栖霞中桥地区岩溶塌陷时空分布规律及成因分析

岩溶塌陷是岩溶地区一种特有的地质灾害,在时间上具有突发性,空间上具有隐蔽性.栖霞中桥地区位于山东省胶东半岛中北部,区内分布岩溶地层,岩溶发育较为强烈,近年来随着周边人类工程活动强度增大,加之一些自然因素影响,先后发生多次岩溶塌陷,给区内人民群众生产和生活带来了较大影响.以栖霞中桥地区作为研究区,通过收集资料、实地勘查、地球物理勘探、钻探、抽水试验、水位监测等工作方法取得本区岩溶塌陷、地层、降水、水位等翔实资料,研究分析了本区岩溶塌陷的时空分布规律:时间上主要发生于枯水期与丰枯交替时期,空间上多发生于覆盖型岩溶区岩溶水径流通道的两翼且地下水水力坡度急剧变化地段,均为断裂构造上盘区,第四系厚度多小于25 m,为黏性土与砂土互层的多层结构,与基岩面接触的岩性为粉质黏土及碎石土.在此基础上,分析了该区地下水位、降水变化对岩溶塌陷的影响机理:塌陷发生期间,区内地下水水位呈持续下降、骤然上升或上下起伏变化,已形成的土洞负压与高压相互交替,对土洞顶板产生吸力与压力,剪应力快速降低,岩溶地层上覆土体无法承受自身重力条件下引发岩溶塌陷,是潜蚀、真空、气爆及重力作用相互作用的结果,以潜蚀、真空效应为主.为栖霞市各级政府及相关主管部门开展岩溶塌陷地质灾害防治、地区规划建设等提供地质科学依据,为胶东半岛岩溶塌陷后续相关分析研究工作提供翔实的理论基础.     

地下水位变化对岩溶区建筑地基的稳定性分析

基于岩溶区实际地质情况,并结合现场监测,以地下水位的变化为主要影响因素,运用有限元软件对岩溶塌陷区附近的建筑物地基进行稳定性分析.通过对监测和有限元模拟数据的分析可得,地下水位的变化会引起岩溶区土洞的变化,从而影响着岩溶区建筑的稳定性,因与塌陷区距离的差异性,建筑地基将出现明显的不均匀沉降,严重威胁着岩溶区的生命财产安全;数值计算和监测结果的变化趋势相近,数值计算对岩溶区地下水位变化时建筑地基的稳定性分析有着一定的参考性.     

隧道地表塌陷成因分析及治理对策研究

论文以两个隧道的岩溶地表塌陷为例分析了岩溶地表塌陷的原因及其具体影响因素，为进一步的预测和治理岩9溶地表塌陷提供了依据。介绍了隧道工程的地质特征、地貌特征以及防止突水引起地表塌陷的措施，涌泥引起地表塌陷的成因、定量探测方法和治理对策。本文认为对隧道施工中岩溶地表塌陷的影响应火岩溶发育程度的影响、地下水影响和覆盖层性质的影响等方面考虑。     

岩溶地段桥梁桩基础施工的防护措施

桥梁桩基施工过程中,在溶洞的部位易产生漏浆、偏锤等现象,溶洞顶板被击穿后,在上部孔隙潜水与下部岩溶水间水头差的作用下,钻孔桩附近地下水位会发生急剧变化,上部砂层极易在很短时间内漏失到溶腔内,并在上部覆盖层内形成土洞,引发桩孔附近地表塌陷。当桩孔附近地下水位发生较大变化时,因地下岩溶及部分地段土洞发育,当溶洞之间连通性好时,在地下水降落漏斗影响半径范围内的周边地表极易引发塌陷,危及地表建筑物安全。     

改进型BP-网络的岩溶塌陷预测评价

为了解决多因素影响下岩溶塌陷预测评价问题,采用改进型BP-神经网络方法,推导带参数的神经网络公式,分析学习因子、动量因子和陡度因子的变化对系统收敛性的影响,确定最优的参数组合,并以唐山市区为例,建立了岩溶塌陷安全性评价模型.研究结果表明:基于改进型BP-神经网络的岩溶塌陷预测与实际情况吻合很好.该成果对中国地震多发区和地下水严重开采区的岩溶塌陷预测具有借鉴作用.     

城子坡地下水的数值模拟与预测

采用Visual Modflow软件建立地下水系统概念模型和数值模型,从充分利用有限的地下水资源和防止岩溶塌陷的角度出发,针对城子坡地下水制定了两种开采方案并分别对其进行模拟预测。结果表明:将地下水年平均开采量控制在2.35万m3/d以内,丰、枯水期开采量进行适当调整,合理设置开采井,进行分散开采,不仅能保证当地工业和生活用水,还能有效控制地下水位的持续下降,降低岩溶塌陷和污水下渗的危险,实现城子坡地下水资源的可持续利用。     

大砂地尾矿库岩溶问题分析

为了论证在北衙灰岩地区建设尾矿库的可行性,通过对北衙地区岩溶发育规律分析,以钻探、高密度电法、EH4多种勘察手段验证,其岩溶主要受控于张性断裂,库区无张性断裂通过,库区岩溶发育一般;通过对库区岩溶塌陷形成条件分析,地下水位变动和地表雨水入渗对库区岩溶塌陷的动力作用有限,引发库区岩溶塌陷的动力可能为尾矿渣堆渣体荷载,通过对洞体稳定性计算,并运用FLAC3D数值模拟分析,结果表明:尾矿库在堆渣荷载状态下,不会引发库区下伏岩溶塌陷.这为尾矿库的选址、设计提供了极其重要的科学依据,对在岩溶地区建设Ⅱ类场尾矿库具有较强的借鉴意义.     

岩溶塌陷影响下加筋路基加筋体设计方法

土工合成材料可用来加固受岩溶塌陷影响的路基,有效地防止路堤突然塌陷,减缓地表沉降,起到预警作用。但该技术目前仍没有较为成熟的设计方法。统计已有的活动门实验数据,提出计算塌陷区加筋体上竖向荷载的简化太沙基公式。针对塌陷尺寸相对较小的情况,假设作用在塌陷区加筋体上的竖向荷载为倒三角分布模式,推导并验证了计算加筋体挠曲、拉力和地表沉降的解析方程。提出同时考虑正常使用极限状态和承载能力极限状态的设计方法,分析塌陷宽度、路堤高度、土体内摩擦角等参数对加筋体最大拉力和地表沉降的影响。研究结果表明:塌陷宽度是影响加筋体选取的最主要因素,当加筋体刚度增加到一定程度之后,再提高加筋体刚度对减小地表沉降不明显。     

基于InSAR的北京市平原区地下水动态监测

北京市平原地区由于长期的地下水开采,导致该地出现地表沉降的地质问题,为实现将InSAR技术应用于地下水的动态监测,采用北京市2007～2010年16景ENVISAT-ASAR数据,利用小基线集技术(small baseline subset,SBAS),得到北京市2007～2010年地表沉降信息,并结合地下水水位埋深数据构建了地下水监测的线性回归方程.得到以下结论:(1)2007～2010年期间,北京市平原区的沉降开始于朝阳区,向四周扩散,且一直在持续;(2)地下水开采与地面沉降正相关;(3)根据地下水与沉降信息构建的三次线性方程,相关性系数最高可到达0. 797;(4)沉降量与GRACE监测的地下水变化具有极高的相关性,因此可以根据GRACE反映的地下水的变化与累积沉降量的相关关系进行空间的降尺度,以提高GRACE数据反映地下水的空间分辨率。     

SBAS-InSAR技术在辽宁鞍山地表形变监测应用研究

矿产资源的开采造成地表沉降、道路塌陷、房屋变形、边坡破坏、水土流失等,甚至会造成滑坡、泥石流等地质灾害;而地下水的开采会导致城区地表发生沉降,引起房屋变形,造成人们生活和生命财产损失。通过使用SBAS-InSAR技术处理鞍山地区2017年11月8日到2018年4月13日14景sentinel-1A数据,获得该地区的累计沉降量及年平均沉降量。并通过资料进行分析得到该地区地分析产生形变的原因为采矿、地下水开采以及地质条件地影响。     

红层岩溶发育特征与地面塌陷形成机理-以咸宁地区为例

通过收集整理前人研究资料、实地踏勘以及现场灰质砾岩取样、磨片及显微镜观测等方法手段,分析了红层岩溶发育特征与灰质砾岩溶蚀机理,同时,结合咸宁地区实际地质条件,建立了岩溶地面塌陷室内物理模型,通过监测抽(排)水与降雨两种情况下土压力、孔隙水压力以及土体位移变化情况,分析了抽(排)水和降雨对岩溶地面塌陷的影响机制。模型试验结果表明研究区岩溶地面塌陷形成机制主要为潜蚀作用,真空吸蚀作用次之。降雨对地表土体产生冲刷,地下水渗流作用造成土体潜蚀、运移;抽(排)水时水位发生骤变,水力梯度变大,加速了泥沙带出,导致含砂砾黏土层逐渐被潜蚀、掏空,加之真空负压的吸蚀叠加作用,促进土体破坏导致失稳,最终发生地面塌陷。由此可知,咸宁地区红层岩溶地面塌陷的形成机制主要是潜蚀作用与真空吸蚀作用交互反应,抽水是其诱发岩溶地面塌陷的主要外因。     

土地利用变化对地下水位空间分布的影响

为研究土地利用变化与地下水位的关系,基于吉林西部大安市不同时期的遥感影像,利用转移矩阵计算土地利用变化的转移量.结合大安市地下水监测井数据及地统计学,得到地下水位及土地利用类型空间分布图,并分析了地下水位的时空变异特性及土地利用变化对地下水位影响.结果表明:地下水位变化呈明显的空间分布特征,且人为因素对地下水位空间变化的影响比重增大;该区土地利用类型存在剧烈的时空转换,土地利用类型变化剧烈的地区均是地下水位急剧变化的区域,说明土地利用类型的变化和地下水位空间分布存在正相关性.     

人工干预压采条件下东风湖泉域地下水环境响应研究

为掌握我国北方典型岩溶泉域在人工干预条件下地下水的动态响应规律,以涉县东风湖泉域为研究对象,结合区内地质、水文地质、2011-2021年地下水位动态监测和地下水压采资料,在分析该地区地下水动态变化特征的基础上,运用GMS软件构建了在人工压采干预作用下的地下水流数值模拟模型,对地下水位变化趋势进行了预测。结果表明：①研究区地下水动态变化明显,具有周期性、滞后性,具体表现为4个变化阶段;②研究区内岩溶地下水整体呈现回升的状态,但是空间分布特征不同,上升区主要分布于下游地区;;③地下水类型为降水入渗-开采型,低水位期基本在5-6月,高水位期在1-2月;④在干预条件下,区内地下水位有着不同程度的回升,南部(下游)浅层水位响应特征值超过15m,中游地下水位响应特征值达到了5-10m,北部(上游)地下水位响应特征值为3-5m;上游和中游地下水位影响整体小于下游,下游水位响应尤为突出。该研究对于泉域内泉的保护以及地下水开发利用和保护具有重要的理论和实际意义。     

基坑降水引起地表沉降过程数值模拟

通过对地下水渗流理论进行分析,计算出任意点、任意时刻的水位降深数据.根据固结理论得出地表沉降数据,通过交叉验证对插值方法有效性进行评价,根据有效性评价的结果选择出最合适的插值方法,并在此基础上,实现地表沉降过程的数值模拟.根据预测降水开始后不同时间段基坑周围的地表沉降量,可以及时采取有效防护措施,降低基坑抽水对周围环境的影响.     

贵州岩鱼坡立谷岩溶塌陷机理分析

为有效防治贵州坡立谷地区,大量抽取地下水而引发的岩溶塌陷地质灾害的再次发生,以较典型的贞丰岩鱼坡立谷岩溶塌陷为例,通过对诱发因素和岩溶塌陷形成的力学模型的分析,得出引发塌陷机理特征为:红粘土"上硬下软"的状态;地下暗河的反均衡水力坡度;大降深的抽取地下水.经验算,该类地质条件下抽水应控制地下水位最大降深在15 m以内,且尽量分散布井抽水,避免集中抽水导致大降深水位的出现.     

利用MODIS探测华北平原浅层地下水水位变化的初步研究

地下水是陆地最重要的水资源之一,监测地下水水位的动态变化,无论是对于地下水资源评价还是对陆地生态环境变化的研究,都是必需的.传统的水文地质钻孔监测成本高昂且所得数据仅能代表观测孔附近地下水水位.浅层地下水水位影响着浅层岩土含水量,从而影响着地表热惯量,而热惯量可以通过卫星热红外遥感手段获取.因此,通过热惯量的研究,就可以反演浅层地下水的动态变化.利用MODIS地表温度产品以及地表反照率产品计算得到石家庄-保定地区的表观热惯量,并与典型钻孔地下水水位年际变化进行比较分析,建立相关关系,进而推算整个地区的浅层地下水水位的年际变化.初步研究表明,利用热红外遥感是可以估计区域性浅层地下水水位的年际变化的.     

地铁车站不同工况减压降水对环境的影响

为了研究不同工况下基坑降水对周边地下水位变化和地表沉降的影响,采用"现场抽水试验—水文地质参数反演—数值模拟计算"的一体化手段,运用MIDAS/GTS数值分析软件,对苏州地铁4号线某车站基坑降水建立了三维有限元分析模型,模拟计算不同的降水方案设计下所产生的基坑外地下水位变化和地表沉降,并对其进行对比分析。结果表明,不同的降水施工工况对周围环境的影响大小不一,在进行降水设计时需对不同降水工况设计下的环境影响进行预测和评估,使降水对周围环境影响最小,以实现降水方案设计的最优化。     

基于SBAS-InSAR和PSO-BP神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测

针对传统监测技术无法进行长时间矿区地表沉降监测以及现有预测模型过度依赖沉降数据、模型单一等问题,提出一种基于小基线集合成孔径雷达干涉(Small Baseline Subsets Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)和粒子群优化-反向传播(Particle Swarm Optimization-Back Propagation,PSO-BP)神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测模型.首先,利用SBAS-InSAR技术获取矿区地表沉降监测值;然后,选取矿区地表沉降的影响因子与获取的沉降监测值从多因子角度构建PSO-BP预测模型;最后,分析该方法的有效性和合理性.实验结果表明,利用SBAS-InSAR能有效监测矿区地表长时间沉降,随着训练样本的增加,PSO-BP预测值与SBAS-InSAR沉降值残差逐渐减少,算法收敛迭代加快,均方误差降低.与现有监测方法及预测模型的对比,证明了SBAS-InSAR在矿区地表长时间沉降监测中的优势以及PSO-BP模型在矿区地表沉降预测中的有效性和合理性,该方法可作为矿区地表长时间沉降监测和预测的有效手段.     

贵阳市中华北路岩溶塌陷成因及处理

人工降低地下水位引起地面塌陷是岩溶地区一种常见的地质灾害现象,对环境及人民生命财产危害极大。本文对发生在贵阳市中华北路的岩溶塌陷进行了成因分析,介绍了塌陷的处理方法,对岩溶地区岩溶塌陷的防治有一定的借鉴作用。     

贵港覃塘区岩溶地面塌陷的成因与防治对策

近30年来,贵港覃塘区不断发生岩溶地面塌陷。通过野外调查和地下水动态监测等手段,综合分析地面塌陷的主要影响因素和发育规律。结果表明,塌陷是多种因素共同作用的结果,其中采用明渠灌溉且无防渗措施和短时间内大量抽排岩溶地下水是地面塌陷的直接诱因。还对塌陷的形成过程和作用机制进行了分析;在此基础上,针对研究区地面塌陷的实际情况,提出了相应的防治对策。