含水层厚度突变型地裂缝控制因子敏感性分析OA北大核心CSTPCD

过量开采地下水引发的“采水型”地裂缝灾害在国内外广泛存在。采水型地裂缝的发育是过量开采地下水与复杂的地质、水文地质条件共同作用的结果。含水层厚度突变型地裂缝是常见的一类采水型地裂缝。为了深入理解含水层厚度突变型地裂缝发育机制,文章基于这类地裂缝的概念模型设计了一个理想的地裂缝发育数值试验算例,应用有限元方法计算含水层连续性介质的应力应变分布,应用界面元方法计算非连续裂缝的发育。在此理想算例基础上,进一步应用Sobol全局敏感性分析方法评估含水层厚度比、孔隙水压力变化、压缩系数以及内聚力四个控制因子对地裂缝发育深度的影响。研究结果表明:开采地下水过程中,由于孔隙水压力降低,差异性沉降和剪切应力在含水层厚度突变处集中并不断增大,导致地面产生地裂缝,并进一步向下扩展。含水层厚度比是地裂缝发育最敏感的控制因子,孔隙水压力变化的敏感性次之,压缩系数敏感性弱,内聚力是不敏感控制因子。含水层厚度比和孔隙水压力变化之间有明显的交互作用,含水层厚度差异越大且孔隙水压力降低越大则地裂缝发育越深。