浅谈西安地面沉降形成机理及数值模拟研究

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1、长安大学硕士学位论文西安地面沉降形成机理及数值模拟研究姓名：李宁申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：赵法锁20100531摘要地面沉降是国内外都十分关注的一种复杂环境地质问题，是指自然和人为因素作用下，由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的现象。它是一种缓发型灾害，不易被人们觉察，具有持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大、易发性、累进性、不可逆等特点，对人民生活、社会经济及可持续发展构成严重的威胁。西安作为举世闻名的世界四大古都之一，也出现了严重的地面沉降灾害，自上世纪70年代至上世纪末，地面沉降愈演愈烈，由

2、此给西安地区造成了巨大的经济损失。因此正确认识西安地面沉降形成规律，并对其机理进行研究，对人民生活和经济发展具有十分深远的意义。本文在介绍了西安地区地质背景的前提下，首先对西安地区地面沉降形成过程作了详细的论述，指出过量抽汲地下水是地面沉降主要原因。其次从自然因素和人为因素两方面分别对西安地面沉降形成机理进行了较深入的分析。(1)自然因素主要是针对区域构造、地震、土体自重、黄土湿陷性等因素的影响进行分析，最终得出自然因素并非引起西安地面沉降的主导因素；(2)人为因素针对西安地区抽汲地下深层承压水和城市建设所引发的地面沉降进行了分析，其

3、中重点对抽水引起的深层承压含水层垂直沉降和水平变形作了详细的分析，并阐明了沉降漏斗形成的机理；论文同时提出城市建设已成为现今地面沉降问题不容忽视的因素。在第五章，论文以Biot三维固结理论为基础，采用FLAC2D软件对西安地区地质技工学校处的地面沉降进行了二维数值模拟与土体一渗流耦合计算。通过分析模拟的计算结果，发现模拟结果与实际监测的结果是基本吻合的，这表明了地面垂直沉降和水平位移的特征和机理分析的正确性，同时也证实了数值模拟模型和编制的程序命令的合理性和正确性。最后，针对本次论文并结合目前对西安地面沉降的研究提出了结论和建议。关键

4、词：西安，地面沉降，形成机理，数值模拟，抽水，流一固耦合AbstractLandsubsidenceisonekindofcomplexenvironmentalandgeologicalproblemswhichhasattractedattentionfromhomeandabroad．Itisaphenomenonthatregionalgroundelevationisloweredbythecompressionanddeformationofsoilmassintheveneerofcrustunderbothnatura

5、landman—madefactors．Itisaslowonsetdisasters，whichiSdifficultforpeopletodetect．Anditisalsohasmanycharacteristics，suchaslongduration,widerangeofinfluence，complexgeneticmechanisms，difficulttocontrol，easyonset,progressive，irreversible，etc．Sothelandsubsidencehasbeenthreateni

6、ngpeople’Slife，socio-economicandsustainabledevelopmentseriously．TherehasbeenseriouslandsubsidenceinXi’an，whichisoneofthefourfamousancientcapitalsoftheworld，sincethe70soflastcentury,Xi。anareasufferedenormouseconomiclossesduetothelandsubsidence．Therefore，ithasveryfar-reac

7、hingsignificancetostudythelawandmechanismofthedevelopmentoflandsubsidenceforbompeople7Slifeandtheeconomicsustainabledevelopment．ThispaperdescribesthegeologicalbackgroundofXi’anarea,、历mwhichasaprerequi-site，firstly'itdiscussesthedevelopmentprocessoflandsubsidenceinXi’ani

8、ndetail，pointingatthatexcessivepumpingofgroundwateristhemainreasonforlandsubsidence．Secondly,basedonthecompreh