上海现阶段主要沉降层及其变形特征分析_张云
上海地面沉降影响因素综合分析与地面沉降系统调控对策研究
上海地面沉降影响因素综合分析与地面沉降系统调控对策研究【摘要】：地面沉降在世界各地非常普遍,在城市地区尤为显著。
随着工业化、城市化进程的加速,人类的经济与工程活动在地面沉降中的作用成为决定性的关键因素。
地面沉降已成为影响经济社会可持续发展的典型的环境地质问题和重要的城市地质灾害之一,受到国际学术界和政府部门的高度关注。
本文全面阐述了上海地面沉降的形成与发展过程,较为系统地分析了制约影响因素及其在地面沉降中的作用,在此基础上,提出了地面沉降系统调控的对策措施与建议。
本文以上海近年来地面沉降新的发展态势为研究的切入点,从内外因两大方面对地面沉降的影响因素作了较为详尽的分析和阐述。
在内因方面:分析了区域构造与长江河口沉积环境等地质背景条件,及对第四纪地层分布与发育特征的控制作用;对于产生地面沉降的第四纪地层的固结变形,从含水层应力一应变关系、软粘土微观结构及其水土两相体系在地面沉降中的作用与表现、滩涂促淤与吹填等新近沉积土的变形特征等方面加以分析评价。
在外因方面:从地下水开采格局及邻近省区的开采影响,城市工程建设活动的影响等方面展开分析。
通过地面沉降对相对海平面上升的叠加作用、地面沉降对城市防汛安全的影响、地面沉降在城市灾害系统中的作用与影响,分析了地面沉降的生态环境效应。
并以科学发展观和可持续发展理念为指导,探讨经济社会发展、自然资源利用、地质生态环境保护的协调统一,提出地面沉降系统调控的措施与对策,以促进地面沉降地质灾害研究与防治工作的深化和发展。
本文较以往的研究工作有所突破和具创新之处是:从微观层面系统分析了呈持续压缩的软粘土的结构特性,从固液相水土两相体系剖析了其变形的内在机制;将“工程性地面沉降”作为新的沉降类型,从密集建筑与高层建筑群、地铁隧道施工运营、深基坑开挖等地下空间开发利用等方面,结合工程实例与监测成果,对工程性地面沉降的特点与规律进行了阐述;对地面沉降主要影响因素进行了初步的量化权重分析;对地面沉降在长江河口地区相对海平面上升中的比例进行了定量估算;对地面沉降防治工作进行了理性思维,辩证地分析了地面沉降发展过程中主次矛盾及其相互转化,客观地分析了以往沉降控制措施实施以来的新变化,提出了柔性调节与刚性控制相结合的地面沉降防治新思路,即在地质环境容量及城市防御能力可以承受的前提下,通过设定年度沉降速率及沉降总量的预警值或阀值,实施动态的、灵活的调控措施,在地面沉降科学预测与有效掌控的情况下,通过年间、年际、地区、层次等的调节,既实现地面沉降的总体控制目标,又满足经济发展对地下水资源、土地资源等的客观需求。
上海市地面沉降特征及对社会经济发展的危害
（ Ｓ ｈ ｏ ｆ ｃ ｎ ｍｉ ｎ ａ ａ ｅ ｎ ， ｎ ｊ Ｕｎｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ２， ｈｎ ； １ ｃ ｏ ｌ ｏ ｏ ｃ ａ ｄＭ ｎ ｇ ｍｅ ｔＴｏ ｇ ｉ ｉｅｓ ｙ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ９ Ｃ ｉ ｏＥ ｓ ｔ ａ
ｉ ｈ ｇ ￣ ｗｏ ｌ ｒｄ ａｎ ｓ ， ｃ ｕ ｕａｉｎ，ａ ｔ ｉｕ ｎ ｓ ，ｏ ｔｏｌ ｉｔ ，ｔ ． Ｔｈ ｒｆｒ ， ｈ ｕｄ ｒｃ ｇ ｉ ｈ ｎＳ ａ ｈ ｎ ｕｄ ｂ ｇａ ｕ ｅｓ ａｃ ｍ ｌｔ ｅ ｌ ｏ ｆｃｉｏ ｓ ｅｓ ｏ ｎ ｒｌ ｂｌ ｙ ｅｃ ． ｅｅｏｅ ｗｅｓ ｏ ｅｏ ｎｚ ｔｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｅ ｆａｕ ｅ ｆｔ ｅｌ ｄｓ ｂ ｉｅ ｃ ｄ ｔ ｅｄ ｍａ ｅ ａ ｓｄ ｂ ｈ ａａ ｔ ｈ ｇ ￣．ｔｉ ｂ ｎ ｆｃ ｌ ｏ ｕ ｏ ｅｎ ｎ ｅ ｔｒ ｏ ｓ ｈ ａ ｕ ｄ ｎ ｅａ ｈ ａ ｇ ｓｃ ｕｅ ｙ ｔｅｃｌｍｉ ｉ Ｓ ａ ｈ Ｉ ｓｅ ｅｉｉ ｒｏ ｒｇ ｖ ｒ ｍｅ ｔ ｎ ｓ ｎ ｙｎ ｎ ａｆ
张 维 然 段 正 梁 曾 正 强２康 一 亭 ， ， ，
（ 同济大学 经 济与管 理学 院 ， 海 １ 上 ２ ０ ９ ；２ 上 海 市 地 质 调 查 研 究 院 ， 海 ００ ２ ． 上 ２０ ７ ） ０ ０ ２
摘 要 ：上 海 市 是 我 国 地 面 沉 降 发 生 最 早 、 严 重 的 城 市 之 一 ． 地 面 沉 降 灾 害 表 现 为 渐 变 性 、 为 性 、 段 性 、 最 其 人 阶 可
上海地面沉降管控分区沉降特征及地下水采灌对比研究
第五弱透水层（B5），岩性一般为黄色黏土、粉质黏土， 厚度在 2~30m 间；
第五承压含水层（A5），岩性以黏土、含砾砂土为主， 厚度介于 10~80m 之间；
第六弱透水层（B6），岩性以青灰色粉质黏土、黏土 为主，厚度一般为 1~3m，局部厚 10m。
其中 I1 区浅部土体年压缩量总体呈减小趋势，年压缩 量由 2001 年的 6.31mm 减小 49.8% 至 2017 年的 3.17mm。 受附近基坑降水影响，2005 年浅部土体年压缩量突增，达 到 17.29mm；2009 年浅部土体年压缩量相比 2001 年减小 15.2%，2017 年压缩量相比 2009 年减小 40.7%；浅部土体 年均压缩量在 2001~2008 年间为 8.32mm，在 2009~2017 年 间为 3.61mm。
图1 上海市地面沉降防治区划图 Fig.1 Map of three zones of land subsidence prevention and control
in Shanghai
1 上海水文地质概况
1.1 第四系含水层系统 上海市位于长江三角洲的东南部 [16]，黄浦江和长江入
海汇合处，东临东海，南部为杭州湾，西面、北面分别与 浙江、江苏两省接壤，其地理位置为 30˚40΄N~31˚53΄N、 120˚51΄E~122˚12΄E。市域总面积达 6340km2，现有 16 个县 级行政区划单位。
பைடு நூலகம்
弹量在 0.36~2.03mm 间，2009 年后深层回弹量变化较小。 2.2 重点防治区 I2 区沉降特征
选取重点防治区 I2 区范围内监测数据较齐全的 F24 分层标进行分析。该分层标 2001 年开始启用，图 4 为该 标监测的 2001~2017 年沉降。重点防治区 I2 区总地面沉 降量在 2001~2017 年间逐年减小，从 2001 年 18.55mm 到 2017 年 4.11mm， 减 小 77.8%。2001~2008 年 均 地 面 沉 降 量为 12.20mm，2009 年沉降量相比 2001 年减小 79.7%； 2009~2017 年 间 地 面 沉 降 量 变 化 较 小， 年 均 压 缩 量 为 4.75mm，2017 年沉降量相比 2009 年增大 9.3%。
上海中心城区浅部土层地面沉降模拟研究的开题报告
上海中心城区浅部土层地面沉降模拟研究的开题报告一、课题背景和研究意义随着城市化进程不断加快，城市建设规模不断扩大，城市地面沉降问题越来越严重。
特别是在上海这样一个人口众多、建设密集的大城市，地面沉降问题更是不容忽视。
浅部土层地面沉降是城市地面沉降的主要形式之一，对城市的建设、运营和环境都有着不可忽视的影响。
针对上海中心城区浅部土层地面沉降问题，本研究旨在开展一项针对性的模拟研究，对上海中心城区浅部土层地面沉降进行系统分析和论证，并提出相应的预防和治理措施，为保障城市的持续发展和人民的生存环境做出贡献。
二、研究内容和方法本研究将选择上海市中心城区的部分代表性区域，通过现场调查、数据采集和实验测试，获取有关浅部土层地基和岩土工程性质的基础数据。
在此基础上，采用有限元数值模拟方法，对上海中心城区浅部土层地面沉降进行模拟研究，并运用统计分析方法，对模拟结果进行分析和论证。
具体研究内容包括：1.浅部土层地基岩土工程性质的实验测试和数据采集。
2.有限元数值模拟方法的建模和模拟参数的选择。
3.上海中心城区浅部土层地面沉降模拟研究的模拟计算和统计分析。
4.对模拟结果进行分析和论证，提出预防和治理措施。
三、研究进度安排本研究的进度安排如下：第一阶段：2021年7月-2021年9月完成对研究领域的文献研究和现场调查，初步获取样本数据。
第二阶段：2021年10月-2022年2月完成有限元数值模拟方法的建模和模拟参数的选择，并开展模拟计算，初步获取模拟结果。
第三阶段：2022年3月-2022年5月对模拟结果进行统计分析和数据挖掘，并论证结果的可靠性和有效性。
第四阶段：2022年6月-2022年9月对研究结果进行总结和归纳，撰写论文和开题报告。
四、预期成果本研究的主要预期成果包括：1.对上海中心城区浅部土层地面沉降问题进行系统分析和论证，提出相应的预防和治理措施。
2.对上海市城市化进程中浅部土层地面沉降问题的研究，在岩土工程领域和地质学研究领域都有一定的贡献。
上海地区典型土层分布情况
上海地区地基土分布及其工程性质表1 地基土构成与特征一览表表2 地基土承载力设计值与特征值（地基承载力设计值计算假定条件：条形基础，基础宽度b为1.50m，基础埋深d为1.00m，地下水位深度为0.50m。
）表3 盾构设计、施工所需参数备注：1、表中所列建议值系根据室内土工试验、原位测试及类同工程经验综合确定。
2、表中带“*”数据为利用本工程初勘及邻近浦三路车站~严御路车站区间、浦三路车站详勘报告数据并结合上海地区同类工程经验提供。
3、三轴UU、无侧限抗压强度、室内渗透系数、静止侧压力系数、室内基床系数为东明路~御桥路各车站及区间详勘试验数据综合统计成果。
4、扁铲、十字板试验为本次及浦三路车站详勘试验统计结果。
扁铲试验估算基床系数应力状态与实际工作中的应力状态不同，故KH值偏大很多，实用时需根据不同应力条件，土性、工况及变形量乘以不同的修正系数。
第①1层填土：普遍分布，层厚变化较大，一般为0.6~4.0m，土质松散不均匀，杂填土为主，夹碎石、砖块等杂质较多。
第②层可分为②1、②3层2个亚层第②1层褐黄～灰黄色粉质粘土：拟建场地内大部分地段均有分布，局部填土较厚地段该层缺失，夹薄层粉土，可塑为主，中压缩性。
第②3层灰色砂质粉土,局部分布，桩号SCK47+200～SCK47+512段连续分布，其它地段呈零星分布，层厚变化大，桩号SCK47+200～SCK47+451段(JK6号孔附近)，由西向东层厚由3.0m渐厚至16.3m，JK6号孔向东逐渐尖灭。
该层土土质不均，夹薄层粘土，局部较多，松散，压缩性中等，透水性较强，开挖揭露时，在一定水头的动水压力作用下，易产生流砂现象。
第③层可分为③1、③2、③33个亚层第③1、③3层灰色淤泥质粉质粘土：场地内分布较普遍，土质不均匀，夹薄层粉砂，局部较多，流塑，土质软，压缩性高，属高灵敏土，开挖时受扰动易发生结构破坏和流变。
第③2层灰色砂质粉土：场地内大部分地段分布,局部缺失，该层土质不均匀，夹薄层粘土，透水性较强，开挖揭露时，在一定水头的动水压力作用下，易产生流砂现象。
上海砂土蠕变变形特征的试验研究_张云
3.2 卸载条件下砂土变形与时间的关系 图 3 为土样 1 分别加载到 200 kPa 和 800 kPa， 并达到变形稳定后再全部卸载时的变形与时间的关 系曲线。从图中可以看出，卸载时砂土的变形与时 间在双对数坐标系中具有良好的线性关系， 在不同应
10-1 200 kPa 800 kPa
1 附近， m 值有显著增加； p / pc < 1 时，砂土的蠕
1227
用分级加、卸载方法，在每级荷载作用下，观测到 变形速率小于 0.005 mm/d 为止。 为了研究加载方式 对砂土蠕变变形的影响，试验采用了 5 种不同的加 载方式，加载顺序分别为：① 0、25、50、100、 200、400、800、1 600、3 200 kPa；② 0、800、0、
25、50、100、200、400、800、1 600、3 200 kPa； ③ 0、400、0、25、50、 100、 200、400、800、 1 600、 3 200 kPa；④ 0、200、0、25、50、100、200、400、 800、1 600、3 200 kPa；⑤ 0、50、200、800、 3 200 kPa。
－ 6]
。
但对砂土蠕变变形机制、加载方式对变形的影响等 研究得还不够。为此，本文结合上海地面沉降的研 究工作，通过试验研究上海砂土层的蠕变变形特 征。
2 砂土的蠕变试验
试验用砂土样取自上海第一至四承压含水层， 土样的物理力学性质如表 1 所示。试验在高压固结 仪上完成，试验砂土样的横截面积为 30 cm2，高为 2 cm。试验过程中，温度控制在 (23 ± 3) ℃。试验采
3 试验结果与分析
3.1 砂性土的蠕变变形规律 图 1、 2 分别是 4 个土样在加载方式①下对应于 不同荷载的蠕变曲线和对应于不同时间的等时线。 由图可见，在双对数坐标中，上海砂土样的蠕变曲 线和等时线都接近于直线，线性拟合的相关系数都 在 0.965 以上，说明上海砂土具有与常州砂性土相 同的蠕变规律，可以用式（1）[7]描述：
上海现阶段主要沉降层及其变形特征分析
上海现阶段主要沉降层及其变形特征分析张 云1,薛禹群1,李勤奋2(11南京大学地球科学系,南京 210093;21上海市地质调查研究院,上海 200072)摘要:以上海地质条件为基础,根据最近十几年分层标和含水层水位观测资料分析了上海地面沉降的主要沉降层,分析结果表明目前上海的主要沉降层是第五砂层。
从第五砂层水位与时间的关系、变形与时间的关系和水位与变形的关系出发,结合室内实验的结果,指出第五砂层的变形特征是地下水位在一定范围内反复上升-下降时,变形以弹性为主、一般情况下则以塑性变形为主、应力应变关系为非线性以及存在蠕变变形。
在建立地面沉降模型时必须考虑含水砂层的这些变形特点。
关键词:地面沉降;沉降层;变形特征中图分类号:P642.26 文献标识码:A 文章编号:100023665(2003)0420006206收稿日期:2003204209;修订日期:2003206209基金项目:国家自然科学基金(40172082)和博士点基金(20010284002)资助项目。
作者简介:张云(19652),女,副教授,从事岩土工程及工程地质的教学和研究工作。
E 2mail :cloudzhy @s 上海地处长江三角洲前缘,面积约6340km 2,地表覆盖着较厚的第四纪松散沉积物,从西南部的100～250m ,向东逐渐增厚至300～400m ,市区及近郊区的厚度一般为270～290m 。
上海市利用深井抽取地下水的历史可追溯至1860年,但直到1921年才由水准测量发现地面沉降。
随着地下水开采量及开采层次的变化,上海地面沉降经历了不同的发展阶段。
1972年以前,开采量的8015%都来自第二和第三承压含水层,在集中开采区出现了大面积的地面沉降,对地面沉降的研究主要集中于埋深70m 以内的土层变形,对其中的承压含水层的变形都作为弹性处理。
此后,为控制市区地面沉降量,进行了开采层次的调整,限制第二、三承压含水层的开采量,增加第四、五承压含水层的开采量,1985年这两个含水层的抽水量占总开采量的7114%,但总开采量不大。
上海地面沉降影响因素综合分析与地面沉降系统调控对策研究
究
目录
01 一、背景介绍
03 三、研究方法
02 二、研究目的 04 四、影响因素分析
目录
05 五、系统调控对策
07 参考内容
06 六、结论与展望
一、背景介绍
地面沉降是指由于各种自然和人为因素导致地表地面下沉的现象。在上海这 样一个经济发达、人口密集的城市，地面沉降问题尤为突出。严重的地面沉降会 导致建筑物损坏、地下管线破裂、交通设施受影响等一系列问题，给城市的发展 和居民的生活带来极大的困扰。因此，对上海地面沉降的影响因素进行综合分析， 并探讨地面沉降系统调控对策，对于保障上海城市的安全和发展具有重要意义。
2、推广节水技术：在地面沉降严重区域，大力推广节水型农业技术和工业 技术，减少用水量，降低对地下水的需求。此外，还可以通过雨水收集利用等方 式，减少对地下水的依赖。
3、地质工程改良：针对已经出现地面沉降的区域，可以采取地质工程改良 的方法。例如，在地下水抽取区设置回灌井，通过回灌技术将抽取的地下水回灌 到地下含水层中，以增加地层压力，缓解地面沉降。
4、加强监测体系建设：建立健全地面沉降监测网络体系，提高监测技术水 平。通过定期监测和分析，及时发现和解决潜在的地面沉降问题。此外，还可以 利用遥感技术、GIS等先进手段，提高监测的准确性和效率。
5、加强公众教育和意识提高：通过媒体、教育机构等多种渠道，加强对公 众的宣传教育，提高人们对地面沉降危害的认识和环境保护意识。培养公众的地 质灾害防范意识，从而形成全社会共同参与、共同防治的良好氛围。
五、系统调控对策
针对上海地面沉降的问题，提出以下系统调控对策：
1、法律政策：制定和完善相关法律法规，加强对地面沉降的监管和执法力 度，确保各项调控措施的落实。
上海地区深基坑周围地面沉降特点及其预测
以下地面沉降特点 ： 大多数 地面沉 降 曲线 呈 凹槽 型 ， 存在 沉
ｍｅ ｏ Ｓ ｐ ｏ ｓ ｄ ｏ ａ ｅ ｉ ｔ ｃ ｏ ｎ ｅ ｅ ｆ ｃ ｏ ｔ ｅ ｈ ｔ ｄ ｉ ｒ ｐ ｅ ｔ ｔ ｋ ｎ ｏ ａ ｃ ｕ ｔ ｔ ｆ ｔ ｆ ｈ ｏ ｈ ｅ ｅ ｔｉ ａ ｋ Ｓ ｅ ｃ ｎ ｒｄｔ ． ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｏ ｓ ｅ ｇｉｄ ｓ ｔｌ ｇ ｔ ｎ ’ ｃ ｅ ｔｉ ｙ Ｔｈ ｒ ｐ ｓ ｄ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｖ ｒ ｅ ｎ ｏ ｉ ｏ ｒ ｄ ｅ ｘ ｖ ｔｏ ｓ ｓｗｉ ｉ ｈ ｄ ｇ ｅ ｆ ｃ ｕ ａ ｙ ｎｆ ｕ ｅ ｐｅ ｃ ａ ｎｅ ｅ ｔ ａｈｇ ｅ ｅｏ ｃ ｃ ， ａ ｉ ａ ｈ ｒ ａ ｒ
之间（ 为最大侧 向位移） 其平 均值和最大 侧向位移相 等 ； ，
所有基坑 的支撑系统相对刚度 都较大 ， 支撑 系统相对 刚度对 最 大沉 降量影响很小 ； 隆起安全 系数 增大 ， 抗 基坑 最大 沉降 量减小 ， 同时绘制 了基于抗隆起安全系数 的最大沉 降量预测 曲线 ． 最后 ， 基于上海地 区深基坑 的沉降实测 曲线特征 ， 提出 了考虑沉降槽偏心距的地 面沉 降预测方法 ， 并结合 四个 工程
为地表监测点 的沉降． 因此 ， 基坑周围的地面沉降最
Ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ａ ｄ Ｐ ｅ ｉｔｏ ｏ Ｇｒ ｕ ｄ 大值是上海基坑工程设计规程 中一个重要的控制指 ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｎ ｒｄｃ ｉｎ ｃ ｆ ｏｎ Ｓ ｔｌｍｅ ｔ ｅｔ ｅ ｎ ｉ ｈ ｎ ｈ ｉ ｎＳ ａ ｇ ａ
文 章编 号 ： ２ ３３ ４ ２ １ ）２０ ９ —６ ０ ５ —７Ｘ（０ ００ —１ ４０
Ｄ Ｉ１ ．９ ９ｊｉ ｎ ０ ５ —７ ｘ ２ １ ．２ ０ ８ Ｏ ：０ ３ ６ ／． ｓ．２ ３３ ４ ．０ ０ ０ ．０ ｓ
近年来上海市市区的地面沉降特征研究
玉 姚& 荷 孙 ’ 近 年 来 上 海 市 市 区 的 地 面 沉 降 特 征 研 究刘清玉 $!!"福&"上要!地面沉降已成为上海市一种本文通过对上海市近年来!!’()*&%%& 摘约性%降的特征及规律’影响因素"速率自 !’() 年以来呈现为逐渐增大的趋势"的继承性发展特征"其影响空间随着变形速率异性显著% 关键词!地面沉降#变化规律#影响因素#中图分类号!-).&"&) 文献标识码!/引言 上 海 市 处 于 长 江 三 角 洲 前 沿 ! 地 层 疏 松 ! 拥 有 多个含水层和软土层! 可压缩 性 大 ! 加 上 大 量 开 采 地下水等因素的影响! 导致地面沉降" 至 !" 世纪 #" 年 代 ! 地 面 沉 降 对 上 海 的 防 汛 # 船 运 # 港 口 及 建 筑物安全等影响日益突出!引起了政府和学术界的 高度重视" 这一时期许多单位与学者根据水准测绘 资料!从不同角度对地面沉降问题探讨$$%&%" 上海地 面沉降特征与 发 展 趋 势 是 随 着 地 下 水 开 采 与 人 工 回灌格局的调整! 城市发展进程而不断发展的! 总 体上可分为两个时期! 即地面沉降严重时期&$’!$%&0’*(-!,,, 年’&单位(..’$’(# 年’ # 地面沉降控制时期&$’(( 年至今’ " 而又由于区域开采 深 部 含 水 层 地 下 水 及 大 规 模 的 城 市建设的影响! 使 市 区 地 面 沉 降 呈 现 加 速 发 展 的 趋 势" 地面沉降的加速发展又给城市建设安全带来很 大的影响" 如 ’) 年代以来运营的地铁!#"号线! 地面沉降尤其是差异性引起地铁隧道沉降! 严重影 响着地铁的安全运营! 因此对上海市的地面沉降特 征进行研究具有重要的意义" 本文在广泛收集了上 海市地面沉降监测资料的基础上!以 $’*(+!,,! 年 内地面沉降的资料为例! 对地面沉降特征及规律# 影响因素等进行分析研究!旨在为上海市的城市建 设和地下空间开发&如地铁’提供科学依据"!上海市区地表沉降的时空分布概况 表 $ 为上海市区各行政区地面沉降特征统计表福 建 教 育 学 院 学 报 二注%新黄浦区包括了原黄浦区和南市区五 年 第 四 期收稿日期!!""!#"##"$基金项目!国家自然科学基金资助项目!%&$’$&(&"作者简介!刘清玉!)*+%, "#女#江西吉安人#0,(!!图 " 上 海 市 区 地 面 沉 降 等值线图)#"#*$ 年+"##( 年 ,#"##" 年&"##- 年 .#"##$ 年+!((( 年在 !""! #!""$ 年 间 地 面 沉 降 速 率 有 明 显 的 增 回落!达到 .%&$))*+!沉降中心仍在原南市区$黄浦 区$闸北不夜城地区$杨浦控江路地区$五角场地 区和西部华漕地区! 最大沉降量为 00))%/())!市 区差异沉降趋缓*!上海市区地面沉降的变化特征 !"# 上海市区地面沉降的速率自 $%&’ 年以来呈现为逐渐增大的趋势!并具有非线性变化的特征 上海市地面沉降动态监测资料表明! 上海市区 自 !",( 年以来地面呈现不断加速沉降的趋势 ’ 表!(* !",( #!""% 年间 市 区 地 面 平 均 下 沉 /(&0))! 刘 清 玉 "姚 荷 孙 # 近 年 来 上 海 市 市 区 的 地 面 沉 降 特 征 研 究大!年均沉降速率达 !%&’())*+" 地面沉降发育中心在以往基础上进一步发展! 形成了由原南市区#黄浦区$闸北不夜城地区$杨浦控江路地区$五角场 地区!$ 年累计沉降大于 $%))% 面积达 ,,&(-).%近 南北向的巨大地面沉降带& 其中又发育了原南市区 黄浦 区 闸 北 不 夜 城 地 区 ’!(/))(% ’!’"))(% ’!.())(%杨浦区控江路’!(%))(等数个沉降中心)在此期间! 市区地面沉降速率和沉降速率的空间差 异都显著增大*!""(#.%%% 年之间年平均地面沉降速率显著增 大!由 !",(#!""% 年间的 ’&.,))*++!""!#!""$ 年间 的 !%&’())*+! 增 大 至 此 阶 段 的 !"&’())*+! 并 且 沉!""! #!""$ 年间 市 区 地 面 平 均 下 沉 $/&,))! 而 在 !""( #.%%% 年间 ! 市 区 地 面 平 均 下 沉 量 达 到 了 ",&,))* 从各行政区的平均沉降量来看!在同一时期 内地面沉降速率较大的地区为杨浦区%闸北区%虹口 区%新黄浦区%长宁区西部%浦东新区沿江一带%闵行 区西北部华漕地区等! 而其它地区在相同时期内的 地面沉降速率则相对较小*从市区地面沉降总体发展趋势分析!!",(#!""% 年市区绝大部分地区的累积沉降在 $%)) 内!仅有极 小部分地区的累积沉降超过 $%))&!""!#!""$ 年市 区累积沉降大于 $%)) 的地区则达到了 ,,&(-).!面 积比 !",(#!""% 年扩大了 . 倍* !""(#.%%% 年期间! 市区绝大部分地区的累积沉降量超过了 !%% 毫米!仅 有约 .%-). 区域的累积沉降幅度小于 $%))*上海市区各年度平均地面沉降速率% 典型监测 点地面沉降均表现出相似的变化规律与发展趋势! 并十分清楚地显示自 .% 世纪 ,% 年代末开始沉降速 率表现出非线性增大的特征’见图 .(*降范围进一步扩展& 此阶段最大累计沉降量达到了 .,%))%.(’))! 同时! 西部闵行辖 区内 的 华 漕 地 区 又出现了一个规模较大的地面沉降中心! 最大地面 累计沉降量达 ./%))& 与市中心区地面沉降带形成 了目前上海市较为突出的大型,鞍形-沉降区* 由于 地面沉降速率增大及其发育空间上的变化使市区差 异沉降更加显著! 在闸北天目路地区东西方向差异 沉降达到了 !,%))*-)* !",(#.%%% 年间上海市区地 面沉降空间分布见图 !*福 建 教 育 学 院 学 报 二图 ! 上海市区地面累积沉降历时变化!"#$%&!’(( 年".&. 上海市地面沉降具有较好的继承性发展特征!随着变形速率的增大而不断地扩展目前! 市区纵贯南北的原南市区$黄浦区$闸 北区$杨浦区的巨大沉降带是在 !",(#!""% 年间杨 浦区%虹口区北部%黄浦区和原南市区等若干小规模 地面沉降中心基础上发展形成的* !",(#!""% 年间! 市区沉降主要分布在杨浦区% 虹口区% 黄浦区% 前南五年 第 四 期在 .%%%#.%%. 年期间! 市区平均地面沉降速率 市区等几个规模较小的区域! 累积地面沉降量超过!%’!!!"## 的地区仅为 $%&#’!())(*())! 年间随市区地面 沉 降 速 率 的 增 加 "市 区 地 面 累 计 沉 降 幅 度 大 于 !"## 的 区 域 约 为影响因素* 上海 市 地 面 沉 降 勘 察 研 究 报 告 +()!’ *()0, 年,- 中确定了地下水开采是当时地面沉降的主要原 因!) 目前"由于第四.五承压含水层已成为上海市地 刘清 玉 姚$ 荷 孙 % 近 年 来 上 海 市 市 区 的 地 面 沉 降 特 征 研 究%%+,&#$"大于 -..## 的区域约为 -’&#’! 前述各地面沉降中心的影响范围均有较大幅度的增大" 前南 下水开采的主要层位 +’..’ 年分别占全市地下水开 市区的沉降中心整体向西北方向扩展至卢湾区交界 处"最大累计沉降量达 -,/###黄埔区北部的沉降中 心扩展到虹口区和闸北区南部" 最大累计沉降量达 -0)###虹口区沉降中心向杨浦区方向发展1沉降范 围扩大的同时"最大累计沉降量达 -,.##!采量的 ,.5.-!5,"地下水位自 ’. 世纪 ). 年代以来 呈大幅下降态势"深部第四.五承压含水层变形相态 发生了明显改变"沉降速率也呈现出非线性的加速发 展趋势+见表 ’,"所以土层深部第四.五承压含水层 成为了市区及近郊区地面沉降的主要影响层次) 因 -)),*’... 年间" 市区地面沉降的平均速率达 此"地下水开采仍是上海市区地面沉降的主要因素) 到了 -)+0,##23" 地面沉降的影响范围进一步扩大!市区原南市区$黄浦区$闸北区$杨浦区地面沉降 带继续发展"其中黄埔区%虹口区及闸北区的沉降中 心范围向周围扩展"最大累计沉降量已达到 ’%.##" 监测范围内的浦东新区地面沉降速率大于 -.##23# 杨浦区南部% 五角场中原地区的最大累计沉降量分 别为 ’/’##%’,0##! 至 ’... 年累积地面沉降量大 表 ’ 浦东塘桥地区垂向不同埋藏深度土层沉 降量和变形特征统计表+-)%’+-.*’..-+-’,于 !.## 的 地 区 发 展 到 了 ’,.&#’" 沉 降 幅 度 大 于-..## 的区域约为 -.%+0&#’! 随着各地面沉降中心的影响范围不断外延" 原沉降中心逐渐融合形成了 目前市区规模宏大的地面沉降带!!"# 上海市区地面沉降在空间上的差异性显著 地面沉降在空间发育上具有很大差异性" 而且 随着地面沉降速率的发展而不断增大! 由于各沉降 中心的影响范围%沉降速率不断增大"使市区不同空 间地面的沉降差异性更加明显!表 - 统计了上海市区各行政区不同阶段地面沉 降指标! 以&标准偏差’为例"标准偏差越大表明数据 越离散%沉降数据彼此相差越大"反映出差异沉降越 注!"%#表示土层回弹#"! 大规模城市建设已成为上海市区地面沉降 的重要影响因素早在 ’. 世纪 0. 年代" 就已关注到了建筑物载 荷对浅部软土层流变的影响" 沉降效应进行了短期的监测) 并对部分高层建筑的 从 -)). 年开始"大规 模城市建设活动使水准点沉降量显著地大于分层标 明显( &最大沉降量’ 指标来看" 从 其标准偏差在变形量" 并初步地统计出城市建设对上海市区地面 -)%,*-)). 年间只有 ’.+4"而在 ())(*())! 年间就上 升到 4)+)"到 ()),*’... 年间高达 ,4+/"表明各行政区的最大沉 降 量 随 着 时 间 的 推 移 彼 此 相 差 越 来 越 大#&最少沉降量’和& 平均沉降量’的标准偏差在相 沉降的贡献率为 /.5"#广泛使用的基坑开挖. 井点 降水及建筑物荷载的增加都使浅部软土层呈持续的 压缩流变状态"变形速率由 -)%,*-))! 年的 ’+.##23 增加到了近 !+.##23#) 图 / 统计了陆家嘴地区三座具有代表性的高层 建筑物的沉降监测数据" 并与陆家嘴地区地面沉降 的背景进行了对比) 在将近三年+’...+4*’..’+-.,的 监测时间内" 表现出持续的沉降趋势" 金茂大厦. 国 福建教 育学院学 报 二 同时间内也具有相似的递增趋势" 也反映了各行政 区的最小沉降量或平均沉降量随着时间的推移" 地 面沉降空间上的差异性越来越明显) 其中杨浦区%闸 北区%虹口区%新黄埔区% 长宁区% 浦东新区% 闵行区 等地区的地面沉降的差异性最为显著# 如人民广场 际金融大 厦 . 招商 大 厦 周 围 地 面 平 均 累 计 沉 降 了 地区垂直于地面沉降等值线方向"()),*’... 年间地 面沉降速率在空间的差异变化最大可达 ((’##2&#!!地面沉降的影响因素分析 #"$ 地下水开采仍是上海市区地面沉降的主要而同期陆家嘴地面背景沉降值 -.-+!.,!+..,.+,##" 五年 第 四 期为*4!+%##"分别高于背景值的 ’+’.-+4.-+/ 倍)-.%!!的开采和近年来大规模的城市建设$其中地下水开采则是造成地面沉降的长尺度的因素%随着城市规模扩展&中心城与卫星城快速交通线的建设$地铁仍将是城市公共交通的主要形式%随刘清玉,姚荷孙-近年来上海市市区的地面沉降特征研究着地铁交通线的建设与运营$因区域地面沉降对地铁隧道等地下空间造成不利影响仍是地下空间开发不可忽视的问题’同时区域地面沉降还将给城市的进一步建设&防汛&船运&港口及建筑物安全带来不可估量的损失%注释!图! 浦东陆家嘴地区典型高层建筑物沉降特征!"###$%&"##"$’#"注#’$监测基准点浦东塘桥基岩标!()"$采用精密二等水准测量$自"###年开始$每季度测量一次%"$国际金融大厦#高"!#*&+!层$于"###年投入使用’招商大厦#高’,-*&!.层$于’..-年投入使用’金茂大厦#高%"#*&,,层$于’..,年投入使用%! 结论上海市的地面沉降已成为一种主要的地质灾害$对经济发展和城市建设具有很大的制约性%近年来上海市的地面沉降主要有以下特点#/’0地面沉降的发展!上海市地质处编!上海市地面沉降勘察研究报告"!"#$%!"&’年#$(%)*"&")"上海市地质调查研究院编!$(%)*""")上海市地面沉降调查#上海市地质调查研究院!典型建筑密集区与重大市政设施地面沉降特征研究$(%)$++!)参考文献!$!%李新民)对于&关于上海水准标点升沉问题的初步研究’一文的一些意见以及我对于上海地基升沉的一些见解$,%)测绘通报!*"-’!$".()*%.+/$$%张雅达/关于上海水准标点升沉问题的初步研究$,%/测绘通报!*"--0*123)!%2-/$.%张雅达/读了李新民同志的&意见和见解*以后再谈+关于上海水准标点升沉问题*$,%!测绘通报0!"--0.1!4)!56+)速率自’.,-年以来呈现为逐渐增大的趋势$并具有非线性变化的特征%!""地面沉降具有较好的继承性发展特征$其影响空间随着变形速率的增大而不断地扩展%!!"地面沉降在空间上的差异性显著$形成了市中心区原南市区(黄浦区(闸北区(杨浦区的巨大沉降带&西郊以闵行区华漕镇为中心的地面沉降发育中心%上海市市区地面沉降的影响因素主要为地下水! "#$%&’(#)* +*,#$-*.’(#)*/,0%"$1.2%*03*20"),04),25-1,0!-*,206*3*0#7*,-.1234567&89’:;<=>&?96"!"#$%&’()*%+),-.%,/(’&0123456’+7+8)6)4)%,- 9:4;’)6,+234<0,4=>??@>2A06+’B@C D0’+/0’67+8)6)4)%,-.(,4+:86EE F%;,++’688’+;%-,(A6G6E$%-%+8%2D0’+/0’6@??@=@2A06+’H福建教育学院学报二!1.#-,3#826@A B67A B5C A>D B6E?9F?5E>6G>AB? F>>6 B *B H I J7>I D I75GB D GB D B*5C8K A5G A AB? 7J>B CD8J>?C J5G C>EC A>>G I6I*5G E>L>D I M*>6C B6E C A>9JFB6 G I6?C J9G C5I6$NB?>E I6C A>?9F?5E567E B C B IF C B56>E56J>G>6C8>BJ?O’.,-&"##"P Q C A5?MBM>J MJ I F>?C A>R>B C9J>?Q C A>9?9B D*I E>?Q B6E C A>B RR>G C567R BG C I J?Q B6E ?9*?9M C A>R I DD I K567 *B56G A BJBG C>J5?C5G?S/’P C A>D B6E?9F?5E>6G>L>D I G5C8?56G>’.,-?A I K?B C J>6E I R56GJ>B?>Q B6E M I??>??>?B C JB5C I R 6I6&D56>BJ G A B67>T/"P C A>D B6E?9F?5E>6G>B D?I M I??>??>?B R>B C9J>I R?9GG>??5L>E>L>D I M*>6C Q B6E C A>BJ>B B R!R>G C>E*B8>UMB6E7JB E9B DD8K5C A C A>G A B67>I R C A>?M>>E T/!P C A>E5RR>J>6G>I R C A>D B6E?9F?5E>6G>56E5RR>J>6C BJ!>B? 5? J>*B J V B F D>$WA> B RR>G C567R BG C I J?56G D9E>C A>>UM D I5C B C5I6I R C A>7J I96E K B C>J B6E C A>D BJ7>&?GB D>9JFB6 G I6!C J9G C5I656J>G>6C8>BJ?$9*&:’-%.8D B6E?9F?5E>6G>T C A>D B K I R C JB6?R I J*B C5I6T B RR>G C567R BG C I J?T@A B67A B5五年第四期’#.!!。
地下水位变化模式下含水砂层变形特征及上海地面沉降特征分析_张云
关键词 :地面沉降 ;含水砂层 ;地下水位变化模式 ;变形特征 ;沉降层 ;上海市
文章编号 :1003-8035(2006)03-0103-07
中图分类号 :P642.26
文献标识码 :A
1 引言
上海地处长江三角洲前缘 , 地表覆盖着较厚的第 四纪松散沉积物 。 沉积物在垂向上具有砂土 、粉土 、 粉质粘土和粘土相间出现的地层结构 , 且砂土层厚度 较大 , 并富含地下水 。 根据工程地质钻孔资料 , 结合 地面沉降的研究特点 , 上 海第四纪沉积物可 划分为 16 个工程地质 层 , 从 上到下 依次为 表土层 、第 一砂 层 、第一硬土层 、第一软土层 、第二软土层 、第二硬土 层 、第二砂层 、第三软土层 、第三砂层 、第三硬土层 、第 四砂层 、第四硬土层 、第五砂层 、第五硬土层 、第六砂 层 、第六硬土层 , 其下部由强风化基岩逐步过渡到新 鲜基岩 。第一砂层对应于水文地质剖面中的潜水含 水层 , 第二到第六砂层则分别对应于水文地质剖面中 的第 Ⅰ到第 Ⅴ承压含水层 , 其间的软土层和硬土层为 弱透水层(图 1[ 1] )。各土层由于成因 、组成的差异表 现出不同的物理力学性质[ 2] 。 上海地面沉降最初发 现于 1921 年 , 到 2001 年底中心城区的平均累计沉降 达 1.93m , 最大累计沉降达到 2.63m[ 3] 。
模式 1 水位从较低值上升到某一高度后 , 在一 定范围内反复升降 。如分层标 F010 处第Ⅱ承压含水层 1978 ～ 1981 年的水位变化(图 2(a))。由于 1950 年代大 量开采地下水 , 开采量主要来自第Ⅱ、Ⅲ承压含水层 , 使 得第Ⅱ承压含水层在 1950 年代末期达到历史上的最低 水位 。此后 , 由于减少开采量 , 地下水位逐步回升 , 达 到一定高度后 , 随着季节变动 , 水位在一定范围内波 动 , 其平均值基本保持不变 。随着水位的变化 , 土层所 受到的有效应力也在一定的范围内反复增大 、减小 , 相 当于经受着反复加卸载的作用 。这种加卸载作用是缓
4上海高层建筑桩基土类型特性和沉降分析
上海高层建筑桩基土类型特性和沉降分析
北面分布群点 5、群点 1、群点 2：群点 5，分布在阳曲路——临汾路，汾西路—— 安业路、岭南路等处，最北面为长江西路——虎林路、爱晖路、通河路一带。层数为 13、15 层的高层建筑，有 31 幢桩基工程。群点 1 处，在曲阳路——大连西路、赤峰 路、原林路，密云路——辉河路，新市北路、水电路——汶水路等处。层数分别是 12、13、14、18、24、25 层的高层建筑，共有 36 幢桩基工程。群点 2 处，在包头路— —嫩江路、国和路、开鲁路一带。层数为 16、18 层的高层建筑，有 18 幢桩基工程。
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建院五十周年论文集
序号 2，缺失第③层：吴淞江古河道及沿河的沉积层第②3 层代替第③层，即由粉性 土、粉砂代替淤泥质粉质粘土。其中部分地段第⑥层局部切割，使第⑤2 层沉积变厚。 在满足单桩承载力值时用第⑤2 层作桩尖持力层外，大部均以第⑥层及第⑦层为桩尖持 力层。
表 1 桩基工程地层组成表
南面分布群点 6：有浦东云台路，洪山路——昌里路，德州路——灵岩路、西营 路，耀华路——长青路等处。层数为 12、16、24、25 层的高层建筑，共有 21 幢桩基工 程。
西面分布群点 7、群点 3：群点 7，在钦州路、田林路、宜山路一带。层数分别是 14、18、28、29 层的高层建筑，有 21 幢桩基工程。群点 3，在怒江路、金沙江路—— 枣阳路，杨柳青路、中山北路——岚皋路，管弄路、宜川路——延长路、沪太路一带。 层数为 12、16、17、18、19、22、24 层的高层建筑，有 35 幢桩基工程。
30、35、45
⑥⑦
②1②2②3③④⑤1⑤2⑤3⑧1 ⑤1⑤2⑧2 ⑤2⑤3⑤4⑧1⑧2
10
群点 6
上海地面沉降模型研究及存在问题
• 在上述开采条件下，到2020 在上述开采条件下， 年地面总沉降量将控制在 250mm以内的全市等值线图 以内的全市等值线图
立体显示图
8.各期地下水可开采资源对比 各期地下水可开采资源对比
单位：（亿米 单位：（亿米3／年） ：（
上海市各承压含水层地下水可开采量的计算， 年以来一直在进行计算论证， 上海市各承压含水层地下水可开采量的计算，自1987年以来一直在进行计算论证，并 年以来一直在进行计算论证 不断改进研究方法，其主要成果见下表。 不断改进研究方法，其主要成果见下表。 各阶段水资源计算值不断减少至少说明三个问题 （1）控制条件的不同，结果也不同 ）控制条件的不同， 回灌—开采导致富水性不断变差 （2）含水层的富水性在不断的变化，开采 回灌 开采导致富水性不断变差 ）含水层的富水性在不断的变化，开采—回灌 （3）如再不有效地控制开采地下水，地面沉降量将不断加大 ）如再不有效地控制开采地下水，
• 2.建立完整的三维模型，资料数据需求量相当大， 建立完整的三维模型，资料数据需求量相当大， 建立完整的三维模型 如何在现有条件下，补充最小的工作量， 如何在现有条件下，补充最小的工作量，使研究 得以进行， 得以进行，并在开采水量与沉降模型中考虑以下 问题： 问题： • 土的自然固结，流变 土的自然固结， • 浅部软土层更应考虑工程建设（点、线、区状） 浅部软土层更应考虑工程建设（ 区状） 影响效应， 影响效应，特别是长期载荷效应
5.沉降模型离散 沉降模型离散
• 各粘土层平面上分为 个区同水文地质参数分区不同。 各粘土层平面上分为9个区同水文地质参数分区不同。 个区同水文地质参数分区不同 第一、 第一、二、三软土层、第二硬土层又根据各层的厚度、 三软土层、第二硬土层又根据各层的厚度、 岩性、物理力学性质等进行垂向分段,第一、二、三软 岩性、物理力学性质等进行垂向分段 第一、 第一 土层分别为２、３、２段，第二硬土层为１段。为了刻 土层分别为２ 第二硬土层为１ 划粘土层内孔隙压力的变化，提高计算精度， 划粘土层内孔隙压力的变化，提高计算精度，每个参数 段又分为数个小段， 段又分为数个小段，第３软土层以下地层，第二~五含 软土层以下地层，第二 五含 水层及其间的隔水层由于受观测资料所限， 水层及其间的隔水层由于受观测资料所限，每层作为一 整体考虑，不分段。 整体考虑，不分段。
上海第四纪土层邓肯_张模型的参数研究_张云
康纳(Kondner)等人指 出常规三轴排水剪切试验
的偏应力和轴向应变之间的关系曲线可以用双曲线拟
合 。邓肯和张根据增量胡克定律 , 利用这种双曲线关
系 , 并考虑到土体的 Mohr-Coulomb 破坏准则 , 得出了土 体的弹性模量公式[ 4] :
E=
1
-Rf
(1 -sin φ)(σ1 -σ3) 2 2c ·cos φ+2σ3 ·sin φ
水文地质工程地质
2008 年第 1 期
根据上海土样的三轴排水剪切试验的结果 , 进行 统计分析 , 对同一土层土样各参数取其平均值 , 得到上 海主要土层的邓肯 —张模型参数如表 1 所示 。
表 1 上海主要土层的邓肯 — 张模型参数 Table 1 Paramaters of Duncan-Chang model for
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水文地质工程地质
2008 年第 1 期
性 。 第一 、二硬土层为褐黄色 、暗绿色粘土 , 厚度小 , 处 于可塑 、硬塑状态 , 具有中 、低压缩性 。 第三硬土层为 灰绿 、褐黄色粘土夹少量粉土 , 第四至第六硬土层为杂 色粘土 、粉质粘土 , 处于硬塑状态 , 压缩性低 , 强度大 。 第一硬土层的分布范围很小 , 仅限于西部的青浦 、松江 境内 。第六砂层和第六硬土层主要分布于区域的北部 和东部地区 。
上海地面沉降研究的过去、现在与未来
为加 强 上海 市 地 面 沉 降 的研 究 与 防 治 工 作 ， 地 原
质 部 于 １６ ９ ２年 下 达 了“ 究 上海 市 区地 下 水 区域 下 降 研 漏 斗 的扩 大 和市 区地 面 沉 降 问题 ， 行 水 文 地 质 工 程 进 地 质及 长 期 观测 工 作 ” 的任 务 要求 ， 而 拉 开 了上 海地 从 面沉 降系 统监 测 与 研 究 的序 幕 。通 过 对 市 区水 文 、 工 程 地质 条 件 系统 勘 查 与 市 区 水 准 点 、 下 水 动 态 观 测 地 孔 和分 层 标 的定 期 监 测 ， 明 了地 面 沉 降 与 地 下 水 开 查
摘 要 ： 面 沉 降 是 我 国 东 部 沿 海 平 原 地 区 城 市 化 进 程 中 ， 源 与 环 境 如 何 由 对 立 走 向 统 一 的 焦 点 之 一 。 上 海 地 面 沉 降 地 资 具 有 一 定 的代 表 性 ， 几 代 地 质 工 作 者 的 努 力 ， 地 面沉 降 监 测 、 究 与 防 治 方 面 取 得 了一 定 的 经 验 与 成 绩 。本 文 初 步 经 在 研 总 结 了上 海 地 面 沉 降 研 究 与 防 治 工 作 的 现状 与 存 在 的 问 题 ， 分 析 了我 们 在 新 世 纪 所 面 临 的机 遇 和 挑 战 。 并 关 键 词 ： 面 沉 降 ； 遇 与 挑 战 地 机
Ｋｅ ｒ ｓ： ｌｎｄ ｓ ｂ ｉｅ ｃ ｏ ｐ ｒｕ ｔ ｎ ｈ ｌ ｎ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ａ ｕ ｓｄ ｎ ｅ； ｐ ｔ ｎｉ ａ ｄ ｃ ａｌ ｇ ｏ ｙ ｅ
ｌ 历 史 与 现 状
１ １ 地 面沉 降现 象 的发 现 与争 鸣 （９ ９～１６ ． １３ ９ ２年 ）
上海 地 面沉 降最 早 由 ＪＢ Ｗａ ｏ ｔ ｎ发 现 ， 于 １３ ｓ 他 ９９ 年 提 出 了由 上 海 租 界 １２ ９ １～１３ ９ ８年 重 复 水 准 测 量 所
上海市排水系统雨天出流及地表径流沉降特性初探
上海市排水系统雨天出流及地表径流沉降特性初探
张梦;李田
【期刊名称】《环境污染与防治》
【年(卷),期】2007(029)009
【摘要】实际SS沉降特性是雨水池、沉淀池设计及优化运行的重要参数.采用累
积曲线法测定了上海市典型排水系统雨天出流和地表径流的SS沉降特性.结果表明:地表径流中SS的2 h沉降去除率为58%～88%,且SS沉降去除率随SS初始质量浓度增加呈递增趋势;各类排水系统雨天出流中SS沉降速率和沉降去除率在合流制中相对较大,分流制相对较小,混接的分流制介于前两者之间,SS沉降去除率均在50%以上;合流制中COD的2 h沉降去除率为50%～80%.
【总页数】3页(P668-670)
【作者】张梦;李田
【作者单位】同济大学环境科学与工程学院,上海,200092;同济大学环境科学与工
程学院,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】X7
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上海市地下水位大幅抬升条件下土层变形特征分析
上海市地下水位大幅抬升条件下土层变形特征分析罗跃;叶淑君;吴吉春;焦珣;王寒梅【摘要】过去对地下水位持续下降条件的地面沉降研究较多,但对水位大幅持续抬升过程中的地面沉降研究较少.本文根据上海大量地面沉降、水位观测和钻孔资料,系统分析上海市90年代末以来地下水位大幅抬升条件下各土层的变形特征.自1998年以来,上海市通过大幅压缩开采量、回灌地下水等措施使第二、三、四和五承压含水层水位分别平均抬升2.1m,3.6 m,12.4 m,12.7 m.水位的抬升使上海市地面沉降平均速率由1998年的12.2 mm/a减小到201 1年的1.83 mm/a,减少85％.通过对27组分层标数据分析发现:现阶段主要压缩层位在第一、二软土层,年沉降速率为2～4 mm/a;而第二含水层以下土层已经有少量回弹.在水位持续大幅抬升过程中,本文总结了两种变形特征:1)变形和水位变化基本同步,残余变形量非常小,变形可概化为线弹性变形,这种变形主要发生在第一、二、三和五承压含水层、第五和六弱透水层;2)压缩速率逐渐减小,无明显持续回弹趋势,有较大残余压缩量且存在变形滞后现象,变形可概化为弹塑性变形,这种变形主要发生在地第二、三和四弱透水层.第四承压含水层变形较复杂,两种变形特征都有.其中较大残余变形量主要由塑性贮水率比弹性贮水率大2个数量级引起;变形滞后主要由弱透水层中超孔隙水压力消散较慢引起.本文研究成果对于掌握水位抬升过程中土层变形方式、发生发展机理、预测未来地面沉降及地下水科学管理和资源评价具有重要意义.【期刊名称】《高校地质学报》【年(卷),期】2015(021)002【总页数】12页(P243-254)【关键词】变形特征;弹性变形;滞后变形;地面沉降【作者】罗跃;叶淑君;吴吉春;焦珣;王寒梅【作者单位】南京大学地球科学与工程学院,南京210023;南京大学地球科学与工程学院,南京210023;南京大学地球科学与工程学院,南京210023;国土资源部地面沉降监测与防治重点实验室,上海地质调查研究院,上海200072;国土资源部地面沉降监测与防治重点实验室,上海地质调查研究院,上海200072【正文语种】中文【中图分类】P641.2地面沉降是一种可由多种因素引起的地面高程缓慢降低的地质现象，严重时会成为灾害。
上海地面沉降中土层变形特征与变形机理的研究
上海地面沉降中土层变形特征与变形机理的研究
苏河源
【期刊名称】《上海国土资源》
【年(卷),期】1981(000)002
【摘要】一、前言由于抽汲地下水引起区域性地面沉降现象遍及世界各地。
近几
十年来随着工农业生产的发展,抽用地下水数量的日益增多,地面沉降现象也日趋严重。
美国、日本、意大利、墨西哥、泰国等国家都受到地面沉降的威胁。
其中最著名的为长滩市(Long Beach)和墨西哥城(Mexico City),其最大沉降量已达9米之多。
上海地区因抽用地下水自20年代至今其最大累计沉降量也达2.63米,十多年来有
关方面积极采取措施,现已基本控制上海地面沉降。
本文在分析以往大量现场实测
资料的基础上,运用土力学的基本观点和方法,对抽、灌水条件下上海各土层的变形
特征与机理进行了分析,通过对土层的单位变形量与“胀缩比”
【总页数】14页(P56-69)
【作者】苏河源
【作者单位】上海市地质处
【正文语种】中文
【中图分类】P64
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上海地区深基坑周围地面沉降特点及其预测
上海地区深基坑周围地面沉降特点及其预测杨敏;卢俊义【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(038)002【摘要】通过研究上海地区32个深基坑工程的监测数据,得到以下地面沉降特点:大多数地面沉降曲线呈凹槽型,存在沉降槽偏心距;最大沉降量δvm的变化范围在0.4δhm～1.9δhm之间(δhm为最大侧向位移),其平均值和最大侧向位移相等;所有基坑的支撑系统相对刚度都较大,支撑系统相对刚度对最大沉降量影响很小;抗隆起安全系数增大,基坑最大沉降量减小,同时绘制了基于抗隆起安全系数的最大沉降量预测曲线.最后,基于上海地区深基坑的沉降实测曲线特征,提出了考虑沉降槽偏心距的地面沉降预测方法,并结合四个工程实例进行了验证,结果表明,该方法预测精度较高,是一种实用的基坑周围地面沉降预测方法.【总页数】6页(P194-199)【作者】杨敏;卢俊义【作者单位】同济大学,岩土及地下工程教育部重点实验室,上海,200092;同济大学,地下建筑与工程系,上海,200092;同济大学,岩土及地下工程教育部重点实验室,上海,200092;同济大学,地下建筑与工程系,上海,200092【正文语种】中文【中图分类】TU478【相关文献】1.上海地区深基坑施工对周围历史建筑的影响 [J], 王磊;吴善能2.深基坑周围地面沉降估算研究 [J], 陈万鹏;肖凯成3.深基坑降水与地面沉降模拟预测软件研制 [J], 骆祖江;金鹏;田开洋;谈金忠4.基于AR模型的上海地区地面沉降预测分析 [J], 焉建国;陈正松;罗志才;李琼5.基于Stacking模型融合的深基坑地面沉降预测 [J], 秦胜伍;张延庆;张领帅;苗强;程秋实;苏刚;孙镜博因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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上海现阶段主要沉降层及其变形特征分析张 云1,薛禹群1,李勤奋2(1.南京大学地球科学系,南京 210093;2.上海市地质调查研究院,上海 200072)摘要:以上海地质条件为基础,根据最近十几年分层标和含水层水位观测资料分析了上海地面沉降的主要沉降层,分析结果表明目前上海的主要沉降层是第五砂层。
从第五砂层水位与时间的关系、变形与时间的关系和水位与变形的关系出发,结合室内实验的结果,指出第五砂层的变形特征是地下水位在一定范围内反复上升-下降时,变形以弹性为主、一般情况下则以塑性变形为主、应力应变关系为非线性以及存在蠕变变形。
在建立地面沉降模型时必须考虑含水砂层的这些变形特点。
关键词:地面沉降;沉降层;变形特征中图分类号:P642.26 文献标识码:A 文章编号:1000-3665(2003)04-0006-06收稿日期:2003-04-09;修订日期:2003-06-09基金项目:国家自然科学基金(40172082)和博士点基金(20010284002)资助项目。
作者简介:张云(1965-),女,副教授,从事岩土工程及工程地质的教学和研究工作。
E -mail :cloudzhy @sohu .com 上海地处长江三角洲前缘,面积约6340km 2,地表覆盖着较厚的第四纪松散沉积物,从西南部的100～250m ,向东逐渐增厚至300～400m ,市区及近郊区的厚度一般为270～290m 。
上海市利用深井抽取地下水的历史可追溯至1860年,但直到1921年才由水准测量发现地面沉降。
随着地下水开采量及开采层次的变化,上海地面沉降经历了不同的发展阶段。
1972年以前,开采量的80.5%都来自第二和第三承压含水层,在集中开采区出现了大面积的地面沉降,对地面沉降的研究主要集中于埋深70m 以内的土层变形,对其中的承压含水层的变形都作为弹性处理。
此后,为控制市区地面沉降量,进行了开采层次的调整,限制第二、三承压含水层的开采量,增加第四、五承压含水层的开采量,1985年这两个含水层的抽水量占总开采量的71.4%,但总开采量不大。
1990年以后,总开采量的再次增加,使得第四、五承压含水层的水头大幅下降,地面沉降又呈增长趋势,而且承压含水层(特别是第四承压含水层)的变形表现出不同于以往的特性。
最近两年虽然地下水位的下降趋势得到遏制,甚至有少量回升,但地面沉降仍在增长,上海地面沉降问题变得更加复杂。
本文旨在通过对地质资料和最近十几年的水位观测孔和分层标的实测数据来分析当前情况下上海地面沉降的主要沉降层,并结合室内试验结果研究其变形特征,为进一步建立地面沉降模型提供基础。
1 水文地质工程地质特征本地区是在全新世海侵旋回和构造沉降的背景上通过长江和潮流的共同作用逐步形成的滨海平原,具有独特的砂土、粉土、粉质粘土和粘土的沉积韵律,其间的砂土厚度较大,且均含地下水。
在垂向上呈现砂土、粉土、粉质粘土和粘土相间出现的地层结构。
根据松散沉积物的成因、埋藏条件,上海地区的地下水可划分为1个潜水含水层和5个承压含水层,在含水层之间是由粘土、粉质粘土和粘性土与粉土、粉细砂互层等构成的弱透水层。
除第五承压含水层主要分布于北部地区以外,其它含水层在全区的分布都极为稳定(图1)[1]。
目前地下水的开采量主要来自第四和第五承压含水层,第四承压含水层的降落漏斗中心位于刘行附近,中心水位已达-46.9m ,第五承压含水层的降落漏斗中心位于华漕附近,中心水位已达-69.1m[2]。
图1 上海水文地质剖面图(据文献[1]修改)Fig .1 Hydrogeological profile of Shanghai1—含水层;2—弱透水层;3—基岩;4—含水层编号·6· 水文地质工程地质2003年第5期 DOI :10.16030/j .cn ki .issn .1000-3665.2003.05.002根据上海地区工程地质钻孔资料,结合地面沉降的研究特点,并采用上海工程地质界普遍采用的方法,将地层分为16个工程地质层,从上到下各工程地质层及其物理力学性质指标如表1所示(表中部分数据的取值参考文献[2])。
其中表土层为褐黄色粉质粘土;第一砂层为灰色粉砂、粉土,相当于水文地质剖面中的潜水含水层;第一硬土层为黄褐、暗绿色粘性土,厚0～10m,可塑～硬塑,中低压缩性,压缩系数为0.18MPa-1,该层土的分布范围小,仅局限于西部的青浦、松江境内,表1中未列出;第一软土层为灰色淤泥质粘土、粉质粘土夹薄层粉土;第二软土层为灰色粘土和粉质粘土;第二硬土层为褐黄、暗绿色粘土;第二砂层为灰色粉细砂、细砂,相当于水文地质剖面中的第一承压含水层;第三软土层为灰色粘土夹薄层粉砂或灰色粘土与粉砂互层,微层理特别发育,俗称为“千层饼”;第三砂层为灰色粉细砂夹薄层粘土和灰色粉细砂,向下渐变为含砾中粗砂,相当于水文地质剖面中的第二承压含水层;第三硬土层为蓝灰、褐黄色粉质粘土夹少量粉土;第四砂层为黄灰色粉细砂、含砾中粗砂,对应于水文地质剖面中的第三承压含水层;第四硬土层,杂色粉质粘土、粘土;第五砂层为灰黄、灰白色细砂、砂砾石,埋深150～200m,对应于水文地质剖面中的第四承压含水层;第五硬土层为灰黄、灰褐、杂色粘土;第六砂层为灰白、灰绿色含砾中细砂,即水文地质剖面中的第五承压含水层;第六硬土层为杂色粘土,其下部为强风化基岩。
表1 各工程地质层的物理力学性质指标Table1 Physical and mechanical properties of engineering geological layers工程地质层含水量(%)容重(KN m3)孔隙比饱和度(%)状态 压缩系数(MPa-1)粘聚力(kPa)内摩擦角渗透系数(10-7c m s) 表土层28.3～42.917.5～19.20.83～1.2393.4～95.0可～软塑0.39～0.653011第一砂层26.0～43.017.6～19.30.75～1.1781.0～89.8稍密～密0.29～0.4622第一软土层39.2～52.016.4～18.61.22～1.4497.0～100软～流塑0.7～1.6510.218.52.0第二软土层28.0～42.017.5～19.30.70～10494.1～99.0软～可塑0.40～0.7117.120.71.34第二硬土层22.7～25.22.020.66～0.7095.1～98.9硬～可塑0.21～0.3547.517.52.53第二砂层21.2～27.11.91～2.010.63～0.8191.2～91.5中密～密实0.12～0.32534.5第三软土层26.1～38.21.82～1.930.78～1.0890.9～100软～可塑0.34～0.6221.122.52.99第三砂层13.1～27.41.91～2.120.43～0.8281.7～93.6中密～密实0.26～0.45038.1第三硬土层23.9～30.01.97～2.050.66～0.8692.1～100可～硬塑0.05～0.383217.51.26第四砂层29.1～30.21.87～1.9391.8～93.50.85～0.87中密0.36～0.47024.518100第四硬土层17.0～32.31.91～2.140.51～0.9090.6～99.0硬塑0.07～0.254516第五砂层23.0～25.01.94～2.030.66～0.7592.0～96.2稍密～中密0..25～0.63027.834300第五硬土层18.1～23.21.93～2.030.59～0.6883.8～94.5硬塑0.06～0.416014.2第六砂层27.8～30.21.88～1.910.80～0.9192.0～97.8中密0.26～0.43027.517900第六硬土层16.2～20.72.01～2.060.54～0.6381.4～91.7硬塑～半固态0.12～0.363021 该地区土层具有显著的层状结构,软土层主要处于70m以上的地层中,随深度的增加,土层变化的总趋势是含水量、孔隙比减小,土层密实、硬化。
图2是浦东一个工程地质G65孔的孔隙比和含水量在垂向上的变化情况。
在垂向上砂层与粘土、粉质粘土交替出现,呈渐变式分布,粘土层中常夹有薄层粉砂,砂层中又常常夹有粘土、粉质粘土,这些都使得地下水在其中的渗流以及地下水压力改变导致的土层变形行为变得十分复杂。
2 现阶段的主要沉降层上海有17个分层标监测了近40年来各层土的变形量,分层标及附近的水位观测孔的监测结果表明, 1965～1970年由于采取控沉措施,限制地下水的开采量,地下水位普遍回升,1971～1990年对地下水开采进行合理调控,水位总体上缓慢下降,但1991～1997年由于开采量的增加,第四、五承压含水层的水头下降幅度较大,受其影响,其它含水层的水头也有小幅下降, 1998年后,由于控制了开采量,第四承压含水层的水头·7· 2003年第5期水文地质工程地质 图2 G65孔的孔隙比、含水量沿深度的变化Fig.2 Variation of void ratio and moisture with depth 不再下降,甚至有缓慢回升。
图3是13号分层标附近各含水层1986～1998年(156个月)的水位变化情况。
根据现有分层标监测数据反映的地面沉降变化以及水位观测孔的水位变化特点,将1986～1998年分为两个时间段,第一时间段为1986～1991年(72个月),第二时间段为1992～1998年(84个月)。
各土层变形量不仅与它的压缩性有关,也与它本身的厚度有关,如果土层的厚度很大,即使其压缩性较小,变形量也会很大。
因此通过对同一分层标各土层在两个时段内的变形量在地面总沉降量中所占比例的变化,可以发现主要沉降层的变化。
表2是几个代表性的分层标所反映的各土层的变形在地面总沉降量中所占的比例。
图3 13号分层标附近各含水层水位的变化Fig.3 Variatio n of water level with time in aquifers 1—第三承压含水层;2—第四承压含水层;3—第五承压含水层表2 各土层的变形量占地面总沉降的百分数Table2 Percentage of deformation of each layer in total settlement土 层标 3标 4标 16标 13标 17第一时段第二时段第一时段第二时段第一时段第二时段第一时段第二时段第一时段第二时段表土层第一砂层第一软土层第二软土层第二硬土层第二砂层第三软土层第三砂层第三硬土层第四砂层第四硬土层第五砂层25.23.342.48.80.22.14.23.51.00.83.79.618.870.94.61.77.43.324.515.61.21.16.31.721.011.40.15.711.78.123.051.345.822.45.13.520.221.820.252.033.410.88.49.613.224.70.60.11.32.40.50.24.40.28.348.146.99.828.318.46.94.110.313.40.56.01.38.11.21.31.11.43.336.9·8· 水文地质工程地质2003年第5期 从表2可以看出在第一时段中浅部土层的变形在总变形量中所占的比例较大,沉降主要发生于浅部土层中。