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1、2017年3月，第23卷，第1期，172-180页高校地质学报March2017,Vol.23,No.1,PP.172-180GeologicalJournalofChinaUniversitiesDOI：10.16108/j.issnl006-7493.2016118基于TOUGH2-FLAC3D耦合的三维地面沉降数值模拟及控制策略研究熊小锋罗跃2，施小清“，吴剑锋吴吉春11.南京大学地球科学与工程学院，南京210023;2.东华理工大学水文与环境工程学院，南昌330013摘要：地下水开采引发的地面沉降是一种多场耦合的复杂问题
2、，土体变形过程中渗流与应力应变相互影响。采用部分耦合原理，通过渗流和变形过程中的相关状态变量来耦合成熟的商业软件T0UGH2和FLAC3D进行三维变参数的地面沉降数值模拟研究，其中T0UGH2模拟渗流，FLAC3D模拟土体变形，并以此为工具探讨地面沉降的控制策略。基于弹性模型承压含水层抽水的理想算例进行了变参数条件下的模拟计算，发现顶底板水平变形未被约束时水平位移不可忽略，其峰值距离抽水井有一定距离，且水平位移峰值大于垂向位移峰值；此外，由于地面沉降过程中渗透系数及孔隙率减小，导致近井区域渗流量增加，变参数模型位移量大于定参数。将以
3、上方法应用于地面沉降控制策略研究，通过控制抽水流量及抽水时间，发现限制开采速率能控制沉降量，缩短抽水时间能控制沉降范围；对比脉冲式抽水及抽水一回灌常用地面沉降控制策略，发现抽水时采取合理的回灌措施能有效控制沉降量及沉降范围，而脉冲式抽水使得近井处弹性沉降量未得到明显控制，沉降影响范围反而更大。关键词：T0UGH2-FLAd
4、
5、合；地面沉降；控制策略；数值模拟中图分类号：P642.26文献标识码：A文章编号：1006-7493(2017)01-0172-09Three-dimensionalLandSubsidenceModeling
6、BasedonTOUGH2-FLAC30andControlStrategiesEvaluationXIONGXiaofeng1,LUOYue2,SHIXiaoqing1*,WUJianfeng1,WUJichun11.SchoolofEarthSciencesandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing210023,China；2.EastChinaUniversityofTechnology,Nanchang330013,ChinaAbstract：Landsubsidenceisacompl
7、exproblemthatinvolvesmultipleprocesses,displacement,andstress-strainchanges.Inthispaper,T0UGH2andFLAC3Daresequentiallyexecutedandlinkedtosolvepartiallycoupledthree-dimensionallandsubsidencemodel,inwhichT0UGH2solvesthetransportprocessandFLAC3Dsolvesthedeformationprocess
8、.Thensuchamodelisappliedtostudycontrolstrategies.Basedontheidealizedpumpinglandsubsidencemodel,thecalculationsshowthatTOUGH2-FLAC3Disabletocalculateverticalandhorizontaldisplacements,andthehorizontaldeformationcannotbeneglectedundertheconditionofunlimiteddeformationatt
9、hetopandbottomaquiferbecauseitsabsolutepeakvaluemaybehigherthantheverticalpeak.Inthisprocess,theporosityandpermeabilityareregardedasafunctionofeffectivestress.Astheeffectivestressdecreaseswithtime,itsabilitytoyieldwatergetsweak.Toensureenoughwaterproduction,theareafarf
10、romthewellshouldprovidemorewater,leadingmoresubsidencetotheaquifer.TheTOUGH2-FLAC3Dsimulatorwasthenappliedtostudyland
