深度范围,从海底下近50m深,用有限元模型进行了模拟,他们的结果是,其塑性变形占0.05%,100m土层的垂向沉降在100年里达5cm。
  荷兰的G.delange等认为,荷兰地面沉降的主因是随着潜水位的人为降低导致全新世土层的固结和泥炭层的氧化而形成的,他们根据地质条件、地表及地下水位把靠近阿姆斯特丹的Waterlanden地区分成6个小区,对各区地表水位及沉降变化进行了统计分析预测。
  8结语
  从近几年来看,国际地面沉降研究无论从广度和深度上都有了较大的发展。如从地面自然沉降到地面人为沉降,从陆上地面沉降到海底地面沉降,从开采地下流体地面沉降到开采下固矿地面沉降,从现代地面沉降到古代地面沉降,从人工水准地面沉降测量到GPS和星载合成孔径雷达干涉监测,从分层标水准监测到放射性探测,从地面沉降防治到社会决策综合制定,从地面沉降分析预测到地面沉降信息系统和三维可视化等等。地面沉降的监测、研究与防治重点仍然在沿海低地地区,但是山区固体矿产开采地面沉降在迅速发展。21世纪的可持续发展,必须将地面沉降及其治理全面纳人到城市资源管理、土地利用规划、工农业开发、减灾和环境保护中去。

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