隐伏山脊型地裂缝的采水诱发机理与演化过程研究

Systematically study the related previous research results, especially various exploration data, and long term monitoring data of groundwater level , land subsidence and layered subsidence/strata deformation, and earth fissuring. Based on soil testing, physical modeling testing and analytical modeling, integrated with field measuring and theoretical analysis, to reveal the triggered mechanism，deformation and failure mode, and evolution process of the buried ridge type earth fissuring due to groundwater pumping, and its relationship to the groundwater level drawdown/recovery, and the structural deformation feature in the porous aquifer system, and to the differential land subsidence. Study the characteristics of deformation and strength of the porous sediments through soil testing, and study the flow-deformation coupling mathematical model for earth fissure formation. Study the characteristics, and temporal and spatial evolution process of groundwater flow field, and stress strain field in the porous media due to groundwater pumping through physical model test, numerical simulation and theoretical analysis, and revealing the earth fissuring mechanism.

系统研究前人相关研究成果，特别是各种勘探资料、地下水位动态监测、地面沉降监测、松散层分层沉降监测、地裂缝的长期监测数据。以室内试验、物理模型实验和数值模拟为主要研究手段，结合现场监测和理论分析，研究隐伏山脊型地裂缝的采水诱发机理、变形破坏模式和时空演化过程，及其与松散层含水系统中水位动态、松散层结构性变形演化特征、差异地面沉降发展演化等的关系；研究地裂缝带松散层含水系统土的变形、强度特性，构建面向地裂缝发育的流固耦合的数学模型；通过物理模型试验、数值模拟和理论分析，研究地下水开采条件下，松散层中、特别是隐伏山脊处地下水流场、应力场、应变场的场特征和时空演变规律，揭示地裂缝的采水诱发机理。

地裂缝是在内外动力地质作用下形成的一种地表破裂现象，内动力地质作用如地震地质、火山地质作用形成的地裂缝的破坏比较直接；区域构造应力场作用下产生的构造地裂缝一般发展速度缓慢，一旦叠加人类工程经济活动，比如地下水开采、油气开采等，其活动速率提升达几个数量级。隐伏潜山型地裂缝是一种区域地面沉降基础上，在潜山部位累计差异沉降形成的地裂缝，这种地裂缝在苏锡常地区分布广泛，对地方城镇及社会经济发展的负效应非常明显。本项目以前人调查研究成果为基础，以苏锡常地区隐伏山脊型地裂缝为研究对象，系统分析长期积累的地面变形、松散层结构性变形以及跨地裂缝地面变形等监测成果，结合本项目拟实施的跨地裂缝分布式光纤监测、高精度InSAR技术监测及基于静力水准和裂缝计的地裂缝自动化监测等，获取地裂缝水平变形和垂向变形特征，研究其发展演化规律，及其与地下水流场及松散层结构性变形的关系，揭示地裂缝的发育运动学特征、力学特征和时空演化规律；基于跨地裂缝水准测量、静力水准测量成果等数据，解剖了无锡光明村地裂缝带地面差异沉降的时空演化规律；揭示了常州、无锡地区地下水开采及禁采条件下，地下水位下降/恢复，地面沉降/回弹，地层结构性压缩/回弹的时空演化规律；通过土的三轴压缩试验、单轴固结回弹试验等，获取地裂缝发育带土的强度和变形特性，不同加/卸载条件下，土的压缩/回弹变形特性，以及孔隙水压力演化特征与变形特征的关系；通过模型试验和数值模拟，研究地下水开采条件下，松散层结构系统中地下水流场、变形场的时空演变规律，揭示地下水开采条件下地裂缝诱发机理和发展演化过程，为地裂缝防灾减灾提供理论依据。