J4 ›› 2012, Vol. 42 ›› Issue (4): 1099-1103.

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

先存断裂对抽水沉降及地裂缝活动影响的数值模拟

蒋臻蔚1,2,彭建兵1,2,王启耀3   

  1. 1.长安大学地质工程与测绘学院,西安710054;
    2.长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室|西安710054;
    3.长安大学建筑工程学院|西安710061
  • 收稿日期:2011-10-10 出版日期:2012-07-26 发布日期:2012-07-26
  • 作者简介:蒋臻蔚(1975-)|女|讲师|博士|主要从事工程地质方面的教学与科研工作|E-mail:dcdgx29@chd.edu.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(50908018);中央高校基金项目(CHD2011JC035);国土资源大调查项目(1212010641403)

Numerical Simulation of the Effect of Preexisting Fault on |Land Subsidence and Ground Fissures During Pumping

Jiang Zhen-wei1, 2, Peng Jian-bing1, 2, Wang Qi-yao3   

  1. 1.College of Geology Engineering and Geomatics, Chang’an University, Xi’an710054, China;
    2.Key Laboratory of Mineral Resources and Geological Engineering Ministry of Education/Chang’an University,Xi’an710054,China;
    3.College of Civil Engineering, Chang’an University, Xi’an710061, China
  • Received:2011-10-10 Online:2012-07-26 Published:2012-07-26

摘要:

过度抽取地下水对断层构造型地裂缝的加剧作用是很明显的,但具体的作用机制却很复杂,过去的研究多是简单的定性分析,数值模拟和定量计算少有报道。笔者采用比奥(Biot)固结渗流理论和基于A、B面接触判断的库仑滑动和张裂的接触面单元,对抽水作用下地裂缝的活动进行了数值模拟,初步探讨了抽水活动引发和加剧地裂缝活动的机制。结果表明:抽水作用下抽水井周围水平应力场发生近井区挤压、远井区拉张的变化,当拉张区内的拉应力超过土体抗拉强度时将会出现自上而下的张裂缝;先存断裂的存在将影响应力变化的模式,同时由于断裂的软弱性,使得地层容易沿其发生滑动或拉裂,从而加剧地裂缝的活动;先存断裂对地面沉降和地裂缝具有诱导、隔离和放大的作用。

关键词: 抽水作用, 先存断裂, 地裂缝, 数值模拟, 地下水

Abstract:

The effect of pumping on ground fissures caused by fault is obvious, but its mechanism is rather complicated. Most of the previous corresponding researches are simple qualitative analysis, while numerical simulation and quantitative analysis are few. A new method was adopted to simulate the fault effect on ground fissures during pumping, which is based on Biot seepage and consolidation theory and contact surface element considering the contact relationship of side A and B. The results indicate that pumping could arouse stress change around pumping well, the horizontal earth stress near the well ascend while descend far away from it, causing cracks come into being from above to below when horizontal stress exceed the tensile strength. Additionally, preexisting fault affect the stress redistribution distinctly. Due to the low strength of fault surface, it is easy for stratum to be tore apart or slide along the fault, promoting the activity of ground fissures. In general, the effect of preexisting fault on ground subsidence and fissures includes induction, segregation and amplification.

Key words: pumping action, preexisting fault, ground fissures, numerical simulation, groundwater

中图分类号: 

  • P642.26
[1] 夏英杰, 陈华斌, 陈健, 姚明宇, 杨海. 不同施工参数下深层页岩水力压裂数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 924-936.
[2] 涂君汕, 陈辉, 邓居智, 陈康, 李焱, 余辉. 水库堤坝对高密度电法的影响及校正技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1013-1025.
[3] 李新琦, 霍飞宇, 赵志平, 崔普媛, 李祺. 渤中凹陷中生界火山岩规模性裂缝储层特征及成因#br#[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 483-496.
[4] 杜新强, 尹呈杉, 方永军, 李孜涵, 郭辉. 基于地下水生态水位埋深阈值的可开采量评价——以三江平原普阳灌区为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 635-646.
[5] 束龙仓, 位书静, 澈丽木格, 温中琦, 刘波. 西辽河平原生态输水的地下水响应及不确定性量化[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 647-660.
[6] 杨婷, 李亚鑫, 刘娜, 林晓君, 曾经文, 王秀娟, 蔡倩怡, 罗子峰, 张苑铃, 容精男, 余伟达, 丘锦荣, 周建利. 沸石作为PRB填充介质修复NH4+污染地下水的效果及原位再生性能[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 661-672.
[7] 秦传玉, 尤凯鸿, 李小奇, 张成武, 于丽娟. 地下水常见阴离子影响双重改性纳米零价铁降解硝基苯的机制及效果[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 342-351.
[8] 黄兴国, 翁央央, 韩丽. 基于广义递归卷积的孔隙黏弹地震波正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 377-385.
[9] 张文静, 涂志鹏, 贾媛媛. 矿区重金属的释放迁移与污染预测研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(6): 2001-2027.
[10] 蔡嵩, 郑金云, 李振升, 舒梁锋, 靳瑶瑶, .

珠江口盆地番禺低隆区构造调控下断陷湖盆源—汇响应特征  [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1420-1433.

[11] 周柳湘, 余思琴, 陈俊华, 刘城, 陈义, 张鑫鑫, . 潜孔锤与冲击钻机联合钻进工艺成孔碎岩过程数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1608-1618.
[12] 闫纲丽, 冯屾, 刘睿男, 黄冠星. 地下水背景值评估研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1655-1670.
[13] 王双, 朱奋, 李亮, 李林坚, 刘娜. 湛江市硇洲岛浅层地下水水化学特征及成因机制[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1680-1690.
[14] 黄树春, 李洪涛, 邓波, 王丹, 张高华.

湖南湘潭河西地区近20年岩溶水化学时空演变及其影响因素 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(4): 1269-1287.

[15] 王锦博, 贺志毅, 王亚楠, 程诗雨, 刘明柱. 某污染场地土壤与地下水协同修复阈值[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(4): 1288-1297.
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[1] 尤敏鑫,刘建民. 同位素地球化学在峨眉山大火成岩省研究中的应用现状与进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(4): 1231 -1243 .
[2] 杨春梅, 李洪奇,陆大卫,张方礼,高 原,邵英超. 不同驱替方式下岩石电阻率与饱和度的关系[J]. J4, 2005, 35(05): 667 -671 .
[3] 祝洪臣,张炯飞,权 恒. 大兴安岭中生代两期成岩成矿作用的元素、同位素特征及其形成环境[J]. J4, 2005, 35(04): 436 -0442 .
[4] 朱建伟, 赵刚, 刘博, 郭巍, 成俊. 油页岩测井识别技术及应用[J]. J4, 2012, 42(2): 289 -295 .
[5] 陈力,梁海安,张文娟,荣帆. 模糊数学方法在城市工程地质环境区划中的应用--以抚顺市城区为例[J]. J4, 2008, 38(5): 837 -0840 .
[6] 高桂梅,苏 克,王文颖,甘树才,刘招君. 吉林省桦甸油页岩中稀土元素和微量元素的研究[J]. J4, 2006, 36(6): 974 -0979 .
[7] 吴孔运,蒋忠诚,叶 晔. 不同植物群落对灰岩试块溶蚀速率的影响[J]. J4, 2007, 37(5): 967 -0971 .
[8] 周彦章,迟宝明,刘中培. 山东夏甸金矿床充水机理构造控制模式[J]. J4, 2008, 38(2): 255 -0260 .
[9] 张渊,刘连登,孙景贵,陈国华,张洪喜,闫复传,杨开春. 胶东西北部黄埠岭金矿床两期次叠加成矿[J]. J4, 2008, 38(1): 21 -0026 .
[10] 鲁程鹏, 束龙仓, 苑利波, 张蓉蓉, 黄币娟, 王彬彬. 基于示踪试验求解岩溶含水层水文地质参数[J]. J4, 2009, 39(4): 717 -721 .