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项目年度编号
1700560460
中图分类号
TU433
成果公布年份
2017
关键词
地面沉降监测预警理论 地面沉降防治 岩土力学
成果简介
山东省地面沉降出现最早、影响最大和最严重的地区是位于京津冀一体化区域南缘的德州市，德州也是国内外地面沉降比较典型的地区之一，已产生高程损失、井管抬升、地裂缝、房裂和城市内涝等危害。在此开展地面沉降监测预警与控制关键理论技术及应用工作意义重大，但仍存在4方面的关键理论技术难题：(1)深层地下水基于渗流场和应力场的三维流固耦合地面沉降监测预警系统尚未建立；(2)GPS、INSAR的地面沉降监测精度与效率有待进一步提高；(3)仅以水位作为地面沉降监测预警指标存在一定的局限性，易发性评价需要探索定量化、多因子和综合性方法；(4)缺乏较为准确的深层岩土力学参数。
该项目旨在地面沉降持续监测工作的基础上，获取深层岩土力学参数，查明深层地下水开采量、地下水位和地面沉降量的关系，历经多年产学研联合攻关，建立三维流固耦合地面沉降监测预警模型，提出地面沉降防控对策建议，为区域经济社会可持续发展和生态文明建设提供地质环境依据。
1、首次建立了区内地面沉降三维流固耦合模型，确定了地面沉降监测预警指标体系，预测了不同方案下地下水流场动态变化规律和地面沉降趋势，以目标沉降量反演了地下水最大控制开采量及开采井布局优化方案，实现了地面沉降研究由定性向定量化的有效推进。
2、对地面沉降监测设施进行了创新改进并发明专利，提高监测工作效率、精度和质量。
3、首次运用可拓学理论对地面沉降易发性分区进行了评价，提出了工程和非工程性地面沉降防治建议。可拓学对所引入关联函数中距离的概念加以拓展，为质、量兼顾解决地面沉降易发性多因子综合评价的矛盾问题提供了定量手段。
4、获取了该区800m以浅各类土层的物理力学参数和岩土体的微观结构参数，填补了深层工程地质层物理力学参数空白。
成果发表SCI等相关论文20余篇，获得发明专利2项，实用新型专利2项，培养博士生2人、硕士生5人，编制相关著作1部；省地勘项目成果报告评审结果为优秀；基于该成果编制了《山东省地面沉降防治规划(2012-2020年)》，国土资源部、水利部专家评审为优秀，获山东省国土资源科学技术一等奖，并由山东省人民政府批准实施；测量工作获卫星导航定位科学技术三等奖。在地面沉降监测、防治相关单位、水资源管理、国土资源管理部门进行了应用，为高铁、水利等工程设施安全运行、城市防汛等提供技术支撑。
水行政管理部门按照成果提出的意见和建议，加大德州市深层地下水的控、压采力度，近2年德州城区的地面沉降速率有所减缓。铁路部门根据研究成果，积极采取有效的防范措施，防止地面沉降对高铁安全运行造成影响。为胜利油田德州采油区稳产高产、黄河、京杭大运河河道稳定提供了地质环境保障。当地政府、国土资源部门和社会公众更加重视地面沉降防治工作。
中国科学院院士薛禹群等专家鉴定认为：该研究成果系统完整，技术方法先进，成果具有较高的实用价值，整体达到同类研究国际先进水平。
完成单位
山东省地质环境监测总站 山东大学 中国地质环境监测院
完成人
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