抽水作用下“先期断裂型”地裂缝活动影响研究——以隆尧地裂缝为例

作     者：姜礼涛 

作者单位：河北地质大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周爱红

授予年度：2022年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：隆尧地裂缝 抽水沉降 先期断裂 地裂缝活动 数值模拟 

摘      要：地裂缝是岩土体在地表发生破裂的现象,是一种很常见的地质灾害。隆尧地裂缝作为河北平原发生规模最大的地裂缝之一,对当地基础工程建设和民众生命财产安全都产生了很大影响。关于隆尧地裂缝问题,多数学者认为地裂缝的发育与构造活动和地下水开采有关。隆尧地裂缝受隆尧活动断裂的控制,地下水的超量开采加剧地裂缝的开启活动。据资料显示,隆尧地区现有许多隐伏的先期断裂,且该地区地下水长期以来处于超量开采状态,地下水位一直以减小的趋势发展。因此,有必要对抽水作用下先期断裂的活动状态进行分析与研究,为地下水资源的合理开采、预防并合理管控地裂缝灾害提供理论基础及建议。本文在已有的野外调查资料的基础上,结合理论分析、数值模拟,对抽水作用下“先期断裂型地裂缝的活动进行分析,主要有以下结论:(1)通过野外调查结果表明,隆尧地裂缝受下伏隆尧活动断裂的控制,地裂缝沿着隆尧活动断裂展布,在地震的影响下,裂缝会向地表扩散,而过量的开采地下水、农田灌溉等活动促进了地裂缝的发育。(2)通过理论研究,阐释了抽水作用下地裂缝的形成机理。考虑先期断裂的存在,建立了均质含水层理论模型,模拟在抽水作用下地裂缝的产生和加剧发展过程,并对其影响因素进行分析,结果表明先期断裂的存在会使断裂处更容易出现差异沉降,进一步加剧断裂的活动;先期断裂的倾角、抽水井类型以及抽水井的位置都对先期断裂的活动都起着重要作用。(3)通过结合隆尧地裂缝的水文地质条件的分析,建立了隆尧西店子村段地裂缝计算模型,结果表明:隆尧地裂缝的发育与抽水作用直接相关,抽水作用使上下盘地层的沉降出现差异,加剧了地裂缝的活动。其中,抽水井在上盘时对地裂缝活动的影响要大于在下盘;抽水井距离地裂缝越近,对地裂缝活动的影响也就越大;上下盘同时抽水虽然会使裂缝处的水平位移出现相互抵消现象,但竖向位移的差异也会增强地裂缝的活动;抽水井越深,对地裂缝活动的影响也就越大。