《地面沉降讲座》

例：浙江温岭西部平原，原地面标高2.5～
3.3m，目前沉降中心带已降至2.0m以下，局
部1.5m，长期水淹而抛荒的农田面积达3919
亩，季节性水淹而抛荒的农田面积达3936亩，
给城市、交通、水利设施建设及当地居民造
成很大的影响，初步估计前几年由此损失达
5亿元，而在今后仍将继续影响，损失难以
估计。
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如2000年以来， 加强对防汛墙、地 铁、黄浦江桥梁、 城市高架道路的沉 降监测工作。
有助于及时了解地 质环境变化对城市 基础设施运营的影 响。
中心城区地面降等值线图 （1996-2000）
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通过整理多年的地面沉 降阶段图件，可以清晰 地反映地面沉降的发展 动态、发展趋势。
通过对比前面3幅上海 中心城区地面沉降等值 线图，可以发现 1986~2000年：随着 城市大规模建设及中心 城区外围地下水开采使 地下水位下降，形成了 中心城区、闵行华漕地 区两个显著的沉降漏斗。
同时，中心城区的不均 匀地面沉降加剧。
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2、地面沉降规律与影响 因素分析
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地下水开采量（万立方米）
上海市地下水开采、人工回灌量
25000
20000
15000
10000
5000
0 1961 1964 1967 1970 1973 1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003
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地面沉降直接降低了防汛（洪）设施 的防御能力，并使防汛工程建设投入 增加。
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地面沉降对城市防汛产生了严重和长期的影响
地面沉降对防汛（洪）的影 响日益显现，并表现出长期 性特点。
地面沉降严重降低市区地面 标高，使上海市区域地貌形 态发生显著变化，加重了市 区的防洪防涝压力。
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里程(m)
13470 13970 14470
上海市 1980~ 1995 年累积 地面沉 降图
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通过基本以5年为间隔的全 市水准复测，可以全面地了 解地面沉降的现状与发展趋 势。
在1980、1996、2001年一、 二等水准测量数据基础上， 编制了全市1980~1995、 1996~2001年地面沉降等值 线图。
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地面沉降地质灾害危险 性评估有关技术要求
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收集建设项目的规划、设计、前期地质调查等有 关技术文件。尤其应注意分析与地质环境变化具 有明确要求的设计指标。
要求应充分收集中评估区已有的地质环境调查、 监测资料，分析已有地面沉降地质灾害发育现状、 规律与影响因素。
评估区地面沉降地质灾害进行现状评估，分析地 面沉降发育现状，总结规律与分析原因；分析地 面沉降对待建项目是否会产生影响，应尽可能地 结合已有工程实例进行说明。
3000 2500 2000 1500 1000
500 0 1961 1964 1967 1970 1973 1976 1979 精1选98课2 件1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003
地下水人工回灌量（万立方米）
地面沉降监测站以基岩标为基准，由根据水文地质、 工程地质条件设置于不同深度土层的分层测量标志、 各含水层地下水监测孔、孔隙水压力孔组成。
地面沉降的危害
（2）对建筑工程的危害：
①桥梁墩（台）下沉，使桥下净空减少；
②建筑地坪下沉，使地下管道坡度改变，重 力排水功能失效；
③道路工程，由于地面沉降，使潜水位相对 “升高”且地面积水也相应增加，将使填方 路基的强度和稳定性造成不利影响，同时使 路基排水系统不畅乃至失效；
④深井井台和桩基建筑物承台与地坪脱开而
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上海地面沉降灾害及有关 地质灾害危险性评估实例
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全国地面沉降分布示意图
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沉降大于 1000mm 沉降小于 1000mm
肃宁
1975-1980 1980-1995
沧州 1972 9.21 1972-1975
黄骅
1995-2000
48.66
69.99
90.41 95.69
沧州市深层水位降落漏斗发展精选剖课件面示意图
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预测地面沉降发展趋势，分 析地面沉降对建设项目可能 产生的影响（结合工程有关 的设计指标分析）。
地质灾害危险性综合评估及 防治措施，评估区危险性分 区，结合地质环境条件，针 对工程分析可能遭受的影响， 及工程建设项目是否会加重、 引发地质灾害。
结论，应简单、清晰，提出 的建议具有可操作性。
（2）人为因素：
②大面积地面堆载引起的地面沉降； ③大范围密集建筑群天然地基或桩基
持力层大面积整体性沉降——工程性 地面沉降。
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1.1.3抽水作用下地面沉降机理
因抽水而引起地面沉降的地区，地层 主要由各含水层及其相对隔水的粘性 土层相叠组成，各层间在一定的水压 下有着水力联系，抽水使含水层的水 头（或水位）下降，并牵动相关的水 头下降，导致孔隙水压力减小，有效 应力增加。有效应力的增加，等同于 给土层施加一附加压应力，使土层产 生压缩变形，各土层的变形迭加，导 致地面的整体下沉。
所取的地下水—土层变形资料，是对定量分析地下 水位、土层变形的规律、影响因素及机理的基础。
浦
东
顾
陆
地
面
沉
降
监
测
站
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第二、三承压含水层近年来表现为缓慢的水位下降 与少量的残余变形。
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第二、三承压含水层近年来对市区地面沉降贡献率分 别约为4.8%、12.4%。
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目前，第四、五承压含水层是上海市主要的地下水开采层 次。随着地下水位下降，表现为非线性的变形特征。其中 第四含水层变形量占市区地面沉降量的49.3%。
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在第五含水层地下水降落漏斗区，其沉降量高达60毫米/ 年，占华漕地面沉降中心的46.7%。
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当附加应力增加至含水层的前期固结压力时，含水层通过颗 粒产生明显的滑动与滚动来调整含水层颗粒骨架而逐渐形成新的 应力平衡。含水层变形表现为由弹性→弹塑性→塑性变形的渐进 变化。
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城市建筑物荷载增加对地面沉降的影响； 城市建（构）筑物基础施工对地面沉降的影响。
相对上升等。
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1.2开采地下水引起地面沉降的防治 措施
基本措施是进行地下水资源管理。 主要整治方法： （1）减少地下水开采量和水位降深；
调整开采层次，合理开发地下水资源； （2）当地面沉降发展剧烈时，应禁采； （3）对地下水进行人工补给，回灌时
应控制水源的水质标准，以防止地下 水被污染。
提纲
上海地面沉降灾害现状 地面沉降地质灾害危险性评估有关技术要求 地面沉降灾害评估实例
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上海地面沉降灾害现状
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1、地面沉降历史概况
上海市第一口深水井开凿于1860年； 1921年后随着上海工商业的发展，对地下水的需求逐
渐增大，并开始发生地面沉降现象。至2001年中心城 区平均累积沉降1.93m，年均沉降量约23.9mm。
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1.1.4地面沉降的危害
地面沉降灾害的特点是缓慢 的不可逆的，即缓变型地质 灾害。其主要危害是：
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Байду номын сангаас
降落漏斗的形成 与效应
（A）在潜水含水 层中，一个抽水井 周围降落漏斗的水 位下降。
（B）重迭的降落 漏斗造成水位的净 下降，浅井干枯 。
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地面沉降的危害
（1）对环境的危害：防洪能力降低，洪涝 危害加剧；雨季地面积水扩大，乃至大面积 农田抛荒；
程从侧面反映了市区地面沉降的演化历史！
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上海外滩百年巨变，外滩防汛墙不断加高的过
程从侧面反映了市区地面沉降的演化历史！
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地面沉降使深井管相对上升
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由于地面沉降使潮位相对上升,防汛墙逐 次加高,严重影响了防汛能力。
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地面沉降使桥下净空减少，严重影响 河道通航能力。
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取得每年度中心城区 地面沉降现状，作为 编制“下年度上海市 地下水开采、人工回 灌实施方案”的主要 依据。
由于，中心城区高楼 林立，城市环境变化 日新月异，常规地面 沉降水准测量仍是中 心城区主要的监测手
中心城区地面降等值线图 （ 1991-1995）
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水准测量方法，可 以根据地面沉降现 状，较为灵活调整 监测的对象与重点。
地面沉降对 城市防汛 （涝）规划、 建设与管理 产生了十分 严重的影响！
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地面沉降产生水位不断突破历史水 位的假象，给潮位分析预报、防汛 规划建设与管理等工作都带来了困 难。
1999年吴淞、黄浦公园、米市渡等 水文测站基面进行了订正，近年来 地面沉降对三站的影响分别为-0.08、 -0.06、-0.06米。
（沿海）； ③土层的天然固结（次固结土在自重
压密下的固结作用）。
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1、地面沉降概述
1.1.2地面沉降的原因：
（2）人为因素：
①抽汲地下气、液体引起的地面沉降。 抽取地下水而引起的地面沉降，是地 面沉降现象中发育最普通、危害性最 严重的一类；
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1、地面沉降概述
1.1.2地面沉降的原因：
地面沉降速率空间上是不均匀的，其对 穿越不同地面沉降速率空间的地铁、轻轨、 高架等线型市政设施的影响也日益显现。
累计沉降量(mm)
1999下半年一号线上行线累计沉降量曲线图
40.0 20.0
0.0 -20.0970 -40.0 -60.0 -80.0 -100.0 -120.0 -140.0 -160.0 -180.0 -200.0
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图1 第2含水层采灌量与地下水位
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图2 第3含水层采灌量与地下水位
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图3 第4含水层采灌量与地下水位
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图4 第5含水层采灌量与地下水位
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图6 第2含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图
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图7 第3含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图
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图8 第4含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图
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上海 市 1996~ 2001 年累 积地 面沉 降图
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反映出地面沉降主要发 育在中心城区、闵行华 漕地区，影响范围不断 扩大；
受邻近省区地下水开采 影响，在金山枫泾、嘉 定华亭附近沉降量较大。
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中心城区地面降等值线图 （1986-1990）
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中心城区每年9~10月， 以基岩标构成一等水 准网，对660平方公 里范围进行一、二等 水准测量。
地面沉降
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1、地面沉降概述
1.1地面沉降的定义、原因、机理及其 危害
1.1.1定义：地层在各种因素的作 用下，造成地层压密变形或下沉， 从而引起区域性的地面标高下降。
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1、地面沉降概述
1.1.2地面沉降的原因：
（1）自然因素
①新构造运动引起的地面沉降； ②海平面上升导致地面的相对下降
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图9 第5含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图
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地面沉降体积和地下水 开采水量体积大致相当
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上海市1980~1995年累积地面沉降图
通过基本以5年为 间隔的全市水准复 测，可以全面地了 解地面沉降的现状 与发展趋势。
在1980、1996、 2001年一、二等 水准测量数据基础 上，编制了全市 1980~1995、 1996~2001年地面 沉降等值线图。
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上海市1996~2001年累积地面沉降图
反映出地面沉降 主要发育在中心 城区、闵行华漕 地区，影响范围 不断扩大；
受邻近省区地下 水开采影响，在 金山枫泾、嘉定 华亭附近沉降量 较大。
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上海外滩百年巨变
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上海外滩百年巨变
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上海外滩百年巨变，外滩防汛墙不断加高的过
1470 1970 2470
累计沉降量(mm)
40.0 20.0
0.0 970
-20.0 -40.0 -60.0 -80.0 -100.0 -120.0 -140.0 -160.0 -180.0 -200.0
1470
1970 2470
2970 2970
3470 3470
3970 3970
4470 4970 5470 5970 6470 6970 7470 7970 8470 8970 9470 9970 10470 10970
1999 下半年一号线下行线累计沉降量曲线图
4470 4970 5470 5970 6470 6970 7470 7970 8470 8970 9470 9970 10470 10970
精选课件
11470 11470
11970 11970
12470 12970 12470 12970
里程(m)
13470 13970 14470