T地面沉降、地裂縫、地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

地面沉降、地裂縫、地面塌陷

地質(zhì)災(zāi)害危險性評估坍陷（沉降）的分析調(diào)查

前言1、坍陷（沉降）的定義2、土體壓密3、土體收縮4、地面沉降5、地裂縫6、巖溶坍陷7、構(gòu)造與火山活動引起的沉降8、人工開挖引起的坍陷結(jié)語補(bǔ)充材料亞利桑那州地面沉降和地裂縫成因前言

地質(zhì)事件本身具有二大特點(diǎn)：

1）事件都不完全相同；

2）事件都不是單因素造成。

所以地質(zhì)事件不存在有模式可套，只能從最基本的原理去分析和掌握。

本講義要著重介紹一些基本原理和實(shí)際例子。

1、坍陷（沉降）的定義

坍陷、沉降（Subsidence），該專有名詞用于地殼表面，通常定義為地面的點(diǎn)下沉到更低的水平位置。換句話說，亦可定義為點(diǎn)的垂向位移，同時意味著臨近點(diǎn)借助于向下運(yùn)動而產(chǎn)生橫向位移。2、土體壓密

2.1影響土體壓密的重要因素

2.2土體壓密過程概要

實(shí)例2—1砂土液化概述實(shí)例2—1砂土液化概述

（摘自Pipkin，B.WandTrent.T.T，2001，GeologyandtheEnvironment）日本新瀉1964年地震時砂土液化影響。這些設(shè)計為抗震的建筑物傾斜而未受損壞。加州沃森維爾附近的野外涌沙圖C2—1—2砂土液化（橫向移動）系因地震時球粒（理想砂粒）的重新堆集。地震振動造成這種固體顆粒堆集更加有效，這會占據(jù)少量體積。一部分覆蓋層荷載由水來支撐，這就無法阻止水體橫向運(yùn)移。震前，水，不穩(wěn)定（立體）堆集，震后，液化土中剩余孔隙水負(fù)擔(dān)覆蓋層荷載穩(wěn)定（六邊形）堆集C2—1—3唐山地造成的噴水冒砂區(qū)分布圖震（a）圣華金金河谷谷位置置。濕濕陷土土幾乎乎完全全沿河河谷西西界分分布，，因抽抽地下下水引引起的的沉降降在整整個河河谷隨隨處可可見。。（b）在河谷谷的濕濕陷土土中，，做注注水試試驗(yàn)的的小塊塊地。。這小小塊地地的總總沉降降達(dá)到到3m（10英尺））。3、土體體收縮縮3.1季節(jié)性性收縮縮試驗(yàn)驗(yàn)3.2樹根效效應(yīng)3.3粘土收收縮效效應(yīng)3.4土體收縮過過程概要實(shí)例3—1茂名民房裂裂縫和膨脹脹土圖3-1樹根效應(yīng)（（SHE1965）4、地面沉降降4.1含水層彈性性的概念4.2含水層壓密密引起沉降降的模擬4.3水位下降引引起沉降過過程概要實(shí)例4—1上海市地面面沉降監(jiān)測測資料實(shí)例4—2上海地面沉沉降和開采采水量關(guān)系系4.1含水層彈彈性的概概念4.2含水層壓壓密引起起沉降的的模擬圖4-2含水層壓壓密過程程模擬彈彈簧，靜靜水壓力力，過剩剩壓力圖10.7降落漏斗斗的形成成與效應(yīng)應(yīng)（A）在潛水含含水層中中，一個個抽水井井周圍降降落漏斗斗的水位位下降。。（B）重迭的降降落漏斗斗造成水水位的凈凈下降，，淺井干干枯。圖10.9過度開采采地下水水引起的的地面沉沉降使威威尼斯下下沉，慢慢慢淹掉掉具有建建筑藝術(shù)術(shù)的寶庫庫。4.3上海市地地面沉降降(摘自上海海市地質(zhì)質(zhì)調(diào)查研研究院成成果)4.3.1地面沉降降動態(tài)F16F11F174.3.2地面沉降降與地下下水開采采分析圖4-2-13第2含水層采采灌量與與地下水水位圖4-2-14第3含水層采采灌量與與地下水水位圖4-2-15第4含水層采采灌量與與地下水水位圖4-2-16第5含水層采采灌量與與地下水水位圖4-2-5第2含水層水水量、水水位、沉沉降歷時時變化曲曲線圖圖4-2-6第3含水層水水量、水水位、沉沉降歷時時變化曲曲線圖圖4-2-7第4含水層水水量、水水位、沉沉降歷時時變化曲曲線圖圖4-2-8第5含水層水水量、水水位、沉沉降歷時時變化曲曲線圖4.3.3地面沉降降體積和和地下水水開采水水量體積積大致相相當(dāng)通過基本本以5年為間隔隔的全市市水準(zhǔn)復(fù)復(fù)測，可可以全面面地了解解地面沉沉降的現(xiàn)現(xiàn)狀與發(fā)發(fā)展趨勢勢。在1980、1996、2001年一、二二等水準(zhǔn)準(zhǔn)測量數(shù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)礎(chǔ)上，編編制了全全市1980~1995、1996~2001年地面沉沉降等值值線圖。。上海市1980~1995年累積地地面沉降降圖反映出地地面沉降降主要發(fā)發(fā)育在中中心城區(qū)區(qū)、閔行行華漕地地區(qū)，影影響范圍圍不斷擴(kuò)擴(kuò)大；受鄰近省省區(qū)地下下水開采采影響，，在金山山楓涇、、嘉定華華亭附近近沉降量量較大。。上海市1996~2001年累積地地面沉降降圖上海外灘灘百年巨巨變，外外灘防汛汛墻不斷斷加高的的過程從從側(cè)面反反映了市市區(qū)地面面沉降的的演化歷歷史！4.4上海地面面沉降選選例(摘自上海海市地質(zhì)質(zhì)調(diào)查研研究院成成果)4.4.1京滬高速速鐵路(上海段)圖3-4-3京滬高速速鐵路(上海段)工程地質(zhì)質(zhì)分區(qū)圖圖圖4-2-2京滬高速鐵路路(上海段)

1980-1995沉降等值線圖4-2-3京滬高速鐵路路(上海段)

1995-2001沉降等值線4.4.2南浦大橋南浦大橋4.3.3延安東路隧道道4.4.4地鐵二號線由于地鐵等線線型市政設(shè)施施穿越不同沉沉降速率的空空間，不可避避免地受到不不均勻沉降的的影響！區(qū)域地面沉降降是地鐵一、、二號線隧道道變形的主要要影響因素。。盾構(gòu)掘進(jìn)中擾擾動土體產(chǎn)生生的固結(jié)變形形隨時間逐漸漸趨于穩(wěn)定后后，隧道變形形則表現(xiàn)出區(qū)區(qū)域地面沉降降動態(tài)的規(guī)律律。地鐵二號線隧隧道平均累計計沉降量為40.3毫米，東方路路—人民廣場區(qū)間間隧道累計沉沉降量為59.7毫米。隧道穿越黃浦浦江段沉降量量明顯小于相相鄰區(qū)間。隧隧道差異性變變形明顯，陸陸家嘴—黃浦江段、黃黃浦江段—人民廣場、人人民廣場—石門路段累計計差異性變形形分別為74.3、131.2、91.9毫米/公里。5、地裂縫5.1張裂隙發(fā)育成成地裂縫5.2不均勻沉降引引起張裂隙實(shí)例5—1西安地裂縫成成因及治理措措施實(shí)例5—2蘇錫常地區(qū)地地裂縫成因分分析實(shí)例5—3亞利桑那州菲菲尼克斯的地地裂縫5.1張裂隙發(fā)育成成地裂縫圖5-1地裂縫發(fā)育概概圖（Bell1981）西安地裂縫分分布面積約155km2，由11條地裂縫組成成，其中最長長的有20余公里。西安地裂縫造造成房屋和城城墻開裂河北滄州地裂裂縫長4公里2002年滄州市給水水管網(wǎng)破裂776次在亞利桑那州州皮卡喬附近近，因抽地下下水的沉降引引發(fā)地裂縫。。無錫市東亭鎮(zhèn)鎮(zhèn)，地裂縫錯錯斷無錫--上海公路，兩兩側(cè)高差達(dá)15-20cm，威脅行駛安全全。江陰市長涇鎮(zhèn)鎮(zhèn)雙平大樓因因地裂縫影響響現(xiàn)已被迫拆拆除蘇錫常地區(qū)地地裂縫對房屋屋造成嚴(yán)重破破壞圖C5-3-2亞利桑那州卡卡薩格蘭德西西南約32km泰布爾山附近近顯示地裂縫縫的航空照片片A.小比例尺航片片，箭頭指向向地裂縫圖C5-1-1西安市地裂縫縫與地貌的關(guān)關(guān)系圖5.2不均勻沉降引引起張裂隙圖5-2與地裂縫有關(guān)關(guān)的三種地質(zhì)質(zhì)條件（M.K.LarsonandT.L.Pewe1986）圖C5-3-3顯示亞利桑那那州南部地裂裂縫與地下水水下降和地貌貌關(guān)系的示意意圖A和B盆地和山脈的的理想化演化化。C由于地下水下下降形成的地地裂縫亞利桑那州中中南部的水位位下降，地面面沉降與地裂裂縫圖C5—2—2地裂縫成因模模式圖C5-2-1江陰——無錫地裂縫分分布圖（吳士士良、王瑞久久，2001）1、基巖殘丘；；2、地面沉降等等值線（m）；3、地裂縫及方向向6、巖溶坍陷6.1碳酸鹽巖地區(qū)區(qū)的地基問題題6.2灰?guī)r巖層中自自然坍陷發(fā)育育的基本特征征6.3巖溶坍陷的概概要6.4充泥洞穴內(nèi)壓壓密作用引起起坍陷6.5洞穴充填物的的地下侵蝕過過程實(shí)例6—1貴州甕福磷礦礦供水的抽水水試驗(yàn)實(shí)例6—2武漢市陸家街街地區(qū)巖溶坍坍陷巖溶地形的地地面和地下特特征圖6-2充泥洞穴壓密密作用引起坍坍陷A.原水面B.水平平下下降降引引起起鈣鈣質(zhì)質(zhì)紅紅土土和和充充填填物物壓壓密密圖6-3由于于抽抽水水引引起起灰灰?guī)r巖充充填填物物的的地地下下侵侵蝕蝕A.水位位下下降降前前的的平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)；；B.水位位下下降降，，隨隨著著向向上上侵侵蝕蝕過過程程使使通通道道被被排排空空，，出出現(xiàn)現(xiàn)活活躍躍的的地地下下侵侵蝕蝕（（潛潛蝕蝕進(jìn)進(jìn)入入開開闊闊的的洞洞穴穴））；；C.洞穴穴的的頂頂部部逐逐漸漸坍坍陷陷，，可可能能短短期期內(nèi)內(nèi)受受鐵鐵化化中中礫礫標(biāo)標(biāo)志志層層的的抑抑制制；；D.最后后的的拱拱頂頂坍坍陷陷，，形形成成了了被被同同心心球球狀狀張張力力裂裂縫縫包包圍圍的的落落水水洞洞（a）開始始沉沉下下去去不不久久，，注注意意昂昂貴貴的的賽賽車車掉掉入入坑坑內(nèi)內(nèi)。。（b）從空空中中看看，，這這個個坑坑幾幾乎乎完完全全對對稱稱。。（c）堵塞塞后后的的景景觀觀，，落落水水洞洞地地區(qū)區(qū)現(xiàn)現(xiàn)在在成成了了一一個個城城市市公公園園。。佛羅羅里里達(dá)達(dá)州州溫溫特特帕帕克克的的落落水水洞洞表示示巖巖溶溶地地區(qū)區(qū)有有斷斷開開的的河河流流，，上上百百個個湖湖泊泊和和幾幾千千個個落落水水洞洞。。佛佛羅羅里里達(dá)達(dá)州州中中部部下下伏伏第第三三紀(jì)紀(jì)歐歐卡卡拉拉灰灰?guī)r巖，，沿沿海海地地帶帶由由年年輕輕的的碎碎屑屑砂砂質(zhì)質(zhì)沉沉積積組組成成。。這這張張圖圖解解釋釋了了沿沿著著該該州州南南北北軸軸向向的的巖巖溶溶地地區(qū)區(qū)位位置置。。佛羅里達(dá)達(dá)州中部部的衛(wèi)星星照片實(shí)例武武漢市陸陸家街地地區(qū)巖溶溶坍陷自1977年以來，，陸家街街地區(qū)及及周圍已已發(fā)生多多次地面面塌陷，，計有：：1977年漢陽中中南軋鋼鋼廠堆料料場塌陷陷1983年阮家巷巷塌陷1988年武昌陸陸家街塌塌陷1999年茅坦村村小學(xué)塌塌陷2000年2月武昌司司法學(xué)校校塌陷2000年4月青菱鄉(xiāng)鄉(xiāng)烽火村村塌陷陸家街降水潛蝕蝕-重力致塌塌形成過過程模式式略圖h1孔隙水位位；h2巖溶水位位；h3混合水位位陸家街地地區(qū)巖溶溶地面塌塌陷預(yù)測測分區(qū)圖圖1.相對穩(wěn)定定區(qū)；2.潛在塌陷陷區(qū)；3.塌陷危險險區(qū)；4.區(qū)；5.亞區(qū)；6.塌陷坑7、構(gòu)造造與火火山活活動引引起的的沉降降7.1構(gòu)造和和火山山活動動引起起沉降降的過過程概概述7.2地震活活動引引起沉沉降圖圖解7.3地殼運(yùn)運(yùn)動引引起自自然沉沉降圖7-2主要地地殼運(yùn)運(yùn)動引引起自自然沉沉降基基本特特征在1964年耶穌穌受難難節(jié)，