地面沉降在全世界范围内出现频繁且影响范围之广,会造成城市建筑物、道路交通、管道系统线路发生不均匀沉降从而被破坏;还会给排水、防洪、城市内涝的防治带来诸多困难。据统计,我国自建国以来至21世纪初由于地面沉降造成的损失高达4500-5000亿元,年均总体损失90-100亿元,严重影响我国经济社会发展,因此研究地下水水位与地面沉降的时空分布特征是十分必要的。两步走模型不能反映水土耦合作用下地面沉降问题,完全耦合模型建模困难,计算参数复杂,计算耗时长,模型难以稳定并不适合用于大区域沉降模型计算。部分耦合模型能够模拟多种含水介质的变形并且模型涉及的参数简洁,计算明确。本研究使用GMS-SUB模块建立地下水渗流与地面沉降部分耦合模型对太谷东站研究区地下水位和地面沉降的动态变化进行模拟,为定量化研究地面沉降问题提供一种可靠的手段。（1）本文通过研究区的钻孔数据,对研究区土体做了定量分析。对钻孔取土土样进行土工试验,分析基本物理力学指标,进行固结压缩试验得出固结过程的变化曲线,研究土体的压缩变形规律。对土体压缩性指标与各物理力学指标进行相关性分析并找出规律。取土土样天然密度与颗粒密度随深度增大整体呈先增大后减小的趋势,天然含水率随深度的增大整体呈先增大后减小的态势,与密度有较大相关性。土样的孔隙比与土样的含水率呈正相关关系。土样饱和度随取样深度总体变化趋于稳定,天然含水率与液性指数呈正相关关系,天然含水率越大,土的状态也相对向流态发展。土体压缩系数均是先快速减小然后减小速度明显下降,最终趋于平缓。土体埋深对黏性土的压缩固结有很大的影响,黏性土的压缩性总体上随着土体深度的增大呈整体减小的趋势。通过相关性分析得出土体压缩系数和压缩模量与液限、含水率、孔隙比、天然密度的回归方程。通过钻孔数据和土体指标计算出地下水水位与地面沉降的水土耦合数值模拟模型的非弹性释水率和弹性释水率等参数,以及滞后释水夹层的等效夹层厚度和等效因子等参数。（2）在收集太谷东站研究区自然地理概况、区域地质概况、水文地质特征资料的基础上,建立水文地质概念模型和数学模型,对研究区地下水水位和地面沉降进行数值模拟及预测,研究区整体水位平均下降速率为1.11 m/a,在2016年8月第二承压含水层局部区域水位到达含水层顶板了,中深层水降落漏斗已经初步形成,降落漏斗中心位于太谷东站向东1 km处的桑梓村,漏斗中心水位埋深48.7 m,太谷东站在预测期累积地面沉降量最高达到51.2 mm,沉降漏斗面积可达10.64 km~2。（3）运用统计学中的时间序列分析法研究研究区地下水位和地面沉降量时空响应特征,来探究研究区地下水位下降量与地面沉降量各量与彼此量之间的规律。从水位时间序列的分析结果来看,随着滞后时间6)的增加,自相关系数均为下降趋势,表明各点水位时序自相关性逐渐减弱,当滞后时间6)增大到一定程度时,自相关系数出现负值,说明地下水位波动含有周期分量。各点在滞后58天左右自相关系数从1降低为0,证明第58天后的水位与之前已经没有相关性了。从沉降时间序列的分析结果来看,在开始发生沉降的0—20天内,沉降自相关系数持续稳定下降,证明黏土夹层水位的下降具有滞后性,黏土夹层压缩存在着滞后现象。太谷东站附近的水位和降落漏斗的扩大趋势要重视。从预测的结果上看,地下水位降落漏斗将进一步增大,水流场的预测为太谷东站地区地下水的规划、配置、管理和保护提供参考,可以减少对太谷东站地区地下水的抽采或者合理布置抽水井的开采范围。同时沉降的预测为太谷东站地区沉降的防治和规划提供参考,做好相应防控措施,在沉降量大的铁路地段合理加高并稳固地基,避免因地面沉降导致地面建筑物的损害,危及财产生命。图[61]表[19]参考文献[94]