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苏锡常地区深层地下水开采不仅导致区域性地面沉降问题,在常州、无锡、江阴等地,由于基底山脊、古河道或古阶地的存在,沉积盆地的边缘,以及局部地段的超强度开采,还导致在差异性地面沉降基础上发展起来的破坏力极强的地裂缝的发生。本文以常州市清凉小学分层标近20年的水准测量成果、地裂缝调查与勘察成果为基础,详尽分析了基于地面沉降的成因机理和苏锡常地区地层压缩性,并分析地面沉降及地裂缝的的成因机制和成因模式,取得了一些有意义的成果。主要包括以下几方面内容:
1.在详细回顾总结了国内外地面沉降及地裂缝研究领域数十年的研究工作的基础上,系统地总结了苏锡常地区地下水开采及地面沉降历史和现状。
2.全面分析了苏锡常地区地面沉降的影响因素及基于地下水开采的地下水流和地面沉降机制。
3.针对固结沉降过程与Verhulst模型(Logistic生长模型)具有相似“S”型曲线特征,比较系统地给出了Logistic生长模型、模型的参数估计、模型的精度检验及适用条件,并将模型用于常州市清凉小学地面沉降过程的模拟和预测,表明灰色Verhulst模型在预测地面沉降方面是十分有效的,特别是发生在主采层及顶、底板土层中的变形。
4.考虑到区域松散层介质的空间各异性,以定性分析研究为主,以解剖清凉小学分层标长期监测成果为突破口,研究了地层压缩性特征,以Terzaghi有效应力原理和固结理论为依据,分析了孔隙水压力消散路径的长短对地层压缩量和单位厚度地层压缩量的影响。
5.系统分析了苏锡常地区地裂缝的发育分布特征,并对典型地裂缝勘探研究和变形分析,提出了苏锡常地区地裂缝的成因机制和成因模式,认为地裂缝是在区域性地面沉降的基础上发展起来的,受基底山脊、沉积盆地边缘、基底岩溶和古河道或古埋藏阶地和局部地下水强烈开采所控制的差异地面沉降。最后提出了地裂缝的减灾防灾对策。