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洛阳市地面沉降机理及灰色预测分析研究

作　者: 马保卿
导　师: 张荫；梁斌
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 工程地质地面沉降机理分析灰色组合模型沉降预测
分类号: TU433
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

地面沉降是较为普遍的不良地质现象之一,对社会经济的可持续发展影响显著。洛阳市为我国较早发现地面沉降现象的城市之一,虽在地面沉降的成因、监测、危害、发展以及防治等方面做了一定的研究工作,但前期研究过程缺乏系统性和持续性。利用已有资料分析研究洛阳市地面沉降的内在规律及其发展趋势,对于今后地面沉降的监测和防治具有积极的意义。本文在收集、整理和分析洛阳市地面沉降历史数据的基础上,结合国内外地面沉降的发展和研究现状,对洛阳市地面沉降机理、三维可视性及灰色预测方法进行了分析研究,主要内容有:1.探讨了开采地下水对地面沉降的影响,分别分析了新构造运动、第四纪沉积物的固结沉降和城市建设等方面对地面沉降的影响。2.研究了三维沉降DEM图和矢量图的绘图方法。通过地面沉降数据的基准面变换和数字高程模型的方法,绘制了沉降DEM图和矢量图,增加了地面沉降的可视性,并对区域性平均地面沉降量的计算方法进行了分析,最后推导了计算公式。3.针对地面沉降监测具有非等时距的特点和沉降曲线特征,利用拉格朗日二次插值理论,通过插值使数据满足等时距条件,解决了建立灰色模型对数据的要求问题。4.利用洛阳市地面沉降数据,分别建立了GM(1.1)模型和灰色线性回归组合模型。通过分析比较,灰色线性回归组合模型用于拟合预测不确定性沉降数据精度更高。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-18
  1.1 研究课题的提出  9-10
  1.2 国内外地面沉降现状及其危害  10-11
    1.2.1 国内外地面沉降现状  10
    1.2.2 地面沉降的危害  10-11
  1.3 地面沉降的成因与机理  11-14
    1.3.1 地面沉降的成因  11-12
    1.3.2 地面沉降的机理  12-14
  1.4 地面沉降的数学模拟计算  14-16
    1.4.1 土水模型  14-15
    1.4.2 生命旋回模型  15-16
  1.5 地面沉降的监测与防治  16-17
    1.5.1 地面沉降的监测  16
    1.5.2 地面沉降的防治  16-17
  1.6 本文的主要研究内容  17-18
第2章洛阳市工程地质与水文地质概况  18-31
  2.1 洛阳市自然地理概况  18
  2.2 洛阳市区的地貌特征  18-19
  2.3 洛阳市的工程地质概况  19-22
  2.4 洛阳市地质构造  22-25
    2.4.1 大地构造位置  22
    2.4.2 断裂构造  22-23
    2.4.3 新构造运动  23-25
  2.5 洛阳市水文地质情况  25-27
    2.5.1 含水层组的划分及富水性  25
    2.5.2 浅层含水层组  25-26
    2.5.3 中深层含水层组  26
    2.5.4 地下水补径排条件  26-27
    2.5.5 地下水化学特征  27
  2.6 地下水动态及开发利用情况  27-29
    2.6.1 浅层地下水动态及开发利用情况  27-28
    2.6.2 中深层地下水动态及开发利用情况  28-29
    2.6.3 浅层地下水开采降落漏斗特征  29
  2.7 本章小结  29-31
第3章洛阳市地面沉降的监测与可视性  31-41
  3.1 引言  31
  3.2 分层标组和基岩点的建立  31-34
  3.3 地面沉降观测的实施  34
  3.4 区域平均沉降量的计算  34-35
    3.4.1 算术平均值法  34
    3.4.2 采用 TIN 法求平均沉降量  34-35
  3.5 区域性沉降等值线图的绘制和 DEM 图  35-38
  3.6 坡度坡向的矢量表达  38-40
  3.7 本章小结  40-41
第4章洛阳市地面沉降机理分析  41-50
  4.1 引言  41
  4.2 新构造运动的影响  41-42
  4.3 第四纪沉积物的固结沉降  42-43
  4.4 开采地下水的影响  43-48
    4.4.1 地下水开采及城市地面沉降概况  43-45
    4.4.2 砂卵石孔隙含水层组对地面沉降的影响  45-47
    4.4.3 黄土孔隙裂隙含水层组对地面沉降的影响  47
    4.4.4 中深层含水层组对地面沉降的影响  47-48
  4.5 城市建设的影响  48
  4.6 本章小结  48-50
第5章地面沉降的灰色预测方法  50-58
  5.1 引言  50-51
  5.2 实测数据的等时距拉格朗日插值  51-52
  5.3 GM(1,1)模型  52
  5.4 灰色线性回归组合模型  52-54
  5.5 模型的精度检验  54-55
  5.6 涧西区沉降的数据建模及预测  55-57
    5.6.1 用 GM(1,1)模型建模  55-56
    5.6.2 用灰色线性回归组合模型建模  56
    5.6.3 沉降曲线与数值分析  56-57
  5.7 本章小结  57-58
第6章结论与防治建议  58-59
  6.1 结论  58
  6.2 对洛阳市地面沉降的防治建议  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-65
在读期间的研究成果  65-66
附图 1  66-67
附图 2  67

洛阳市地面沉降机理及灰色预测分析研究

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