洛阳市地面沉降机理及灰色预测分析研究

论文摘要

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。

论文目录

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