地下水水位、地面沉降及地裂缝活动在时间发展上存在着密切的联系,同时也存在着差异。以西安地区为例,地下水过度开采引发地面沉降和地裂缝活动,地下水停采后,开采层位孔隙水压力回升,但地面沉降和地裂缝活动没有停止,而是持续了相当长一段时间。本文通过数值模拟的研究方法,基于弱透水层释水及形变的滞后性,对地面沉降和地裂缝活动的滞后效应展开研究。本文首先根据Terzaghi一维固结方程,采用解析法对多层含水层系统中弱透水层释水及形变的滞后性展开研究;然后构建多层含水层系统沉降模型,模拟地下水开采及停采过程中,各含水层内部孔隙水压力与土体形变特征,对地面沉降滞后效应机理进行研究;接下来根据弱面滑移理论,采用解析法对地裂缝两侧土体相对滑移特征进行求解,并分别采用接触面法和弱化薄层法对地裂缝进行模拟,确定合理的地裂缝模拟方法;最后将沉降模型和地裂缝模型相结合,依据Biot固结理论,构建地裂缝发育的多层含水层系统流固耦合模型,对地裂缝的滞后效应机理展开研究,并对影响地裂缝活动的诸多因素进行分析。主要结论如下:弱透水层靠近开采层位的部分最先压缩释水,远离开采层位的部分压缩释水存在滞后性。不同的边界条件对弱透水层释水与压缩的滞后性影响较大。地下水停采后,开采层位孔隙水压力开始回升。由于弱透水层释水的滞后性,导致与开采层位相邻的弱透水层被分为两部分。弱透水层中靠近开采层位的部分孔隙水压力逐渐回升,土体发生回弹;远离开采层位的部分孔隙水压力下降,土体持续压缩。在该阶段,土体的总压缩量大于总回弹量,引发地面沉降的滞后效应。地下水停采后,弱透水层释水的滞后性,导致地裂缝两侧土体差异沉降没有停止;渗流力在地裂缝和开采层位交界处造成的拉张区逐渐增大,导致断裂面旋转的趋势增强。因此在该阶段,地裂缝两侧的垂向错动距离和水平拉张距离持续增加,引发地裂缝活动的滞后效应。