環(huán)境地質(zhì)學(xué)分論--地面沉降

1、中 國(guó) 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院中 國(guó) 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院School of Environmental Studies - CUG環(huán)境地質(zhì)學(xué)環(huán)境地質(zhì)學(xué)主講教師：李小倩主講教師：李小倩分論若干地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的論述Environmental Geology地面沉降地面沉降中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG2中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG3一、概述一、概述二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀三、地面沉降形成機(jī)理及規(guī)律三、地面沉降形成機(jī)理及規(guī)律四、地面沉降的時(shí)空特征

2、四、地面沉降的時(shí)空特征五、地面沉降主要特點(diǎn)五、地面沉降主要特點(diǎn)六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià)六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià)七、地面沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)七、地面沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)八、地面沉降防治八、地面沉降防治中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG4一、概述一、概述u 地面沉降地面沉降 定義定義: :是指發(fā)生在較大面積的地表高程降低、地面舒緩是指發(fā)生在較大面積的地表高程降低、地面舒緩變形的現(xiàn)象和持續(xù)過(guò)程變形的現(xiàn)象和持續(xù)過(guò)程。 區(qū)別于地面塌陷、地裂縫區(qū)別于地面塌陷、地裂縫 世界上已有世界上已有 50 50 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)生了地面沉降，比較嚴(yán)重的國(guó)多個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)生了

3、地面沉降，比較嚴(yán)重的國(guó)家是美國(guó)、日本、墨西哥和意大利等。截至家是美國(guó)、日本、墨西哥和意大利等。截至20112011年年1212月我國(guó)已有月我國(guó)已有 50 50 余個(gè)城市出現(xiàn)了地面沉降，余個(gè)城市出現(xiàn)了地面沉降，長(zhǎng)三角地區(qū)長(zhǎng)三角地區(qū)、華北平原華北平原和和汾渭盆地汾渭盆地已成重已成重災(zāi)區(qū)。災(zāi)區(qū)。20122012年年2 2月，中國(guó)首部地面沉降防治規(guī)劃獲得國(guó)務(wù)院批復(fù)。月，中國(guó)首部地面沉降防治規(guī)劃獲得國(guó)務(wù)院批復(fù)。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG5u 地面沉降災(zāi)害地面沉降災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（試行）地質(zhì)災(zāi)害分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（試行）（DZ0238-20

4、04）定義定義：在自然和人為作用下發(fā)生的大面積地表高程降低，并對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境造成危害的地質(zhì)現(xiàn)象或過(guò)程。地面沉降災(zāi)害會(huì)給城市建筑物、道路交通、管道系統(tǒng)及給排水、防地面沉降災(zāi)害會(huì)給城市建筑物、道路交通、管道系統(tǒng)及給排水、防洪等帶來(lái)諸多困難。因此，洪等帶來(lái)諸多困難。因此，城市地面沉降已被列為十大地質(zhì)災(zāi)害之一城市地面沉降已被列為十大地質(zhì)災(zāi)害之一。它具有生成緩慢、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、成因復(fù)雜和防治難度大等特點(diǎn)，其影響它具有生成緩慢、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、成因復(fù)雜和防治難度大等特點(diǎn)，其影響范圍之廣、治理難度之大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其它城市地質(zhì)災(zāi)害。范圍之廣、治理難度之大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其它城市地質(zhì)災(zāi)害。 一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境

5、學(xué)院School of Environmental Studies-CUG6地面沉降的危害地面沉降的危害一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG71 1、洪澇災(zāi)害加劇、洪澇災(zāi)害加劇一、概述一、概述 地面沉降長(zhǎng)期發(fā)展，使沉降中心的地面沉降長(zhǎng)期發(fā)展，使沉降中心的地面高度明顯地面高度明顯降低降低，形成碟型洼地，改變了原始地表水徑流條件，形成碟型洼地，改變了原始地表水徑流條件，影響排澇和排水管網(wǎng)運(yùn)行能力，若遇較大洪水，積水影響排澇和排水管網(wǎng)運(yùn)行能力，若遇較大洪水，積水難排，行洪能力下降，洪澇災(zāi)害加劇。難排，行洪能力下降，洪澇災(zāi)害加劇。

6、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG8蘇州防汛堤有三次明顯加高 據(jù)統(tǒng)計(jì)，嘉興市平均田面高程為 2.29m，水位每增加 10mm ，淹沒(méi)面積增加 1.6 萬(wàn)畝。洪澇災(zāi)害加劇洪澇災(zāi)害加劇一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG9洪澇災(zāi)害加劇洪澇災(zāi)害加劇2003.7.7雨后西工大沉降中心太原市武家莊村常年積水一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG10洪澇災(zāi)害加劇洪澇災(zāi)害加劇河北平原地面沉降區(qū)寧波地面沉降區(qū)常年積水一

7、、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG11 地面沉降尤其是地面沉降尤其是不均勻沉降及其引發(fā)的地裂縫不均勻沉降及其引發(fā)的地裂縫，會(huì)造，會(huì)造成鐵路的路基沉降、橋梁裂縫、瀝青路面開(kāi)裂、地下管道成鐵路的路基沉降、橋梁裂縫、瀝青路面開(kāi)裂、地下管道錯(cuò)斷、供水井井管上升、泵房報(bào)廢等；特別是對(duì)標(biāo)高要求錯(cuò)斷、供水井井管上升、泵房報(bào)廢等；特別是對(duì)標(biāo)高要求嚴(yán)格的堤壩、水閘、橋梁、鐵路、高架道路等基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)嚴(yán)格的堤壩、水閘、橋梁、鐵路、高架道路等基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)高一旦降低，將使得安全運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本增高，造成的房高一旦降低，將使得安全運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本增高，造成的

8、房屋開(kāi)裂倒塌，甚至直接威脅到人的生命安全。屋開(kāi)裂倒塌，甚至直接威脅到人的生命安全。 一、概述一、概述2 2、建筑物基礎(chǔ)下沉、工程設(shè)施毀壞、建筑物基礎(chǔ)下沉、工程設(shè)施毀壞 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG12建筑物受損建筑物受損2003年2月28日因地面不均勻沉降錯(cuò)斷西安子午路2m粗的供水管道2002年12月10因地面不均勻沉降錯(cuò)斷西安翠華南路2米粗的供水管道一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG13太原市太原市西安大雁塔西安大雁塔無(wú)錫市無(wú)錫市建筑物受損建筑物受損一、概述一

9、、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG14建筑物受損建筑物受損太原市太原市江陰長(zhǎng)涇江陰長(zhǎng)涇西安長(zhǎng)安路西安長(zhǎng)安路一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG15建筑物受損建筑物受損一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG16珠海西區(qū)海華新村住宅區(qū)落成僅10年，地面沉降最大達(dá)1.5m珠海西區(qū)高爾夫球場(chǎng)2001年11月2003年7月沉降量與時(shí)間關(guān)系圖6094136456585.94927.051022.611148.

10、311267.311464.611642.111789.512114.812232.712321.712390.712516.012611.912735.412816.712969.510250500750100012501500175020002250250027503000123456789101112131415161718192021累計(jì)月數(shù)(月)沉降總量(mm)建筑物受損建筑物受損一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG17不均勻地面沉降加速了地鐵隧道設(shè)施的磨損建筑物受損建筑物受損一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院S

11、chool of Environmental Studies-CUG18一、概述一、概述3 3、導(dǎo)致地下水環(huán)境惡化、導(dǎo)致地下水環(huán)境惡化 地面沉降所造成的地面沉降所造成的地面標(biāo)高下降和積水洼地的形成地面標(biāo)高下降和積水洼地的形成，嚴(yán)重影響著城市污水的排放，所造成的排污管道破壞也嚴(yán)重影響著城市污水的排放，所造成的排污管道破壞也使污水溢出，這都會(huì)污染地下水。在沿海地區(qū)，地面沉使污水溢出，這都會(huì)污染地下水。在沿海地區(qū)，地面沉降還會(huì)造成降還會(huì)造成海水入侵或海水倒灌海水入侵或海水倒灌，使地下水礦化度增高，使地下水礦化度增高，并引起土壤鹽漬化。部分內(nèi)陸地區(qū)在地面沉降過(guò)程中，并引起土壤鹽漬化。部分內(nèi)陸地區(qū)在地面

12、沉降過(guò)程中，劣質(zhì)地下水和許多有毒、有害元素污染的地下水會(huì)隨著劣質(zhì)地下水和許多有毒、有害元素污染的地下水會(huì)隨著含水層的壓密釋水向淡水?dāng)U散，造成地下水水質(zhì)變差。含水層的壓密釋水向淡水?dāng)U散，造成地下水水質(zhì)變差。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG19一、概述一、概述4 4、濱海地區(qū)風(fēng)暴潮及海岸侵蝕加重、濱海地區(qū)風(fēng)暴潮及海岸侵蝕加重 在沿海地區(qū)，地面沉降會(huì)造成在沿海地區(qū)，地面沉降會(huì)造成海平面相對(duì)上升海平面相對(duì)上升，風(fēng)，風(fēng)暴潮災(zāi)害加重。地面沉降使天津市部分地區(qū)已處于海平暴潮災(zāi)害加重。地面沉降使天津市部分地區(qū)已處于海平面以下，伴生的風(fēng)暴潮災(zāi)害加劇。面

13、以下，伴生的風(fēng)暴潮災(zāi)害加劇。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG20海岸災(zāi)害加劇海岸災(zāi)害加劇天津市因地面沉降受風(fēng)暴潮危害嚴(yán)重上海市因地面沉降致使防浪堤三次加高一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG21根據(jù)長(zhǎng)江三角洲、華北地區(qū)、汾渭地塹主要城市等根據(jù)長(zhǎng)江三角洲、華北地區(qū)、汾渭地塹主要城市等的研究，粗略統(tǒng)計(jì)，建國(guó)以來(lái)，我國(guó)地面沉降和地裂縫的研究，粗略統(tǒng)計(jì)，建國(guó)以來(lái)，我國(guó)地面沉降和地裂縫造成的造成的損失累計(jì)高達(dá)損失累計(jì)高達(dá)4500450050005000億元億元，其中，直接經(jīng)濟(jì)

14、，其中，直接經(jīng)濟(jì)損失累計(jì)為損失累計(jì)為350350400400億元，年均總損失為億元，年均總損失為9090100100億元億元, ,年均直接損失年均直接損失8 81010億元。億元。一、概述一、概述中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG22中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG23 到到20032003年地面年地面沉降面積已達(dá)到沉降面積已達(dá)到93,855km93,855km2 2，形成，形成長(zhǎng)三角、華北平長(zhǎng)三角、華北平原、和汾渭盆地原、和汾渭盆地等地面沉降災(zāi)害等地面沉降災(zāi)害嚴(yán)重區(qū)。嚴(yán)重區(qū)。二、

15、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG24圖 例沉降量大于2000mm沉降量5001000mm沉降量10002000mm沉降量小于500mm西安太原天津上海無(wú)錫唐海蘇州常州杭州湖州阜陽(yáng)滄州北京曲周紹興寧波溫嶺溫州南通泰州徐州衡水晉州石家莊大城任丘保定霸洲德州東營(yíng)濟(jì)寧菏澤許昌洛陽(yáng)開(kāi)封淮北宿州臺(tái)北大同榆次臨汾運(yùn)城廣州珠海?？诶ッ鞴枮I大慶福州嘉興揚(yáng)州00200100300400500KM洪湖屏東云林臺(tái)北云林屏東廣州珠海?？谖覈?guó)發(fā)現(xiàn)地面沉降的主要城市我國(guó)發(fā)現(xiàn)地面沉降的主要城市二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)

16、狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG25長(zhǎng)江三角洲地面沉降現(xiàn)狀圖長(zhǎng)江三角洲地面沉降現(xiàn)狀圖二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG26上海市地面累積沉降量等值線上海市地面累積沉降量等值線圖圖（一九九六（一九九六二二一一年）年）二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG27中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG28蘇

17、錫常地區(qū)蘇錫常地區(qū)2002年年地面沉降速率圖地面沉降速率圖 蘇錫常地區(qū)至蘇錫常地區(qū)至2002年年地面累計(jì)沉降量等值線圖地面累計(jì)沉降量等值線圖二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG29華北平原地面沉降等值線圖華北平原地面沉降等值線圖二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG30太原市累計(jì)地面沉降等值線圖太原市累計(jì)地面沉降等值線圖(19562000年年)大同市累計(jì)地面沉降等值線圖大同市累計(jì)地面沉降等值線圖(1988199

18、3年年)二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG31三、地面沉降的形成機(jī)理及規(guī)律三、地面沉降的形成機(jī)理及規(guī)律u1 1、飽水多孔介質(zhì)的失水壓密原理Hhh= + =土 H = 水h=(+)+(-) = 太沙基有效應(yīng)力原理太沙基有效應(yīng)力原理中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG32（1 1）抽水條件下飽水多孔介質(zhì)含水層的失水壓密）抽水條件下飽水多孔介質(zhì)含水層的失水壓密 由太沙基公式可以看出，抽水時(shí)，含水層水位下降，會(huì)使顆粒間由太沙基公式可以看出，抽水時(shí)，含水層

19、水位下降，會(huì)使顆粒間的的孔隙水壓力變小孔隙水壓力變小，由于上覆地層，由于上覆地層自重不變自重不變，為保持平衡，為保持平衡，有效應(yīng)力有效應(yīng)力必然會(huì)增大必然會(huì)增大。如果有效應(yīng)力的增量（附加應(yīng)力）大于顆粒間的摩擦阻。如果有效應(yīng)力的增量（附加應(yīng)力）大于顆粒間的摩擦阻力時(shí)，顆粒就會(huì)位移、錯(cuò)動(dòng)，形成更緊密的排列，含水層壓密，體積力時(shí)，顆粒就會(huì)位移、錯(cuò)動(dòng)，形成更緊密的排列，含水層壓密，體積變小，地面下沉，直至形成新的壓力平衡。變小，地面下沉，直至形成新的壓力平衡。 式中，為有效應(yīng)力的增量；為孔隙水壓力的增量，因抽水是減壓過(guò)程，所以用負(fù)值表示，|為孔隙水壓力增量的絕對(duì)值。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School o

20、f Environmental Studies-CUG33（2 2）注水條件下飽水多孔介質(zhì)含水層厚度變化）注水條件下飽水多孔介質(zhì)含水層厚度變化 如果注水或水位恢復(fù)上升時(shí)，孔隙水壓力如果注水或水位恢復(fù)上升時(shí)，孔隙水壓力會(huì)增大且為正值，由會(huì)增大且為正值，由于上覆地層自重不變，于上覆地層自重不變，水的浮托力會(huì)使有效應(yīng)力減小水的浮托力會(huì)使有效應(yīng)力減小，顆粒會(huì)變得松，顆粒會(huì)變得松散，在宏觀上含水層厚度變大。散，在宏觀上含水層厚度變大。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG34（3 3）地面加載條件下飽水多孔介質(zhì)含水層的失水壓密）地面加載條件下飽水多孔

21、介質(zhì)含水層的失水壓密 地面加載會(huì)使總壓力地面加載會(huì)使總壓力增大，孔隙水壓力和有效應(yīng)力也隨之增大。增大，孔隙水壓力和有效應(yīng)力也隨之增大。如果如果大于粒間阻力，而且大于大于粒間阻力，而且大于時(shí)，會(huì)引起骨架壓密，表現(xiàn)為時(shí)，會(huì)引起骨架壓密，表現(xiàn)為含水層總體積變小，水將從孔隙中擠出，進(jìn)入水井中。這種平衡狀態(tài)含水層總體積變小，水將從孔隙中擠出，進(jìn)入水井中。這種平衡狀態(tài)可用下式表示：可用下式表示： 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG35u2 2、不同類型巖土失水壓密特點(diǎn) （1 1）砂粒質(zhì)含水層失水壓密特點(diǎn)）砂粒質(zhì)含水層失水壓密特點(diǎn) 砂礫質(zhì)含水層一旦被抽

22、汲，砂礫質(zhì)含水層一旦被抽汲，釋水快釋水快，壓力傳遞快，壓密作用顯，壓力傳遞快，壓密作用顯現(xiàn)得快，地面可在較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)沉降，即現(xiàn)得快，地面可在較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)沉降，即滯后時(shí)間短滯后時(shí)間短，延遲效應(yīng)不，延遲效應(yīng)不明顯；明顯； 由于砂礫質(zhì)含水層本身的孔隙度較小，可供壓密的空間小，所由于砂礫質(zhì)含水層本身的孔隙度較小，可供壓密的空間小，所以，以，地面總沉降量較小地面總沉降量較??； 砂礫質(zhì)含水層顆粒間為硬連接，失水和充水能夠以砂礫質(zhì)含水層顆粒間為硬連接，失水和充水能夠以可逆方式進(jìn)可逆方式進(jìn)行行，形成的地面沉降具有，形成的地面沉降具有彈性變形的特點(diǎn)彈性變形的特點(diǎn)，抽水時(shí)，地面下沉，水位，抽水時(shí)，地面下沉，水

23、位恢復(fù)時(shí)，又可回彈。恢復(fù)時(shí)，又可回彈。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG36（2 2）粘性土的失水壓密特點(diǎn)）粘性土的失水壓密特點(diǎn) 粘性土孔隙雖小，但孔隙度大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)砂礫質(zhì)土，粘性土一粘性土孔隙雖小，但孔隙度大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)砂礫質(zhì)土，粘性土一旦失水壓密，旦失水壓密，可壓縮空間大可壓縮空間大，能夠產(chǎn)生較大的地面下沉量；，能夠產(chǎn)生較大的地面下沉量； 由于粘性土中的水主要是結(jié)合水，水壓傳遞和應(yīng)力消散慢，失由于粘性土中的水主要是結(jié)合水，水壓傳遞和應(yīng)力消散慢，失壓后需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才可建立新的壓力平衡，所以抽水對(duì)它的影響壓后需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才可建立新

24、的壓力平衡，所以抽水對(duì)它的影響來(lái)得慢，即來(lái)得慢，即滯后時(shí)間長(zhǎng)滯后時(shí)間長(zhǎng)，延遲效應(yīng)也十分明顯延遲效應(yīng)也十分明顯，這就是為什么在許多，這就是為什么在許多粗細(xì)顆粒相迭置的地下水分布區(qū)抽水時(shí)地面沉降不明顯，水位恢復(fù)后，粗細(xì)顆粒相迭置的地下水分布區(qū)抽水時(shí)地面沉降不明顯，水位恢復(fù)后，地面沉降仍會(huì)持續(xù)發(fā)展的原因；地面沉降仍會(huì)持續(xù)發(fā)展的原因； 粘性土失水壓密過(guò)程失去的水主要是結(jié)合水，骨架的壓密是塑粘性土失水壓密過(guò)程失去的水主要是結(jié)合水，骨架的壓密是塑性變形，兩者都是性變形，兩者都是不可逆過(guò)程不可逆過(guò)程，所以，所造成的，所以，所造成的地面沉降大部分是永地面沉降大部分是永久性的。久性的。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院Sc

25、hool of Environmental Studies-CUG37u 1 1、垂直位移的變化圖圖1 江蘇張家港市、廣東珠海市的地面沉降江蘇張家港市、廣東珠海市的地面沉降四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG38垂 直 位 移X地 下 水 開(kāi) 采 區(qū)集 中 開(kāi) 采井 位 置圖圖3 垂直位移量的空間變化垂直位移量的空間變化規(guī)律性：由沉降中心向周邊方向逐漸減小四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征 地面沉降以地層的垂直位移變形為主，并隨各地點(diǎn)有效應(yīng)力增量地面沉降以地層的垂直位移變形為主，并隨各地

26、點(diǎn)有效應(yīng)力增量大小的不同而不同。大小的不同而不同。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG39BABO垂直位移量四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征由于垂直應(yīng)變不均勻，在沉降區(qū)中心，兩側(cè)土體會(huì)向中心擠壓，產(chǎn)生剪切破裂面，地面出現(xiàn)地裂縫。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG40圖圖4 上海閔行區(qū)華漕地面沉降與地下水位變化發(fā)展趨勢(shì)上海閔行區(qū)華漕地面沉降與地下水位變化發(fā)展趨勢(shì)垂直位移量隨著地下水位的降低而逐漸增大 四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院Scho

27、ol of Environmental Studies-CUG41圖圖5 蘇錫常地區(qū)地面沉降面積不斷擴(kuò)大蘇錫常地區(qū)地面沉降面積不斷擴(kuò)大1985年年1991年年2000年年四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG42u 2、水平位移的變化圖圖6 在亞利桑那州皮卡喬附近，在亞利桑那州皮卡喬附近，因抽地下水的沉降引發(fā)地裂縫。因抽地下水的沉降引發(fā)地裂縫。圖圖7 河北滄州因開(kāi)采地河北滄州因開(kāi)采地下水而產(chǎn)生的地裂縫下水而產(chǎn)生的地裂縫四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of

28、 Environmental Studies-CUG43X集 中 開(kāi) 采井 位 置地 下 水 開(kāi) 采 區(qū)水 平 位 移圖圖8 水平位移量的空間變化水平位移量的空間變化規(guī)律性：最大位移在沉降中心的兩側(cè)，沉降中心及最外圍較小四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征 地面沉降垂直變形的過(guò)程中，土體也會(huì)形成側(cè)向拉力，產(chǎn)生水平位移。地面沉降垂直變形的過(guò)程中，土體也會(huì)形成側(cè)向拉力，產(chǎn)生水平位移。與垂直位移相比，水平位移形成的變形量要小得多，與垂直位移相比，水平位移形成的變形量要小得多， 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG44圖圖9 地面破壞的表現(xiàn)

29、形式地面破壞的表現(xiàn)形式剪切破壞拉張破壞四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG45u 3、抽水對(duì)地面沉降的影響（1 1）抽水量的影響）抽水量的影響規(guī)律性：抽水量越大，沉降量、沉降速率和沉降范圍越大。圖圖10 10 抽水量對(duì)地面沉降的影響抽水量對(duì)地面沉降的影響QqQ2Q1Q1Q2四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG46（2 2）抽水方式的影響）抽水方式的影響連續(xù)抽水，抽水量恒定，補(bǔ)給充沛連續(xù)抽水，抽水量恒定

30、，補(bǔ)給不足 間斷抽水，抽水量恒定 間斷抽水，抽水量不定 四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG卸荷加荷e圖圖11 11 土體反復(fù)受壓縮過(guò)程土體反復(fù)受壓縮過(guò)程4 4、地面沉降的形成機(jī)理及規(guī)律、地面沉降的形成機(jī)理及規(guī)律中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG48（3 3）開(kāi)采布局的影響）開(kāi)采布局的影響Q 1QQ 2Q 3Q = Q 1 + Q 2 + Q 3圖圖12 12 不同的開(kāi)采布局對(duì)地面沉降的影響不同的開(kāi)采布局對(duì)地面沉降的影響四、地面沉降的時(shí)空特征

31、四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG49u 4、地層對(duì)地面沉降的影響（1 1）地層巖性的影響）地層巖性的影響圖圖13 13 不同的地層巖性對(duì)地面沉降的影響不同的地層巖性對(duì)地面沉降的影響QQQ規(guī)律性：砂礫層的壓縮量小于等有效應(yīng)力作用下粘性土的壓縮量。四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG50（2 2）地層厚度的影響）地層厚度的影響圖圖14 14 不同的地層巖性對(duì)地面沉降的影響不同的地層巖性對(duì)地面沉降的影響QQ規(guī)律性：粘性土的累

32、積厚度越大，壓縮總量越大四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG51（3 3）地層組合的影響）地層組合的影響圖圖15 不同的地層組合對(duì)地面沉降的影響不同的地層組合對(duì)地面沉降的影響QQ規(guī)律性：在同等開(kāi)采條件下，粘性土層數(shù)越多，沉降速率越大。四、地面沉降的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG52Q圖圖16 16 在某些情況下地下水開(kāi)采漏斗區(qū)與地面沉降中心并不一致在某些情況下地下水開(kāi)采漏斗區(qū)與地面沉降中心并不一致四、地面沉降

33、的時(shí)空特征四、地面沉降的時(shí)空特征中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG53五、地面沉降的主要特點(diǎn)五、地面沉降的主要特點(diǎn)l區(qū)域易發(fā)性l時(shí)間累進(jìn)性l過(guò)程漸變性l成因復(fù)雜性l難以逆轉(zhuǎn)性區(qū)域易發(fā)性區(qū)域易發(fā)性 國(guó)內(nèi)：國(guó)內(nèi)：1717個(gè)個(gè)?。▍^(qū)市）?。▍^(qū)市）9595個(gè)城市個(gè)城市多多 見(jiàn)見(jiàn)面面 廣廣國(guó)外：國(guó)外：200200多個(gè)城市或多個(gè)城市或地區(qū)地區(qū)三角洲平原：三角洲平原：上海、蘇錫常、南通、嘉興、桐鄉(xiāng)、海寧、廣州、珠海、中山、臺(tái)山、東莞等城市。沖積海積平原：沖積海積平原：唐山、滄州、衡水、任丘、河間、南宮、保定等12個(gè)沉降中心；天津、鹽城、大豐、寧波、溫州

34、、臺(tái)州、?？?、北海等城市。沖積洪積平原：沖積洪積平原：北京、許昌、濮陽(yáng)、開(kāi)封、商丘、洛陽(yáng)、安陽(yáng)；濟(jì)寧、阜陽(yáng)等城市。河谷平原和山間盆地：河谷平原和山間盆地：西安、太原、大同、榆次、臨汾、昆明福州等城市 。世界上最早發(fā)現(xiàn)世界上最早發(fā)現(xiàn)地面沉降：地面沉降：18981898年在年在日本新瀉日本新瀉；有有5050多個(gè)地區(qū)的多個(gè)地區(qū)的地面沉降量達(dá)到了地面沉降量達(dá)到了10m10m（墨西哥、（墨西哥、日本、美國(guó)等）日本、美國(guó)等）中國(guó)最早發(fā)現(xiàn)地面中國(guó)最早發(fā)現(xiàn)地面沉降：沉降：19211921年年上海上海；總沉降面積達(dá)總沉降面積達(dá)5 5萬(wàn)萬(wàn)多多kmkm2 2；最大沉降量最大沉降量3.14m3.14m（天津塘沽區(qū)）（

35、天津塘沽區(qū)） 時(shí)間累進(jìn)性時(shí)間累進(jìn)性長(zhǎng)江三角洲典型城市地面沉降發(fā)展歷時(shí)曲線過(guò)程漸變性過(guò)程漸變性錫西地區(qū)石塘灣鎮(zhèn)歷年地面沉降圖成因復(fù)雜性成因復(fù)雜性l影響因素多影響因素多l(xiāng)構(gòu)造沉降：新構(gòu)造沉降、斷裂活動(dòng)構(gòu)造沉降：新構(gòu)造沉降、斷裂活動(dòng)l軟土層次固結(jié)變形沉降軟土層次固結(jié)變形沉降l排水固結(jié)變形沉降排水固結(jié)變形沉降l工程加荷引起承載土體固結(jié)變形沉降工程加荷引起承載土體固結(jié)變形沉降l復(fù)合性強(qiáng)復(fù)合性強(qiáng)l二種、三種或四種因素疊加，綜合作用二種、三種或四種因素疊加，綜合作用后果不可逆性后果不可逆性l粘性土粘性土釋水壓密時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化，即釋水壓密時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化，即使孔隙水壓力恢復(fù)，粘性土仍保持

36、壓密狀態(tài)，發(fā)生使孔隙水壓力恢復(fù)，粘性土仍保持壓密狀態(tài)，發(fā)生塑性變形塑性變形。l當(dāng)?shù)叵滤怀掷m(xù)下降，含水層附加應(yīng)力增加至其當(dāng)?shù)叵滤怀掷m(xù)下降，含水層附加應(yīng)力增加至其前期固結(jié)壓力時(shí)，含水層通過(guò)顆粒間的明顯滑動(dòng)與前期固結(jié)壓力時(shí)，含水層通過(guò)顆粒間的明顯滑動(dòng)與滾動(dòng)來(lái)調(diào)整含水層顆粒骨架而逐漸形成新的應(yīng)力平滾動(dòng)來(lái)調(diào)整含水層顆粒骨架而逐漸形成新的應(yīng)力平衡。當(dāng)含水層附加應(yīng)力超過(guò)其的前期固結(jié)壓力時(shí)，衡。當(dāng)含水層附加應(yīng)力超過(guò)其的前期固結(jié)壓力時(shí)，也將呈現(xiàn)塑性變形特征。也將呈現(xiàn)塑性變形特征。l地面沉降造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失是不可挽回的。地面沉降造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失是不可挽回的。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of En

37、vironmental Studies-CUG59六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià)六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià)l地質(zhì)環(huán)境條件；地質(zhì)環(huán)境條件；l人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的方式、強(qiáng)度；人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的方式、強(qiáng)度；l地面沉降現(xiàn)狀與發(fā)生發(fā)展歷史；地面沉降現(xiàn)狀與發(fā)生發(fā)展歷史；l分析預(yù)測(cè)沉降發(fā)展趨勢(shì)及可能的成災(zāi)范圍；分析預(yù)測(cè)沉降發(fā)展趨勢(shì)及可能的成災(zāi)范圍；l了解地面沉降勘查、監(jiān)測(cè)和防治現(xiàn)狀（人工回灌、控了解地面沉降勘查、監(jiān)測(cè)和防治現(xiàn)狀（人工回灌、控制地下水開(kāi)采量等措施）及效果，提出預(yù)防與控制地制地下水開(kāi)采量等措施）及效果，提出預(yù)防與控制地面沉降的建議。面沉降的建議。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmen

38、tal Studies-CUG60u 平原區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件l地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)構(gòu)造：新構(gòu)造沉降、活動(dòng)斷裂；新構(gòu)造沉降、活動(dòng)斷裂；l地形地貌地形地貌：濱海平原、三角洲平原、沖積海積平原、沖：濱海平原、三角洲平原、沖積海積平原、沖積湖積平原、沖積洪積平原前緣、山間盆地的地表形積湖積平原、沖積洪積平原前緣、山間盆地的地表形態(tài)及高程變化、水系分布及流向、湖沼水域面積及其變化；態(tài)及高程變化、水系分布及流向、湖沼水域面積及其變化；l松散沉積層松散沉積層厚度、巖性、垂向組合；厚度、巖性、垂向組合；l各各土體土體（重點(diǎn)是軟弱壓縮層）的分布及其工程地質(zhì)特征；（重點(diǎn)是軟弱壓縮層）的分布及其工程地質(zhì)特征；l含水層含水層的

39、分布、厚度、補(bǔ)給條件。的分布、厚度、補(bǔ)給條件。六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià)六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG61u 人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的方式、強(qiáng)度l地下水、油氣資源的地下水、油氣資源的開(kāi)采利用開(kāi)采利用現(xiàn)狀；現(xiàn)狀；l地下水水位地下水水位降低及影響范圍；降低及影響范圍；l城市建設(shè)（路、橋、高層建筑、地下工程等）對(duì)地質(zhì)環(huán)境城市建設(shè)（路、橋、高層建筑、地下工程等）對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響程度、施工中和竣工后出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。的影響程度、施工中和竣工后出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià)六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)

40、院School of Environmental Studies-CUG62u 地面沉降現(xiàn)狀與發(fā)生發(fā)展歷史l地面沉降區(qū)沉降發(fā)生時(shí)間、分布范圍、形狀、面積及累計(jì)地面沉降區(qū)沉降發(fā)生時(shí)間、分布范圍、形狀、面積及累計(jì)沉降量、歷年變化與沉降速率的調(diào)查與分析；沉降量、歷年變化與沉降速率的調(diào)查與分析；l地面沉降影響因素分析；地面沉降影響因素分析；l地面沉降造成的直接與間接經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估。地面沉降造成的直接與間接經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估。六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià)六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG63長(zhǎng)江三角洲（長(zhǎng)江以南）地下水資源與長(zhǎng)江三角洲（

41、長(zhǎng)江以南）地下水資源與地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)（地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)（1：25萬(wàn)）萬(wàn)）南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院上海市地質(zhì)調(diào)查研究院浙江省地質(zhì)調(diào)查研究院江蘇省江蘇省浙江省浙江省總面積總面積30340km2 ，海拔海拔高度高度35m, 環(huán)太湖地帶環(huán)太湖地帶12m，沿江，沿江68m 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG65v長(zhǎng)江三角洲平原第四紀(jì)地質(zhì)特征 厚度大，變化迅速厚度大，變化迅速 第四系厚度160210米，自西向東、自南向北厚度增大；上海浦東第四系厚度250米左右；蘇錫常地區(qū)第四系相對(duì)較薄，厚度變化大，第四系厚度100200米，地下潛山分

42、布區(qū)僅6080米。 成因類型多，沉積相變快成因類型多，沉積相變快 海相、海陸過(guò)渡相、沖積相、沖洪積相、湖相和湖沼相 歷經(jīng)破壞，難以對(duì)比歷經(jīng)破壞，難以對(duì)比 經(jīng)歷了長(zhǎng)江大沉積、大破壞的形成過(guò)程，保留下來(lái)的第四系已非連續(xù)沉積，加大了建立第四紀(jì)地層層序、進(jìn)行區(qū)域第四系劃分對(duì)比的難度。 地質(zhì)環(huán)境條件調(diào)查中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG66充分收集、分析區(qū)內(nèi)鉆孔資料、物探資料；有針對(duì)性地部署了有針對(duì)性地部署了6 6個(gè)第四系綜合測(cè)試孔，系統(tǒng)采集了古地磁個(gè)第四系綜合測(cè)試孔，系統(tǒng)采集了古地磁測(cè)試、孢粉、微體古生物分析、測(cè)試、孢粉、微體古生物分析、1414

43、C C測(cè)年、測(cè)年、ESRESR測(cè)年、熱釋光測(cè)年、測(cè)年、熱釋光測(cè)年、粒度分析、重礦物、碳酸鹽等樣品，建立了依據(jù)較充分的第四系粒度分析、重礦物、碳酸鹽等樣品，建立了依據(jù)較充分的第四系基準(zhǔn)孔。基準(zhǔn)孔。由多個(gè)基準(zhǔn)孔帶動(dòng)區(qū)內(nèi)各類鉆孔第四紀(jì)地層的劃分和對(duì)比。由多個(gè)基準(zhǔn)孔帶動(dòng)區(qū)內(nèi)各類鉆孔第四紀(jì)地層的劃分和對(duì)比。在對(duì)第四系沉積結(jié)構(gòu)新認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在對(duì)第四系沉積結(jié)構(gòu)新認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了區(qū)內(nèi)含水完善了區(qū)內(nèi)含水層組的劃分和對(duì)比，確定地下水資源評(píng)價(jià)的邊界條件層組的劃分和對(duì)比，確定地下水資源評(píng)價(jià)的邊界條件。 技術(shù)路線中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG

44、67中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG69 地面沉降現(xiàn)狀與發(fā)生發(fā)展歷史調(diào)查、分析 地面沉降跡象及損失調(diào)查訪問(wèn)。井管拔高、海水倒灌，河（渠）水倒流、港口、碼頭或堤岸井管拔高、海水倒灌，河（渠）水倒流、港口、碼頭或堤岸失效加高、橋梁凈空減少、城市排水不暢、河流泄洪能力降低、失效加高、橋梁凈空減少、城市排水不暢、河流泄洪能力降低、建筑物破壞、農(nóng)田受淹、一次降水過(guò)程地面積水范圍等。建筑物破壞、農(nóng)田受淹、一次降水過(guò)程地面積水范圍等。以5年為間隔進(jìn)行上海市水準(zhǔn)復(fù)測(cè)，全面掌握了地面沉降的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。上海市一九九六二一年累積地面沉降圖中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境

45、學(xué)院School of Environmental Studies-CUG72 累積沉降量200-600mm的沉降面積約4650 km2； 0.6-1.0m的沉降面積約1350km2； 1.01.4m的沉降面積約300 km2； 1.41.8m的沉降面積約30 km2； 大于1.8m的沉降面積約6.5 km2。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG73地下水超量開(kāi)采地下水超量開(kāi)采是長(zhǎng)江三角洲區(qū)域地面沉降的主要影響因素是長(zhǎng)江三角洲區(qū)域地面沉降的主要影響因素（上海市區(qū)（上海市區(qū)90年代占年代占70%）。）。 地面沉降隨地下水的開(kāi)采而持續(xù)發(fā)展地面沉

46、降隨地下水的開(kāi)采而持續(xù)發(fā)展 年內(nèi)沉降量隨地下水位的升降而變化年內(nèi)沉降量隨地下水位的升降而變化 地面沉降速率受地下水位控制地面沉降速率受地下水位控制大規(guī)模城市建設(shè)、建筑物荷載大規(guī)模城市建設(shè)、建筑物荷載是長(zhǎng)江三角洲城市局部地區(qū)地是長(zhǎng)江三角洲城市局部地區(qū)地面沉降的重要影響因素（上海市區(qū)面沉降的重要影響因素（上海市區(qū)90年代占年代占30%）。）。代表性高層建筑與所在地區(qū)對(duì)比代表性高層建筑與所在地區(qū)對(duì)比典型區(qū)對(duì)比典型區(qū)對(duì)比 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG74 地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)環(huán)境是區(qū)域地面沉降重要的內(nèi)在因素是區(qū)域地面沉降重要的內(nèi)在因素l松散沉積層厚

47、度松散沉積層厚度l巖性松散沉積層巖性松散沉積層垂向組合垂向組合l含水層補(bǔ)排條件含水層補(bǔ)排條件中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG75六、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)六、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)區(qū)域地面沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)：區(qū)域地面沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)： 水準(zhǔn)測(cè)量；GPS測(cè)量；InSAR技術(shù)地面沉降分層動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：地面沉降分層動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：基巖標(biāo)、分層標(biāo)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)：自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)：監(jiān)測(cè)控制中心+通信網(wǎng)絡(luò)+現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)n 地面沉降的監(jiān)測(cè)地面沉降的監(jiān)測(cè)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG76上海市區(qū)一等水準(zhǔn)網(wǎng)示意圖上海市區(qū)

48、一等水準(zhǔn)網(wǎng)示意圖基巖標(biāo)剖面圖基巖標(biāo)剖面圖中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG80u 地面沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)（1） 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG81（2 2）數(shù)據(jù)自動(dòng)采集及處理）數(shù)據(jù)自動(dòng)采集及處理七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)7 7、地面沉降的監(jiān)測(cè)、地面沉降的監(jiān)測(cè)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG84 統(tǒng)計(jì)模型統(tǒng)計(jì)模型 傳統(tǒng)

49、的理論模型傳統(tǒng)的理論模型 數(shù)值方法數(shù)值方法七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)n 地面沉降的預(yù)測(cè)地面沉降的預(yù)測(cè)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG85這種方法適用于這種方法適用于已長(zhǎng)期地面沉降及地下水位詳細(xì)觀測(cè)資料的地區(qū)已長(zhǎng)期地面沉降及地下水位詳細(xì)觀測(cè)資料的地區(qū)。由于大量開(kāi)采地下水（油、氣）引起地下水位（油、氣壓）持續(xù)下降，由于大量開(kāi)采地下水（油、氣）引起地下水位（油、氣壓）持續(xù)下降，進(jìn)而引起介質(zhì)失水壓密是地面沉降的根本原因。所以可利用地下水開(kāi)采進(jìn)而引起介質(zhì)失水壓密是地面沉降的根本原因。所以可利用地下水開(kāi)采量或地下水水位與地面沉

50、降量的資料，建立兩者之間的量或地下水水位與地面沉降量的資料，建立兩者之間的回歸方程回歸方程。例如：根據(jù)天津市資料，可得例如：根據(jù)天津市資料，可得 S =28.13 +0.0067QS =28.13 +0.0067Q式中：式中：S S為地面累計(jì)沉降量；為地面累計(jì)沉降量；Q Q為累計(jì)開(kāi)采量。為累計(jì)開(kāi)采量。又如，根據(jù)上海市資料，得：又如，根據(jù)上海市資料，得： S = B0 + B1h +B2D +B3HS = B0 + B1h +B2D +B3H式中：式中：B0B0、B1B1、B2B2、B3B3為回歸系數(shù)；為回歸系數(shù)；h h為水位變幅；為水位變幅；D D為水位作用天為水位作用天數(shù)；數(shù)；H H為該水作

51、用期間平均水位。為該水作用期間平均水位。 統(tǒng)計(jì)模型七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG86統(tǒng)計(jì)模型優(yōu)缺點(diǎn)統(tǒng)計(jì)模型優(yōu)缺點(diǎn)如果建立如果建立S S Q Q或或S S h h的回歸方程，即可根據(jù)未來(lái)的開(kāi)采的回歸方程，即可根據(jù)未來(lái)的開(kāi)采計(jì)劃推算地面沉降量的值。計(jì)劃推算地面沉降量的值。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單明了，適用范圍廣。只要把主這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單明了，適用范圍廣。只要把主要的影響因素考慮進(jìn)去，可以不考慮復(fù)雜的物理過(guò)程。但要的影響因素考慮進(jìn)去，可以不考慮復(fù)雜的物理過(guò)程。但該方法有很大的弱點(diǎn)，該方法有很大

52、的弱點(diǎn)，從理論上講，不能對(duì)機(jī)理有更深刻從理論上講，不能對(duì)機(jī)理有更深刻的了解的了解。七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG87 傳統(tǒng)的理論模型 這類模型主要是根據(jù)這類模型主要是根據(jù)土力學(xué)固結(jié)理論土力學(xué)固結(jié)理論的基本原理，對(duì)在的基本原理，對(duì)在某一特定抽水條件下，各巖性層對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力增量，分某一特定抽水條件下，各巖性層對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力增量，分別計(jì)算器壓縮變形量，然后累加，計(jì)算地面沉降量。別計(jì)算器壓縮變形量，然后累加，計(jì)算地面沉降量。（1）砂礫質(zhì)土的變形量計(jì)算）砂礫質(zhì)土的變形量計(jì)算（2）粘性土層的變形量

53、計(jì)算）粘性土層的變形量計(jì)算（3）地表某一地點(diǎn)的累計(jì)計(jì)算量）地表某一地點(diǎn)的累計(jì)計(jì)算量七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG88（1 1）砂礫質(zhì)土的變形量計(jì)算）砂礫質(zhì)土的變形量計(jì)算對(duì)砂礫質(zhì)土層可按對(duì)砂礫質(zhì)土層可按彈性理論彈性理論處理，其變形可在短時(shí)間內(nèi)完成。處理，其變形可在短時(shí)間內(nèi)完成。 S =(BS =(B* *)/E)/E式中：式中：SS為變形增量；為變形增量；B B為該層的初始厚度；為該層的初始厚度；E E為平均的變形模量；為平均的變形模量；唯有效應(yīng)力增量唯有效應(yīng)力增量。具體的計(jì)算公式為：具體

54、的計(jì)算公式為： S =(wS =(w* *g g* *h)/Esh)/Es* *B B式中：式中：SS為變形增量（為變形增量（cmcm）；）；hh為水頭變化值（為水頭變化值（m m）；）；w w為水的為水的密度（密度（t/m3t/m3）；）；g g為重力加速度為重力加速度(9.81m/s2)(9.81m/s2)；B B為砂礫層的初始厚度為砂礫層的初始厚度（m m）；）；EsEs為砂礫質(zhì)土的變形模量，抽水時(shí)，為砂礫質(zhì)土的變形模量，抽水時(shí)，Es= 1/a0Es= 1/a0為壓縮系數(shù)，停為壓縮系數(shù)，停抽或回灌時(shí)，地層回彈，抽或回灌時(shí)，地層回彈，Es= 1/aEs= 1/as s，a as s為回彈系數(shù)。為回彈系數(shù)。七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG89（2 2）粘性土層的變形量計(jì)算）粘性土層的變形量計(jì)算粘性土的變形量可采用粘性土的變形量可采用線性公式線性公式計(jì)算：計(jì)算： S S=a a0 0/(1+/(1+0 0)P P* *B B式中：式中：S S為粘性土的變形量；為粘性土的變形量；a a0 0為某一壓應(yīng)力區(qū)間為某一壓應(yīng)力區(qū)間( (1 1- -2 2) )的壓縮系數(shù)；的壓縮系數(shù)；0 0為粘性土起始孔隙比；為粘性土起始孔隙比；B