地質災害之地面變形

第六講變形地質災害地面1.概述2.類型3.分布規(guī)律4.地面沉降一、概述地面變形地質災害的定義廣義：指因內、外動力地質作用和人類活動而使地面形態(tài)發(fā)生變形破壞，造成經濟損失和（或）人員傷亡的現(xiàn)象和過程。如，構造運動引起的山地臺升和盆地下沉；抽取地下水、開采地下礦產等人類活動造成的地裂縫、地面沉降和塌陷等。狹義：指地面沉降、地裂縫和地面塌陷等以地面垂直變形破壞或地面標高改變?yōu)橹鞯牡刭|災害。二、地面變形地質災害的類型按地面變形的形式分類

地面沉降—逐步的地面塌陷—突然的地裂縫

滲透變形特殊巖土脹縮變形—黃土濕陷性，膨脹土等。地面沉降主要內容一、概述二、我國地面沉降的現(xiàn)狀三、地面沉降的危害四、地面沉降的成因機制五、地面沉降的時空特征六、地面沉降的主要特點七、地面沉降的監(jiān)測與預測八、地面沉降的防治一、概述1、定義地面沉降：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)過程。2、成因類型（1）自然因素構造升降運動地震火山活動地面加載（2）人為因素開采地下水、油氣資源地面加載形成的地面沉降范圍大、速率小形成的地面沉降范圍小、速率和幅度較大歸屬于地殼形變或構造運動的范疇，作為自然動力現(xiàn)象加以研究歸屬于地質災害現(xiàn)象進行研究和防治構造運動引起的地面沉降急劇變形：因基底斷塊快速下降造成地表高程降低，地面急劇變形，如地震。構造蠕變：構造運動以一種緩慢連續(xù)的方式進行，表現(xiàn)為基底斷塊持續(xù)的緩慢沉降或巖層的拗陷。變形速率小、持續(xù)時間長天津市基底下降形成的沉降值約為1.7mm/a

地面加載引起的地面沉降自然原因：冰川期大陸冰蓋形成厚度達2000m巨大靜壓力挪威/芬蘭發(fā)生地面沉降最大值達2.5m冰川消融回彈人為原因：如修建水庫、建造房屋等上海市30%地面沉降來自高層建筑和大型工程的影響浦東陸家嘴

2004年地面沉降量達3cm上海沉降最嚴重的地區(qū)二、我國地面沉降現(xiàn)狀

到2003年地面沉降面積已達到93,855km2，形成長三角、華北平原、和汾渭盆地等地面沉降災害嚴重區(qū)。華北平原地面沉降等值線圖三、地面沉降的危害1.地面標高損失，地表積水，放泄洪能力下降曼谷洪水泛濫的原因“除了氣候，就是地面沉降鬧的，海水回灌進曼谷了，前幾天，邢臺強調自己地勢低，污染物也容易聚集

2.標高降低，海平面升高，雙重因素，海水倒灌，桑田變滄海了。3.地下管線扭曲斷裂，天然氣泄漏，自來水管泄漏。次生災害很多。4.橋梁凈空減小，影響通航5.農村積水，農作物減產。6.高程資料失效。7.房屋下沉，花錢買一樓，過幾年變成地下室了。8.樁基礎負摩擦，降低樁承載力-以后《基礎工程》詳細講不均勻沉降危害更大，造成房屋傾斜、開裂、倒塌。建筑物受損地面不均勻沉降錯斷供水管道四、地面沉降的成因機制1、飽水多孔介質的失水壓密原理

（1）抽水條件、地面加載條件下壓密2、不同類型巖土失水壓密特點

（1）砂礫質含水層失水壓密特點

（2）粘性土的失水壓密特點3、地面沉降的產生條件土力學p90-板書一下地面原水位下降后水位2、不同類型巖土失水壓密特點（1）砂礫質含水層失水壓密特點（做含水率實驗時講過，沙子孔隙度小，但孔隙大，親水礦物含量低，持水性差，要求取樣粘性土5～10g，砂性土20～30g

）

①砂礫質含水層一旦被抽汲，釋水快，壓力傳遞快，壓密作用顯現(xiàn)得快，地面可在較短時間內出現(xiàn)沉降，即滯后時間短，延遲效應不明顯；

②由于砂礫質含水層本身的孔隙度較小，可供壓密的空間小，所以，地面總沉降量較小；--天然砂層一般都比較密實③砂礫質含水層顆粒間為硬連接，失水和充水能夠以可逆方式進行，形成的地面沉降具有彈性變形的特點，抽水時，地面下沉，水位恢復時，又可回彈。-基坑回彈，所以基坑開挖后要盡快施工，否則，一是風吹日曬水泡，而是回彈使得建筑物沉降大，土的性質，大家學過壓縮系數(shù)，回彈指數(shù)，見土力學。（2）粘性土的失水壓密特點

①粘性土孔隙雖小，但孔隙度大，遠遠超過砂礫質土，粘性土一旦失水壓密，可壓縮空間大，能夠產生較大的地面下沉量；--尤其是軟土，如上海。

②由于趟粘性土憂中的水柔主要是蔑結合水之，水壓繪傳遞和磨應力消每散慢，尚失壓后勸需要相堆當長的存時間才膽可建立語新的壓姑力平衡酒，所以濾抽水對桑它的影但響來得勒慢，即滯后時乒間長，延遲提效應鎖也十除分明味顯，這就所是為什刑么在許技多粗細柜顆粒相朽迭置的五地下水只分布區(qū)本抽水時爬地面沉娃降不明掘顯，水棋位恢復墳后，地決面沉降垂仍會持秧續(xù)發(fā)展斜的原因泛；③粘性土蛛失水壓密繼過程失去染的水主要段是結合水那，骨架的蓄壓密是塑熱性變形，鋒兩者都是不可干逆過車程，所怕以，甲所造裕成的地面沉降其大部分是望永久性的液。---回彈廉很小。4、地面沉成降的產生湊條件(1何)厚層松散丹細粒土層趕的存在(2)長期吐過量憐開采席地下闖流體(3)新構造運霜動的影響(4到)城市建設夢對地面沉程降的影響五、地面顏沉降的時堵空特征綜合主影響再的結是果導目致地蹲面沉胳降時法空分從布呈央現(xiàn)復齊雜的鄉(xiāng)豐局面各，后把面詳筒細講香。1、地面愚沉降的闊變形形數(shù)式垂直位輝移水平位懲移（1）垂直位薪移地面沉降裂以地層的暑垂直位移邊變形為主欠，并隨各囑地點有效印應力增量貧大小的不但同而不同騎。初始地形沾面垂直樓位移芳量的神空間恒變化黃圖規(guī)律限性：永由沉昌降中搜心向其周邊汽方向窄逐漸賠減小ABO垂直位移紗量由于垂此直應變稅不均勻爸，在沉誦降區(qū)中貨心，兩仆側土體楚會向中銜心擠壓爪，產生結剪切破桶裂面，護地面出謙現(xiàn)地裂果縫。上海恰閔行惱區(qū)華悲漕地涉面沉汪降與看地下創(chuàng)水位啞變化裁發(fā)展層趨勢垂直位賣移量隨右著地下仍水位的洗降低而毯逐漸增披大（2）水平位千移地面沉降尼垂直變形沾的過程中顯，土體也狗會形成側瓜向拉力，務產生水平琴位移。與梳垂直位移所相比，水精平位移形癥成的變形縣量要小得多2、地茄面沉恐降的舌影響居因素懼及其萍對地蹦面形罩變的劃作用（1）地層組合嫌對地面沉省降的影響換作用地層索巖性地層厚梁度巖性組星合（2）抽水對緒地面沉喬降的影點響距抽水弟井遠近草的影響抽水量的味影響抽水方順式（1）地層索組合對繡地面沉亞降的影射響作用1）地繭層巖倘性的襖影響不同行的地鼓層巖兩性對贈地面樹沉降罩的影更響規(guī)律鋤性：到砂礫馳層的匙壓縮醋量小屑。2）地層消厚度的號影響不同的逐地層巖吩性對地陵面沉降銹的影響規(guī)律性：至粘性土的哄累積厚度奏越大，壓丸縮總量越撫大3）地遺層組奇合的言影響規(guī)律性勵：在同砍等開采虛條件下獲，粘性交土層數(shù)拉越多，謊沉降速閉率越大襖。不同泊的地反層組安合對立地面顆沉降米的影策響在某些草情況下漏地下水碑開采漏盞斗區(qū)與抽地面沉典降中心均并不一郊致，還和巖性功有關（2）抽境水對止地面貨沉降飯的影貓響作敬用1）距敵抽水鞠井遠搬近的好影響規(guī)律性創(chuàng)：地層鮮巖性組蘭合相似似時，地谷面沉降懇中心往嚷往與地暫下水開吃采中心茅在位置叛上吻合磨一致。

距離抽水井遠近對地面沉降的影響Q1（2）抽水健對地面錘沉降的耀影響作炎用2）抽瞇水量賤的影推響規(guī)律性：給抽水量越場大，沉降皆量、沉降樂速率和沉桂降范圍越盲大。

抽水量對地面沉降的影響Q2Q1Q1<Q23）抽駛水方透式的標影響連續(xù)抽水，抽水量恒定，補給充沛連續(xù)抽水，抽水量恒定，補給不足間斷抽水，抽水量恒定

間斷抽水，抽水量不定

eб土體反復受壓縮過程4）開鍬采布讓局的吼影響不同的開故采布局對錄地面沉降確的影響規(guī)律姿性：蒼同樣脆的開綁采量裳，集慢中布黑井方革式產殼生的宗地面撞沉降手量和六危害什比分絡散布他井方越式大尚。六、地面劍沉降的主濟要特點區(qū)域只易發(fā)恥性—三大絮區(qū)，輛回憶時間放累進拐性-上海19碧21年過程拌漸變響性-累計才件能顯出某，但稍一留膨心，還是予會發(fā)現(xiàn)許椅多細節(jié)：章穿過城區(qū)嗓的京滬鐵代路，由于轉地面沉降麻，鐵軌下死面需要年紅年墊石，托市區(qū)里，腥新修的街嶺道路面要吼比舊馬路滋高出一截儲，以mm為單位統(tǒng)賀計，大家魄感受不強炎烈，生活漆中，別人肺的孩子長笨得快。有拔人用溫水視煮青蛙比狼喻，都是蘭文科人的輝杜撰，許五多媒體都架是迷信傳斤播的幫兇蛾，博眼球駱，而且有巴利可圖，穿無知者無童畏，而且拘，中國人臺清談多，壓實驗少，褲饅頭哪層稠先熟，討句論了十萬僅字。沒一溪個做實驗樣的。所以掩，大家還客應該做好學實驗，比信如，比重餡試驗，15g土占底的體素積才6g左右，普測水的輸質量時費，稍微騰不注意走，1g誤差對實東驗結果影與響很大，照大家計算煉的從的都極有，3.進0以上的嫁都讓大蠟家重做匆了，所領以要特縣別仔細灘，另外暫，我自傲己也試投驗了一須下，多歪加點土傳，50g，這樣的潑話1g誤差輸對實壯驗結斤果影饑響就揪小多委了，聽當然嫌，主件要是互大家秒不細乞心，亭大家租知道1g水是多少坐嗎？滴管50滴，比重章瓶那個圓柴柱形小嘴靈剛好1g。成因街復雜態(tài)性—巖層，地枕下水，加厭載難以逆轉歐性-地面標高呢，經濟蕩損失無力瘦回天暫（地客）七、地鍵面沉降栗的監(jiān)測伙與預測區(qū)域地面膝沉降監(jiān)測條技術精密膊水準論測量GP育S測量In辜SA蠻R技術2.地面沉降拆分層動態(tài)錘監(jiān)測3.自動化蔬監(jiān)測技勻術4.地面棗沉降其量預往測區(qū)域信地面候沉降瞞監(jiān)測參技術精密水準課測量目前較為關普遍和常較用的方法特點：精度援高，成的果可靠莫，操作等方便，礙儀器便聞宜效率低鏡、勞動慮強度大漁、難以哭自動化GP什S測量近10多年來插，美國真等國家妨開始將GP替S技術用于如區(qū)域地面院沉降監(jiān)測造，并取得孤初步成效壩。我國爪的成同功經啊驗不宇多，這就毒是為獲什么經緯儀退出料歷史絡舞臺測距儀退出的歷史孝舞臺霜了水準威儀還在檢大范菌圍使爬用的易原因榜，就賞是因屑為一鍵般的全站嬌儀和GP師S都不能滿緊足監(jiān)測環(huán)反境下的高程要求。特點：設備父昂貴醉，精按度低瞇，難影以進羞行大番規(guī)?；尾季W(wǎng)InSA僑R技術利用煩不同朱時間庫測量嶼的地希面圖計像相列重疊拿而形駛成微淋分干跪涉圖謎像，侮圖像口中一膽個相梅干顏普色條貼紋循角環(huán)代擴表一回定數(shù)月量的咱地面處變形翠量，撕并通陶過對嗎比地熔面變貪形實杯測值殃來確蜜定，撒最終落處理塘成地犯面變項形等陪值線箱圖。特點：具有大初面積、看快速的督優(yōu)勢，適是水準士測量和GP潑S測量的有效大補充。2、地面沉她降分層動復態(tài)監(jiān)測基巖困標和淚分層扒標監(jiān)東測室援進行艦地面義沉降右監(jiān)測顆的重滴要技室術手痛段。基巖萍標：埋設膀在地錦下完池整基屆巖上副的特朗殊觀校測點疊，可乘作為議地面泛沉降賓測量家的高謹程控罪制點流。分層標：根籌據(jù)土命層的切性質頑，埋癢設在扛地下候不同壞深度針土層坦和含荷砂層聰中的慚特殊宮觀測毀點，蠟是有泛效測烤量松竊散土南層變劇形量糊的設劑施。3、自晶動化哭監(jiān)測崗技術（1）自倦動化監(jiān)仗測系統(tǒng)您組成4、地面炭沉降量欲預測對抽水引盤起的地面裙沉降進行鍋預測，因禍影響因素晶復雜，預蠅測難度較稠大。近年榜來，國內嚼外對此作或了大量的怪研究工作居。我國地若面沉降問抄題較嚴重鳥的幾個城束市也先后舍進行了系暮統(tǒng)的沉降燒量觀測、峰模型試驗蹲、沉降量旺計算和預斜測工作。統(tǒng)計模五型傳統(tǒng)的廁理論模規(guī)型數(shù)值方法這種方床法適用護于已長期若地面沉練降及地淹下水位喝詳細觀躲測資料莫的地區(qū)。由頑于大舉量開基采地驕下水繡（油墓、氣痕）引要起地插下水銷位（里油、啦氣壓另）持撈續(xù)下炮降，馬進而貧引起蠢介質損失水凡壓密尚是地鞠面沉撓降的震根本奪原因額。所慶以可神利用努地下蕩水開笨采量食或地筒下水天水位地與地旺面沉蹈降量魂的資唐料，零建立正兩者賽之間喬的回歸方程。例如夜：根燒據(jù)天貍津市妨資料器，可江得S麻=2壺8.辛13泊+亦0.露00嗓67猾Q式中：S為地面累寄計沉降量潮；Q為累計開肅采量。又如，雙根據(jù)上優(yōu)海市資滴料，得憶：S忠=漲B0詳+割B猴1h顛+蠶B2周D脾+B眨3H式中集：B0、B1、B2、B3為回歸米系數(shù)；h為水位變封幅；D為水伸位作算用天近數(shù)；H為該男水作騾用期招間平蠻均水廊位。統(tǒng)計模型統(tǒng)計模型槍優(yōu)缺點如果建躺立S~Q或S~h的回歸凝方程，即可根亭據(jù)未來的蝦開采計劃泛推算地面充沉降量的票值。這種方法鐘的優(yōu)點是簡單跨明了，萍適用范古圍廣。習只要把倚主要的攤影響因驢素考慮互進去，艇可以不材考慮復烏雜的物刻理過程你。但該薯方法有孩很大的弱點，從理論嘩上講，不醋能對機理有更深刻變的了解。-比如岸，很粉多統(tǒng)央計報麥告，斑都是蔥事后蘆諸葛覆亮，墓先有逝靶子醉，再餐射箭虛，比攝如，季中央2臺的股票繼新聞“由喉于xx，某股票興大漲”如歷果你知道裕這個規(guī)律叉，你怎么拾不買股票柳？還有，美很多彩民戰(zhàn)，個個都礙是數(shù)學家若，費勁心脊思找規(guī)律億，本來就丘是隨機事虜件，非要蝦找出規(guī)律宵來，結果古只能是機哭關算盡太吼聰明。傳統(tǒng)的扁理論?？菪瓦@類模具型主要呆是根據(jù)土力犁學固增結理致論的基漆本原傻理，屠對在支某一準特定虜抽水晶條件昂下，箭各巖牙性層卻對應但的有滴效應僚力增用量，坑分別冰計算供器壓凍縮變薦形量昂，然坦后累滿加，彩計算奴地面甚沉降比量。八、地