地下水位对非构造应力响应分析研究

摘要

本文借助以前地震工作者对地下水位响应固体潮和气压现象的研究，以水—岩耦合岩石力学理论为基础，研究分析了井—含水层系统在受到引潮力与大气压作用下发生的应力应变与孔隙压（流体压力）之间的响应物理机制。 合理的假设含水层观测井水位的变化反应其孔隙压力，大气压为孔隙压的附加压力，引潮力为作用在井含水层系统上的附加应力。分析含水层应力应变与孔隙压之间的关系，并得到了观测井水位对引潮应力的响应控制方程与地下水为受气压的控制方程。并且利用水位对引潮应力的响应控制方程定量分析了北京沙河井与云南大理月溪井、易门井、开远井的水位与引潮力之间的关系得到如下结论： 1.北京沙河井2007年8月、2007年12月与2008年5月观测井水位与引潮力之间的相关系数与回归系数，结果显示沙河井水位变化对引潮力的响应很好，而且结合沙河井的降雨信息分析了2008年5月沙河井水位异常与年动态的下降趋势，说明该井在2008年5月里面的水位上升由地应力造成，其具体原因应该是汶川地震的影响。 2.云南大理月溪井、易门井、开远井的水位固体潮效应进行了定量的分析，结果表明这些井对固体潮的响应均较好。并选取三口井中较差的开远井进行了分段拟合处理，分段拟合处理的结果表明开远井2005年8月水位与固体潮回归的结果不好是因为受到其他因素的干扰，但其前后得到的固体潮系数基本不变，证明开远井发生的弹性形变。 3.利用开远井的原始水位的日均值与剔除了固体潮后的水位日均值进行了比较，得出通过取日均值方法可以粗略剔除水位中因引潮力引起的部分。并且通过北川2008年1到5月的日均水位的阶梯行变化，说明汶川地震前北川井水位因地应力引起的异常是十分明显了，北川井所处的含水层发生了多次的屈服，证明2008年1月到5月期间北川地区所受的地应力较大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

引 言

1.1地下水位动态变化与震前地下水位异常识别研究现状

1.2地下水位动态研究意义

1.3研究方法

第二章地下水位动态变化与影响因素

2.1地下水位动态变化

2.2地下水位微动态变化影响因素分析

2.3地下水位微动态变化的控制方程

第三章地下水位微动态应力控制方程

3.1线性孔弹性孔压响应方程

3.2各向同性介质非线性孔弹性孔压响应方程

3.3岩石孔隙压对应力的响应

第四章地下水位对非构造应力响应

4.1地下水位对引潮力的响应机理与响应方程

4.2地下水为对大气压的响应机理与响应方程

4.3地下水位对应力响应的物理分解方法

第五章实例分析(一)--北京沙河井水位分解

5.1北京沙河井基本情况介绍

5.2地下水位动态与非构造应力动态变化分析

5.3沙河井地下水位对非构造应力分解与应用

第六章实例分析(二)--云南大理、易门、开远井水位分解

6.1云南大理、易门、开远测井基本情况介绍

6.2地下水位动态与非构造应力动态变化分析

6.3云南井地下水位对非构造应力分解应用

第七章结语

7.1结论

7.2存在的问题和今后研究方向

参考文献

附 录

后 记