第3讲 地面沉降地裂缝及其研究PPT课件
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地面变形地质灾害讲解
1.3.2 地裂缝
定义：
地裂缝是地表岩土体在自然和人为因素作用 下，产生开裂并在地面形成一定长度和宽度裂缝 的现象。
特征：
主要表现为发育的方向性、延展性和灾害的 不均一性与渐进性。
图
地裂缝发展的方向性与延展性:地裂缝常沿一定的方向延伸，在 同一地区发育的多条裂缝延伸方向大致相同。
地裂缝灾害的非对称性和不均一性：地裂缝以相对差异沉降为主， 其次为水平拉张和错动。
地下水控水设施
根据水资源条件规划地下水开采层位、 开采强度和开采时间，合理开采地下
水。
②工程加固措施
清除填堵法、跨越法、强夯法、灌注填充 法和深基础法等。
③非工程性的防治措施
开展岩溶地面塌陷风险评价、实验研究和 增强防灾意识、建立防灾体系等。
（2）采空区地面塌陷
采空区地表在开始时多形成较浅的凹 地，随着采空区的不断扩大，凹地不断发 展成为凹陷盆地，也常称为移动盆地。
表坍塌的时间及地点具有极大的隐伏性， 发生之前很难被人意识到。 2）突发性 3）群发性与复发性
地面塌陷灾害往往不是孤立存在的，长在 同一地区或同一时间段集中形成灾害群。 4）灾害的严重性
3.地面塌陷类型
（1）岩溶地面塌陷 岩溶地面塌陷指覆盖在浴蚀洞穴之上的
松散土体，在外动力或人为因素作用下产 生的突发性地面变形破坏，其结果多形成 圆锥形塌陷坑。岩溶地面塌陷是地面变形 破坏的主要类型。 1）成因机制
地面沉降和地裂缝的评估与防治
土层中地下水位的降落，有效应力的降低造成固结压密而引起地面沉
降。这类地面沉降多为区域性的，在一定条件下随沉降伴生地裂缝。 洞穴塌陷包括岩溶塌陷和地下采掘洞穴塌陷，塌陷的范围局限于洞穴 和地下洞室的影响带。 （1）区域性地面沉降 （2）岩溶塌陷地面沉降 （3）地下采空区塌陷地面沉降
主要危害
（1）地面沉降及地裂缝会造成建筑物的直接破坏，如 房屋、桥梁破裂跨塌，地下管道、通道的断裂和破损 等。
(2)城市中，下水道排水不畅，降雨积水成灾，发生大面积内涝灾害，市区、农村遭受损失。 (3)河道桥下净空减少，过航能力降低，影响交通运输o (4)城镇区内，建筑物由于地面沉降影响会产生不均匀变形，危及稳定、安全。 (5)既有河、海堤坝或防汛墙，其防洪潮能力降低，致使城市抵御自然灾害的能力下降。 (6)港口码头失效，其作用功能降低。 (7)道路设施及地下管道遭受破坏。
(8)地下水取水设备失效。
8．2 区域性地面沉降
1．区域性地面沉降的成因及主要类型 分为自然因素和人为因素两大类 (1)自然因素分析 1)新构造运动可使地面随基底面升降 以垂直升降为主的新构造运动可使地面随基底而升降。中国天津、西安和大同等城市66地面沉 降均受到新构造运动的影响。例如，天津处于新华夏构造体系华北沉降带，长期以来缓慢下沉。 2)强烈地震对地面沉降的影响 强烈地震是新构造运动的一种突发事件，在短期内可引起变幅较大的区域性地面垂直变形。 另外，强震使软土地基震陷和古河道新近沉积土液化，也可造成局部地区的地面下沉。
降。这类地面沉降多为区域性的，在一定条件下随沉降伴生地裂缝。 洞穴塌陷包括岩溶塌陷和地下采掘洞穴塌陷，塌陷的范围局限于洞穴 和地下洞室的影响带。 （1）区域性地面沉降 （2）岩溶塌陷地面沉降 （3）地下采空区塌陷地面沉降
主要危害
（1）地面沉降及地裂缝会造成建筑物的直接破坏，如 房屋、桥梁破裂跨塌，地下管道、通道的断裂和破损 等。
(2)城市中，下水道排水不畅，降雨积水成灾，发生大面积内涝灾害，市区、农村遭受损失。 (3)河道桥下净空减少，过航能力降低，影响交通运输o (4)城镇区内，建筑物由于地面沉降影响会产生不均匀变形，危及稳定、安全。 (5)既有河、海堤坝或防汛墙，其防洪潮能力降低，致使城市抵御自然灾害的能力下降。 (6)港口码头失效，其作用功能降低。 (7)道路设施及地下管道遭受破坏。
(8)地下水取水设备失效。
8．2 区域性地面沉降
1．区域性地面沉降的成因及主要类型 分为自然因素和人为因素两大类 (1)自然因素分析 1)新构造运动可使地面随基底面升降 以垂直升降为主的新构造运动可使地面随基底而升降。中国天津、西安和大同等城市66地面沉 降均受到新构造运动的影响。例如，天津处于新华夏构造体系华北沉降带，长期以来缓慢下沉。 2)强烈地震对地面沉降的影响 强烈地震是新构造运动的一种突发事件，在短期内可引起变幅较大的区域性地面垂直变形。 另外，强震使软土地基震陷和古河道新近沉积土液化，也可造成局部地区的地面下沉。
8地面沉降和地裂缝的工程地质分析2012解析
（2） 与土层的应力—应变性状的关系 在承压水位下降期，土层内的有效应力增大，土层因之压密；
而在其后的承压水位回升期，土层内的有效应力又有所减小，土层 又会产生部分回弹。
（3） 与砂层和粘土层的压密性能的关系 在较低的有效应力增长条件下，粘土层的压密在地面沉降中起
主要作用，而在水位回升过程中，砂层的膨胀回弹则有决定意义。
8.l 基本概念及研究意义
8.l .1 地面沉降与地裂缝的基本类型及危害
危害：(1)造成建筑物的直接破坏：房屋、桥梁破裂垮塌， 地下管道、通道的断裂与破损。 (2)一些港口城市，由于码头、堤岸的沉降而丧失或降低 了港湾设施的能力。 (3)桥墩下沉，桥梁净空减小，影响水上交通。 (4)造成近海和河流附近地面低于海潮或洪水警戒线而造 成海潮和洪水袭击，及海水倒灌恶化地下水质，造成土壤盐 碱化等。 (5)地面沉降引起的地裂缝往往成为地面污染源侵入深部 地下水源的通道，造成水质污染。 (6)城市地下水位大面积、大幅度降落改变了地质体的热 容量，可能会造成热岛现象，破坏原有的生态环境。 (7)地裂缝可成为深部有害气体溢出地表的通道（氡气）， 对人体健康的危害是极为严重的。
1934－1965 1890－1957 1953－1960 1921－1987 1959－1983
1963－
备注
开 发 地 下 水
开采石油
抽 取 地 下 水
第5讲 地面沉降、地裂缝及其研究
（d）新构造运动、火山喷发
• 新构造运动的沉降区。 • 如西安地面沉降区位于西安断陷区，
由构造下降占地面沉降量的3.1~7％。
• 火山喷发 • 造成地下物质亏损。
2、地面沉降的危害
• （1）海水入侵，滨海地下水破坏。 • （2）海岸侵蚀增加，海防投资增加。 • （3）海面上升，港口设施失效。 • （4）城市地下系统遭受破坏。如水管、
下水道等断裂、变形等。 • （5）地面建筑物破坏。 • （6）桥墩下沉，河流通航能力下降。
3、地面沉降的研究与防治
• （1）地面沉降原因的研究 • a.活动断层研究（遥感、物探手段）。 • b.沉积物特点研究（沉积物成因、岩性、
岩相，从立体研究，钻探、物探）。 • c.地面沉降的速率、面积，沉降量等值线。 • 沉降速度：-dH/dt=k(Po-P) • K－系数；Po－标准地下水压；P－现地下
• （c）活动方式分类 • 垂直升降： • 水平拉张： • 水平扭动： • 超强活动： • （d）活动范围分类 • 线状分布 • 片状分布
2、地裂缝的危害
地裂缝的主要危害
• 建筑物墙体开裂。 • 地面设施破坏。 • 地下设施损坏。 • 有害气体的溢出。 • 垃圾场污染地下水。 • 农田漏水。
湖南采矿导致地裂缝
压、地下水质、地下水回灌。
• c.建筑物和其它设施因地面沉降破坏 监测。
第8章 地面沉降和地裂缝的形成机制和防治对策
第8章地面沉降和地裂缝的评估与防治8.1 概述
8.1.1 地面沉降与地裂缝及其危害
地面沉降与地裂缝作为地质灾害的一种灾种区别于崩塌滑坡，它是地面岩土体在自重应力场（或构造应力场的参与）条件下垂向变形破坏及向深部架空或潜在空间方向的运动。美国地质调查局（USGS）1999年出版的美国地面沉降研究报告中将地面沉降按引发的原因分为地下水开采型（Mining Ground Water-Introduction ）;土壤疏干型（Drainage of Organic Soils-Introduction）；和洞穴塌陷型（Collapsing Cavities-Introduction）三种类型。按成因机制地下水开采与土壤疏干属于同一类型，两者的区别前者是将地下水作为水资源开采，后者则是为了开垦湿地采取排水疏干，但两者均因下伏土层中地下水位的降落，有效应力的降低造成固结压密而引起地面沉降。这类地面沉降多为区域性的，在一定条件下随沉降伴生地裂缝。洞穴塌陷包括岩溶塌陷和地下采掘洞穴塌陷，塌陷的范围局限于洞穴和地下洞室的影响带。
美国地质调查局的分类中没有包括与区域性构造变动和海水面升降相联系的地面沉降。根据我国地质灾害防治和工程实践的实际情况，我国的地面沉降可划分为：（1）区域性地面沉降
这类地面沉降通常涉及的范围很大，具区域性特征，按成因主要可分为：①区域性构造变动引起的地面沉降；②海面升降引起的地面沉降；③地震引起的地面沉降；
④地下水（油、气）开采引起的地面沉降。上述区域性地面沉降中，前三者主要与自然因素有关，后者主要与人类工程活动有关。它们之间往往可有不同的组合方式。
地面沉降地裂缝地面塌陷地质灾害危险性评估ppt课件
78
图C5-3-3 显示 亚利桑那州南部 地裂缝与地下水 下降和地貌关系
的示意图 A和B盆地和山 脉的理想化演化。 C由于地下水下 降形成的地裂缝
79
亚利桑那州中 南部的水位下 降，地面沉降
与地裂缝
80
图C5—2—2 地裂缝成因模式
81
图C5-2-1 江阴——无 锡地裂缝分布图（吴 士良、王瑞久，2001） 1、基岩残丘； 2、地 面沉降等值线（m）；
佛罗里达州中部的卫星照片 88
实例 武汉市陆家街地区岩溶坍陷
自1977年以来，陆家街地区及周围已发生多次地 面塌陷，计有：
1977年汉阳中南轧钢厂堆料场塌陷 1983年阮家巷塌陷 1988年武昌陆家街塌陷 1999年茅坦村小学塌陷 2000年2月武昌司法学校塌陷 2000年4月青菱乡烽火村塌陷
89
地面沉降、地裂缝、地面塌陷 地质灾害危险性评估
1
坍陷（沉降）的分析调查
前言 1、坍陷（沉降）的定义 2、土体压密 3、土体收缩 4、地面沉降 5、地裂缝 6、岩溶坍陷 7、构造与火山活动引起的沉降 8、人工开挖引起的坍陷 结 语 补充材料 亚利桑那州地面沉降和地裂缝成因
2
前言 地质事件本身具有二大特点：
54
南 浦 大 桥
55
56
57
4.3.3 延安东路隧道
58
59
图C5-3-3 显示 亚利桑那州南部 地裂缝与地下水 下降和地貌关系
的示意图 A和B盆地和山 脉的理想化演化。 C由于地下水下 降形成的地裂缝
79
亚利桑那州中 南部的水位下 降，地面沉降
与地裂缝
80
图C5—2—2 地裂缝成因模式
81
图C5-2-1 江阴——无 锡地裂缝分布图（吴 士良、王瑞久，2001） 1、基岩残丘； 2、地 面沉降等值线（m）；
佛罗里达州中部的卫星照片 88
实例 武汉市陆家街地区岩溶坍陷
自1977年以来，陆家街地区及周围已发生多次地 面塌陷，计有：
1977年汉阳中南轧钢厂堆料场塌陷 1983年阮家巷塌陷 1988年武昌陆家街塌陷 1999年茅坦村小学塌陷 2000年2月武昌司法学校塌陷 2000年4月青菱乡烽火村塌陷
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地面沉降、地裂缝、地面塌陷 地质灾害危险性评估
1
坍陷（沉降）的分析调查
前言 1、坍陷（沉降）的定义 2、土体压密 3、土体收缩 4、地面沉降 5、地裂缝 6、岩溶坍陷 7、构造与火山活动引起的沉降 8、人工开挖引起的坍陷 结 语 补充材料 亚利桑那州地面沉降和地裂缝成因
2
前言 地质事件本身具有二大特点：
54
南 浦 大 桥
55
56
57
4.3.3 延安东路隧道
58
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地质灾害地面塌陷地面沉降地裂缝 ppt课件
2)深埋土洞：清除填土困难较大，广西地区的经验可采用钻孔灌砂 (或压力灌注细石混凝土)与梁板跨越联合处理。贵州有些工程，在岩面 上用爆破桩头以堵塞土洞与岩溶的通道，其上回填砂或粘土。
3)人工降水形成的岩溶塌陷（土洞）
由人工降水形成的土洞与塌陷，可在极短时间内成群出现，工程措 施原则应是观测和预防。一旦发生即使处理了，由于并未停止水动力条 件的改变，仍可再生。如何确定塌陷区的位置以确定建筑安全距离，目 前尚研究得不够，有些仅对场地选择，取(排)水点位置及取水方案提出 一些防治意见。
江西省景德镇硬石岭火车站附近，1984年前居民饮用 水均抽取土层的潜水，未见地面塌陷。之后，距铁路50～ 500米附近的工厂掘成深达120米的机井8口，抽水量达4820 吨/天，水位下降至基底岩层面以下17～18米，最大30米， 于是在长3.72公里、宽0.5公用的范围内出现地面塌陷100多 个。塌陷使铁路行车中断、房屋变形、道路裂缝、农田和 果园遭到破坏，间接经济损失达1000万元。
f9铁路分局地裂缝39199940山西断陷带构造略图及地裂缝分布姜振泉等199741沿海平原地带的地面沉降浙江杭嘉湖平原到沿海地带普遍地面沉降根据浙江地质环境监测总站报道90年代以来浙江乡镇企业工业用水大幅增加超采地下水资源引发杭嘉湖平原至沿海地带地面沉降加重嘉兴地区因地面沉降近几年已遭受了多次洪水侵袭所造成的后果已难于恢复
3．岩溶塌陷（土洞）地表塌陷的处理 (1)地表水形成的土洞
3)人工降水形成的岩溶塌陷（土洞）
由人工降水形成的土洞与塌陷，可在极短时间内成群出现，工程措 施原则应是观测和预防。一旦发生即使处理了，由于并未停止水动力条 件的改变，仍可再生。如何确定塌陷区的位置以确定建筑安全距离，目 前尚研究得不够，有些仅对场地选择，取(排)水点位置及取水方案提出 一些防治意见。
江西省景德镇硬石岭火车站附近，1984年前居民饮用 水均抽取土层的潜水，未见地面塌陷。之后，距铁路50～ 500米附近的工厂掘成深达120米的机井8口，抽水量达4820 吨/天，水位下降至基底岩层面以下17～18米，最大30米， 于是在长3.72公里、宽0.5公用的范围内出现地面塌陷100多 个。塌陷使铁路行车中断、房屋变形、道路裂缝、农田和 果园遭到破坏，间接经济损失达1000万元。
f9铁路分局地裂缝39199940山西断陷带构造略图及地裂缝分布姜振泉等199741沿海平原地带的地面沉降浙江杭嘉湖平原到沿海地带普遍地面沉降根据浙江地质环境监测总站报道90年代以来浙江乡镇企业工业用水大幅增加超采地下水资源引发杭嘉湖平原至沿海地带地面沉降加重嘉兴地区因地面沉降近几年已遭受了多次洪水侵袭所造成的后果已难于恢复
3．岩溶塌陷（土洞）地表塌陷的处理 (1)地表水形成的土洞
地质灾害防治讲稿ppt课件
兆嘉膨润土矿采空区塌陷
又如绵竹市清平乡电桩包塌陷
兆嘉膨润土矿地裂缝
电桩包采空区塌陷带
电桩包采空区塌陷坑
电桩包采空区塌陷盆地向倾向方向移动
电桩包采空区塌陷裂缝
（一）、滑坡、崩塌、泥石流的简易监测： 1、大地形变位移监测；2、深部位移动态观测；3、裂缝相对位移监测；
4、水文地质观测；5、地表水文观测；6、应用目估、判断监测。 （二）、怎样避免和防止人为因素导致滑坡和崩塌
1000-100
100-10
<10
崩塌
体积(104m3)
>100
100-10
10-1
<1
泥石流
体积(104m3)
>50
50—20
20—2
Байду номын сангаас
<2
地质灾害发生的可能性、地质灾害危害程度参照《地质灾害危险性评估规范》（试行）规定，结 合《国家突发地质灾害应急预案》执行（见下表4-1 、4-2、4-3、4-4、4-5）。
仁寿县境地貌以丘陵为主，境内地势西北高东部低。
1 .滑坡：斜坡（含边坡）上的土体和岩体沿某个面发生剪切破坏向坡下 运动的现象。
2 .危岩：陡坡或悬崖上被裂隙分割可能失稳的岩体。 3 .崩塌：岩（土）体离开母体崩落的现象。 4 .泥石流：大量泥沙、石块和水的混合体流动的现象. 5 .地面塌陷：土体或岩体向下陷落并在地面形成坑、洞的现象。由岩溶
工程地质学 07地面沉降与地面塌陷的工程地质研究
– 地面沉降的特点：
• 以缓慢的、难以觉察的向下垂直运动为主，只有少量 的或许基本没有水平方向的位移，可能影响的平面范围 可大至几千平方千米；
• 有时是一种自然动力地质现象，但更多的是由人类活 动所引起的，常以地壳表层一定深度内岩土体的压密固 结或下沉为主要形式；
• 产生于特定的地质环境中并受到多种诱发因素的制约 和影响。
建筑设施避让防灾措施对于构造成因的地裂缝因其规模大影响范围广在地裂缝发育区进行开发建设时首先应进行详细的工程地质勘察调查研究区域构造和断层活动历史对拟建场地查明地裂缝发育带及隐伏地裂缝的潜在危害区做好城镇发展规划合理规划建筑物布局使工程设施尽可能避开地裂缝危险带特别要严格限制永久性建筑设施横跨地裂缝带
第八章 地面沉降与地面塌陷 的工程地质研究
如果同时在C、E两含水层中进行抽水，其 承压水位降低值分别为z2和z3。相对隔水层D顶、 底部初始地层总应力分别为p3和p4，初始孔隙 水压力分别为pw3和pw4。水位下降的初始阶段， D层中部孔隙水压力高于顶、底部水压力，于是 产生向上及向下的双向排水过程。
第八章 地面沉降与地面塌陷
的工程地质研究
据实际观测， 当深井中抽降水位 为z2时，C层承压水 头压力减至0.4MPA， 含水层中新的水压 力分布如图中的虚 线所示。地层总应 力不受影响。结果C 层（砂土含水层） 的有效应力立即增 加到pez，并产生瞬 时压密过程。
• 以缓慢的、难以觉察的向下垂直运动为主，只有少量 的或许基本没有水平方向的位移，可能影响的平面范围 可大至几千平方千米；
• 有时是一种自然动力地质现象，但更多的是由人类活 动所引起的，常以地壳表层一定深度内岩土体的压密固 结或下沉为主要形式；
• 产生于特定的地质环境中并受到多种诱发因素的制约 和影响。
建筑设施避让防灾措施对于构造成因的地裂缝因其规模大影响范围广在地裂缝发育区进行开发建设时首先应进行详细的工程地质勘察调查研究区域构造和断层活动历史对拟建场地查明地裂缝发育带及隐伏地裂缝的潜在危害区做好城镇发展规划合理规划建筑物布局使工程设施尽可能避开地裂缝危险带特别要严格限制永久性建筑设施横跨地裂缝带
第八章 地面沉降与地面塌陷 的工程地质研究
如果同时在C、E两含水层中进行抽水，其 承压水位降低值分别为z2和z3。相对隔水层D顶、 底部初始地层总应力分别为p3和p4，初始孔隙 水压力分别为pw3和pw4。水位下降的初始阶段， D层中部孔隙水压力高于顶、底部水压力，于是 产生向上及向下的双向排水过程。
第八章 地面沉降与地面塌陷
的工程地质研究
据实际观测， 当深井中抽降水位 为z2时，C层承压水 头压力减至0.4MPA， 含水层中新的水压 力分布如图中的虚 线所示。地层总应 力不受影响。结果C 层（砂土含水层） 的有效应力立即增 加到pez，并产生瞬 时压密过程。
8地面沉降和地裂缝的工程地质分析2012
（3）区域性地面沉降防治对策研究
严格控制地下水的开采量，逐步增大地表水的利用量，乃至 全面取代地下水供给系统，是防治地面沉降的根本措施。
8.2 地面沉降与地下水开采
8.2 .1 地下水开采引起的地面沉降的形成机制 （1）地面沉降与土体的有效应力原理 ★位于末固结或半固结疏松沉积层地区内的大城市，因为潜水 易于污染往往开发深层的承压水作为工业及生活用水的水源。 在孔隙承压含水层中，抽汲地下水所引起的承压水位的降 低，必然要使含水层本身和其上、下相对含水层中的孔隙水压 力随之而减小。根据有效应力原理可知，土中由覆盖层荷载引 起的总应力是由孔隙中的水和土颗粒骨架共同承担的。由水承 担的部分称为孔隙水压力，它不能引起土层的压密，故又称为 中性压力，而由土骨架承担的部分则能直接造成土层的压密， 故称为有效应力；二者之和等于总应力。假定抽水过程中土层 内的总应力不变，那么孔隙水压力的减小必然导致土中有效应 力的等量增大，结果就会引起土层成比例的固结。
上海：1921-1965：中心区下沉1.76m，最大下沉2.63m。之 后回灌，逐步得到控制。
8.l 基本概念及研究意义
8.l .3 区域性地面沉降研究现状 （2）地面沉降与地裂缝的研究
★内陆盆地地裂缝：西安、太原、大同、临汾等。展布具有 明显的方向性，不受降落漏斗控制。 原因：地下水超采；活动构造。
主要在滨海平原和河流三角洲地区：上海、天津、沧州、宁 波、嘉兴、湛江、海口、台北、基隆等滨海城市；长江三角 洲的苏锡常；黄淮海平原的北京、德州、沧州、郑州、阜阳、 菏泽、邯郸；松辽平原的沈阳、哈尔滨、佳木斯等。 地裂缝：分布在第二阶梯的断陷盆地中：西安、太原、 大同、临汾等。
严格控制地下水的开采量，逐步增大地表水的利用量，乃至 全面取代地下水供给系统，是防治地面沉降的根本措施。
8.2 地面沉降与地下水开采
8.2 .1 地下水开采引起的地面沉降的形成机制 （1）地面沉降与土体的有效应力原理 ★位于末固结或半固结疏松沉积层地区内的大城市，因为潜水 易于污染往往开发深层的承压水作为工业及生活用水的水源。 在孔隙承压含水层中，抽汲地下水所引起的承压水位的降 低，必然要使含水层本身和其上、下相对含水层中的孔隙水压 力随之而减小。根据有效应力原理可知，土中由覆盖层荷载引 起的总应力是由孔隙中的水和土颗粒骨架共同承担的。由水承 担的部分称为孔隙水压力，它不能引起土层的压密，故又称为 中性压力，而由土骨架承担的部分则能直接造成土层的压密， 故称为有效应力；二者之和等于总应力。假定抽水过程中土层 内的总应力不变，那么孔隙水压力的减小必然导致土中有效应 力的等量增大，结果就会引起土层成比例的固结。
上海：1921-1965：中心区下沉1.76m，最大下沉2.63m。之 后回灌，逐步得到控制。
8.l 基本概念及研究意义
8.l .3 区域性地面沉降研究现状 （2）地面沉降与地裂缝的研究
★内陆盆地地裂缝：西安、太原、大同、临汾等。展布具有 明显的方向性，不受降落漏斗控制。 原因：地下水超采；活动构造。
主要在滨海平原和河流三角洲地区：上海、天津、沧州、宁 波、嘉兴、湛江、海口、台北、基隆等滨海城市；长江三角 洲的苏锡常；黄淮海平原的北京、德州、沧州、郑州、阜阳、 菏泽、邯郸；松辽平原的沈阳、哈尔滨、佳木斯等。 地裂缝：分布在第二阶梯的断陷盆地中：西安、太原、 大同、临汾等。
地面沉降
第四章地面沉降、滑坡、岩溶塌陷灾害与防治
4．1 地面沉降灾害防治
一、地面沉降的定义：指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。
二、地面沉降的原因：
（1）自然因素：①新构造运动以及地震、火山活动引起的地面沉降；②海平面上升导致地面的相对下降（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）。
自然因素所形成的地面沉降范围大，速率小。自然因素主要是构造升降运动以及地震、火山活动等一般情况下，把自然因素引起的地而沉降归属于地壳形变或钩造运动的范畴，作为一种自然动力现象加以研究。
（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；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。
人为因素引起的地面沉降一般范围较小，但速率和幅度比较大。人为因素主要是开采地下水和油气资源以及局部性增加荷载。将人为因素引起的地面沉降归属于地质灾害现象进行研究和防治。
三、地面沉降的成因机制和形成条件
（一）地面沉降的成因机制
由于地面沉降的影响巨大，因此早就引起了各国政府和研究人员的密切注意。早期研究者曾提出一些不同的观点，如新构造运功说、地层收缩说和自然压缩说、地面动静荷载说、区域性海平面上升说等。大量的研究证明，过量开采地下水是地面沉降的外部原因，中等、高压缩性粘土层和承压含水层的存在则是地面沉降的内因。因而多数人认为沉降是由于过量开采地下水、石油和天然气、卤水以及高大建筑物的超量荷载等引起的。
地质灾害(地面塌陷、地面沉降、地裂缝)
[1]固结压密沉降型:下伏土层中地下水位的降落，有效应
力的降低造成固结压密而引起地面沉降。这类地面沉降多
为区域性的，在一定条件下随沉降伴生地裂缝; [2]洞穴塌陷型：包括岩溶塌陷和地下采掘洞穴塌陷，塌陷 的范围局限于洞穴和地下洞室的影响带; [3]土壤胀缩型;
[4]构造重力扩展型:与盆地扩展和断裂活动有关.
2．岩溶的处理
(1)地基不均性的处理：参考地基处理有关部分的内容。 (2)洞隙塌滑不稳定的处理 1)结构措施
在结构措施中，应选用有利于与上部结构共同工作，并可适应小范
围塌落变位、整体性好的基础形式，如配筋的十字交叉条基筏基、箱基 等，同时采取必要的结构加强措施，如砖石结构加强圈梁设置、单层厂 房基础梁与柱连成整体，并加强柱间支撑系统等。 当洞隙深大，而两侧有可靠岩体时，可采用跨越结构，根据荷载及 跨度，可选用调整柱距，有足够支承的梁、板、拱及悬挑等方式。
五. 地面沉降与地裂缝
地面沉降与地裂缝作为地质灾害的一种灾种，区别于崩 塌滑坡，它是地面岩土体在自重应力场（或构造应力场的参 与）条件下垂向变形破坏及向深部架空或潜在空间方向的运 动。 5.1 地面沉降的分类
美国地质调查局（USGS）1999年出版的美国地面沉降 研究报告中将地面沉降按引发的原因（未考虑构造因素造成 的区域性沉降）分为:
(7)当采用桩(墩)基时，宜优先采用大直径墩基或嵌岩 桩，并应符合下列要求： 1)桩(墩)以下相当桩(墩)径的3倍范围内，无倾斜或 水平状岩溶洞隙的浅层洞隙，可按冲剪条件验算顶板稳定； 2)桩(墩)底应力扩散范围内，无临空面或倾向临空面 的不利角度的裂隙面可按滑移条件验算其稳定； 3)应清除桩(墩)底面不稳定石芽及其间的充填物。嵌 岩深度应确保桩(墩)的稳定及其底部与岩体的良好接触。
力的降低造成固结压密而引起地面沉降。这类地面沉降多
为区域性的，在一定条件下随沉降伴生地裂缝; [2]洞穴塌陷型：包括岩溶塌陷和地下采掘洞穴塌陷，塌陷 的范围局限于洞穴和地下洞室的影响带; [3]土壤胀缩型;
[4]构造重力扩展型:与盆地扩展和断裂活动有关.
2．岩溶的处理
(1)地基不均性的处理：参考地基处理有关部分的内容。 (2)洞隙塌滑不稳定的处理 1)结构措施
在结构措施中，应选用有利于与上部结构共同工作，并可适应小范
围塌落变位、整体性好的基础形式，如配筋的十字交叉条基筏基、箱基 等，同时采取必要的结构加强措施，如砖石结构加强圈梁设置、单层厂 房基础梁与柱连成整体，并加强柱间支撑系统等。 当洞隙深大，而两侧有可靠岩体时，可采用跨越结构，根据荷载及 跨度，可选用调整柱距，有足够支承的梁、板、拱及悬挑等方式。
五. 地面沉降与地裂缝
地面沉降与地裂缝作为地质灾害的一种灾种，区别于崩 塌滑坡，它是地面岩土体在自重应力场（或构造应力场的参 与）条件下垂向变形破坏及向深部架空或潜在空间方向的运 动。 5.1 地面沉降的分类
美国地质调查局（USGS）1999年出版的美国地面沉降 研究报告中将地面沉降按引发的原因（未考虑构造因素造成 的区域性沉降）分为:
(7)当采用桩(墩)基时，宜优先采用大直径墩基或嵌岩 桩，并应符合下列要求： 1)桩(墩)以下相当桩(墩)径的3倍范围内，无倾斜或 水平状岩溶洞隙的浅层洞隙，可按冲剪条件验算顶板稳定； 2)桩(墩)底应力扩散范围内，无临空面或倾向临空面 的不利角度的裂隙面可按滑移条件验算其稳定； 3)应清除桩(墩)底面不稳定石芽及其间的充填物。嵌 岩深度应确保桩(墩)的稳定及其底部与岩体的良好接触。
地裂缝
七、我国减轻地裂缝灾害损失的主要措 施
4、改进地裂区建筑物的基础形式，提高建筑 物的抗裂性能； 5、对地裂区已有建筑物进行加固处理； 6、监测防治措施（地面勘察、地形变测量、 位移测量、音频大地电场测量、高分辨率 纵波反射测量等），设置各种监测点，密 切注视地裂缝的发展动向。 • 除了上述几项外，还有许多，如在矿区开 采中，增大、增多预留保安柱，限制开采 区域等。采取这些措施，大大减轻了我国 地裂缝灾害
二、形成地裂缝的主要原因
• 地裂缝的形成原因复杂多样，地壳运 动、地面沉降、滑坡、特殊土质的膨 胀、湿陷等以及人类活动都可引起。 按地裂缝的成因，分为如下几类： 1、地震裂缝 各种地震引起地面的强烈 震动，均可产生这类裂缝。 2、基底断裂活动裂缝 由基底断裂的长 期蠕动，使岩土层逐渐开裂
3、隐伏裂隙开启裂缝 发育隐伏裂隙的 土体，在地表水或地下水的刷、潜蚀 作用下，裂隙中的物质被水带走，裂 隙向上开启、贯通而成 4、松散土体潜蚀裂缝 由于地表水或地 下水的冲刷、潜蚀、软化和液化作用 等，使松散土体中部分颗粒随水流失， 土体开裂而成。
• 地裂缝的严重危害，各级政府、部门对此 极为重视。采取的主要措施有： 1、加强了地裂区的工程地质勘察工作，一 些城市还制定了相应的条例，法规； 2、控制认为因素的诱发，采取各种行政、管 理手段限制地下水的过量开采； 3、建筑设施避让防灾（工程地质调查，一般 避让宽度不少于4-10m） 4、对已有裂缝进行回填、夯实等，并改善地 裂区土体的性质；
地面变形地质灾害-地裂缝
中部地区（黄土高原、中低山）
黄土高原湿陷、地裂缝、地面沉降塌陷灾害区； 秦岭、川鄂、横断山地区地面塌陷灾害区； 长江上游平原、云贵高原岩溶塌陷区。
西部地区（高山、高原、人烟稀少）
内蒙高原、准葛尔盆地、塔里木盆地土地砂化和盐渍化地面变 形灾害区；
天山、昆仑山地震地面变形灾害区； 大兴安岭北段山地冻融塌陷灾害区； 青藏高原山地岩土冻融、地震塌陷灾害区。
决定地裂缝活动的 性质和展布特征
决定地裂缝发 生的时间/地段 /发育程度
构造a 地裂缝成因机制框图
36
构造地裂缝——内因：
构造地裂缝大都形成于隐伏活动断裂带之上。若断 裂两盘发生差异活动导致地面拉张变形，或者因活 动断裂走滑、倾滑诱发地震影响等均可在地表产生 地裂缝。
缓慢的构造应力积累使断裂发生蠕变活动而形成地 裂缝。这种地裂缝分布广、规模大、危害最严重。
a
32
四、中国地裂缝的分布
中国地裂缝主要 是断裂构造蠕变 活动而产生的构 造地裂缝。（王 景明等，2000）
汾渭盆地、太行 山东麓平原和大 别山东北麓平原 形成了三个规模 巨大的地裂缝发 育地带。
1976年唐山大地震前后，大别山北
麓山前倾斜平原出现的大量地裂缝 主要分布在豫东南和皖西南的11个 县市，其范围南北宽近100km,东西 长约150km
如山西大同机车厂——大同宾馆的地裂 缝长达5KM。
黄土高原湿陷、地裂缝、地面沉降塌陷灾害区； 秦岭、川鄂、横断山地区地面塌陷灾害区； 长江上游平原、云贵高原岩溶塌陷区。
西部地区（高山、高原、人烟稀少）
内蒙高原、准葛尔盆地、塔里木盆地土地砂化和盐渍化地面变 形灾害区；
天山、昆仑山地震地面变形灾害区； 大兴安岭北段山地冻融塌陷灾害区； 青藏高原山地岩土冻融、地震塌陷灾害区。
决定地裂缝活动的 性质和展布特征
决定地裂缝发 生的时间/地段 /发育程度
构造a 地裂缝成因机制框图
36
构造地裂缝——内因：
构造地裂缝大都形成于隐伏活动断裂带之上。若断 裂两盘发生差异活动导致地面拉张变形，或者因活 动断裂走滑、倾滑诱发地震影响等均可在地表产生 地裂缝。
缓慢的构造应力积累使断裂发生蠕变活动而形成地 裂缝。这种地裂缝分布广、规模大、危害最严重。
a
32
四、中国地裂缝的分布
中国地裂缝主要 是断裂构造蠕变 活动而产生的构 造地裂缝。（王 景明等，2000）
汾渭盆地、太行 山东麓平原和大 别山东北麓平原 形成了三个规模 巨大的地裂缝发 育地带。
1976年唐山大地震前后，大别山北
麓山前倾斜平原出现的大量地裂缝 主要分布在豫东南和皖西南的11个 县市，其范围南北宽近100km,东西 长约150km
如山西大同机车厂——大同宾馆的地裂 缝长达5KM。
地面沉降ppt讲解
困难：
（1） 对引发地面沉降的因素掌握的不够全面； （2） 土层压缩为非线性，有塑性变形、蠕变存在； （3） 水位下降与沉降变形并不同步，存在明显的滞后； （4） 没有实现水流模型与沉降模型的真正耦合。
解决办法：充分理解地面沉降的形成机制及影响因素，在研究
垂向变形的同时还有考虑水平位移。加大监测力度，实现对地面沉 降的数值模拟。
模型的建立
地面沉降的数学模型主要有渗流模型和土体模型
渗流模型：渗流模型要求有再现地下水系统的能力，能
真实地刻画实际地下水系统中发生的物理过程，如抽水、注 水引起的系统内水压力的变化情况。
土体模型：表征土体变形特征的模型。
含水层：弹性公式s=△hγwH/E 粘性土：线性弹性模型、非线弹性 模型、流变模型
四：确定模拟期及预测期
取具有较多抽水资料及地面沉降监测数据的时期作为模拟期。
国家精品课程网上资源的可用性研究/***
模型的建立
五：模型的识别与校正
运行模型后，不断调整水文地质参数（给水度、渗透系 数、释水系数等），直到得到的模拟水位变化曲线与实 际水位变化曲线拟合较好为止。
六：地面沉降的预测
若曲线拟合较好，说明所建模型以基本符合实际情况，此 时可预测一定抽水量情况下的地面沉降情况。
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地面沉降的预防措施
由于引起沉降的原因不同，在治理不同区域的地 面沉降时，宜因地制宜，采取不同的防治措施。
（1） 对引发地面沉降的因素掌握的不够全面； （2） 土层压缩为非线性，有塑性变形、蠕变存在； （3） 水位下降与沉降变形并不同步，存在明显的滞后； （4） 没有实现水流模型与沉降模型的真正耦合。
解决办法：充分理解地面沉降的形成机制及影响因素，在研究
垂向变形的同时还有考虑水平位移。加大监测力度，实现对地面沉 降的数值模拟。
模型的建立
地面沉降的数学模型主要有渗流模型和土体模型
渗流模型：渗流模型要求有再现地下水系统的能力，能
真实地刻画实际地下水系统中发生的物理过程，如抽水、注 水引起的系统内水压力的变化情况。
土体模型：表征土体变形特征的模型。
含水层：弹性公式s=△hγwH/E 粘性土：线性弹性模型、非线弹性 模型、流变模型
四：确定模拟期及预测期
取具有较多抽水资料及地面沉降监测数据的时期作为模拟期。
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模型的建立
五：模型的识别与校正
运行模型后，不断调整水文地质参数（给水度、渗透系 数、释水系数等），直到得到的模拟水位变化曲线与实 际水位变化曲线拟合较好为止。
六：地面沉降的预测
若曲线拟合较好，说明所建模型以基本符合实际情况，此 时可预测一定抽水量情况下的地面沉降情况。
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地面沉降的预防措施
由于引起沉降的原因不同，在治理不同区域的地 面沉降时，宜因地制宜，采取不同的防治措施。
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47
2、地裂缝的危害
48
地裂缝的主要危害
• 建筑物墙体开裂。 • 地面设施破坏。 • 地下设施损坏。 • 有害气体的溢出。 • 垃圾场污染地下水。 • 农田漏水。
49
50
3、地裂缝的调查研究
• （1）地裂缝特征的调查研究 • a.几何特征 • （a）地裂缝的延伸方向。 • （b）地裂缝呈带状，段与段的关系。 • （c）地裂缝的组合特征，如雁行排
• 1966年地下水开采量增加，70年代中 期猛增。
22
23
（b）地下油气开采
• 开采油气造成地下压力亏损，引 起地面沉降。
• 如加州的长滩市的地面沉降量达 9米。我国的大庆、胜利油田都 出现地面沉降。
24
（c）人类工程
• 地面建筑物增多，负荷过重。 • 地下隧道。 • 如意大利的比萨斜塔： • 1173～1185年，建至3层，塔发生倾斜。 • 1274～1284年，建至7层，塔斜增加。 • 1350年，塔建成，塔顶偏离中心1.5m。
都有较广泛的分布。 • 主要受构造背景的影响，我国大多数
的地裂缝都与构造有关。产生在第四 纪沉积物中。
37
38
39
（2）地裂缝的成因
• a.构造成因 • 特征： • 延伸稳定，分布不受地形、岩性的影
响，可切过陡坎、阶地， • 平面上：折现状、锯齿状、雁行状排
列。 • 剖面上：近于直立、阶梯状、地堑状。
25
26
（d）新构造运动、火山喷发
• 新构造运动的沉降区。 • 如西安地面沉降区位于西安断陷区，
由构造下降占地面沉降量的3.1~7％。
• 火山喷发 • 造成地下物质亏损。
27
2、地面沉降的危害
• （1）海水入侵，滨海地下水破坏。 • （2）海岸侵蚀增加，海防投资增加。 • （3）海面上升，港口设施失效。 • （4）城市地下系统遭受破坏。如水
• d.城市洪水灾害。
• e.城市资源破坏，如淡水资源、港口 资源、土地资源等。
32
• （3）地面沉降的治理 • a.节约用水，改变水源。 • b.调整地下水开采层次，开采季节。 • c.地下水人工回灌。 • d.加工地下工程。 • e.地基加固工程。 • f.避开活动断层。
33
34
• （4）地面沉降的监测 • a.大地水准测量。 • b.地下水开采量、地下水位、地下水
压、地下水质、地下水回灌。 • c.建筑物和其它设施因地面沉降破坏
监测。 • d.预测地面沉降速度、幅度、范围和
可能的危害。 • GIS、GPS、InSAR等技术的应用。
35
二、地裂缝及其研究
1、地裂缝的成因 2、地裂缝的危害 3、地裂缝的调查研究
36
1、地裂缝的成因
• （1）中国地裂缝的分布 • 分布广泛，在西北、华北、长江流域
沉降、冻融作用、干旱作用、盐丘 作用、矿山采空等。
45
c.地裂缝的分类
• （a）成因分类 • 构造地裂缝 • 非构造地裂缝 • （b）活动强度分类 • 弱活动：<2mm/a。 • 中等活动： 2～20mm/a。 • 强活动： 20～80mm/a。 • 超强活动：>80mm/a。
46
• （c）活动方式分类 • 垂直升降： • 水平拉张： • 水平扭动： • 超强活动： • （d）活动范围分类 • 线状分布 • 片状分布
第三讲 地面沉降、地裂缝及 其研究
一、地面沉降及其研究 二、地裂缝及其研究 三、地面塌陷及其研究
1
整体概况
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概况2
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概况3
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2
一、地面沉降及其研究
1、地面沉降的成因 2、地面沉降的危害 3、地面沉降的研究与防治
如北京、保定、郑州等。 • （4）山间盆地和河流区，如西安、
太原、运城等。
5
6
7
8
9
10
（2）地面沉降的形成机制
• a.形成的地质条件
• （a）松软的第四纪沉积物
• 黏土 粉砂质黏土 黏土质粉砂
•
粉砂 细砂 粗砂
砾石
• （b）新构造运动的沉降区
11
12
13
14
b.地面沉降的致因
• （a）过量开采地下水 • 水压力降低，地层压缩，孔隙体积减
小。 • 地面沉降中心与地下水开采漏斗一致。 • 地面沉降等值线与地下水开采漏斗等
值线一致。
15
16
日本
17
18
19
上海市地面沉降
20
21
• 北京市的地面沉降（最大速率）： • 1966年以前：缓慢形成，2～5mm/a。 • 1966～1973年，加速，10mm/a。 • 1973～1981年，快速发展，50mm/a。 • 1981年以后，下沉减缓，29mm/a。
40
• （a）断裂活动引起 • 断层的缓慢蠕滑形成地裂缝，是
构造地裂缝常见的一种。
41
• （b）地震活动引起 • 地震地裂缝。形成的地裂缝规模比
较大。
• （c）火山活动引起 • 火山喷发前夕何喷发过程中形成。
42
43
44
b.非构造成因
• 特征： • 分布的方向不明显，延伸的长度较
短，剖面多呈弧形、椅状、直立。 • 主要的原因： • 膨胀土作用、黄土湿陷作用、地面
管、下水道等断裂、变形等。 • （5）地面建筑物破坏。 • （6）桥墩下沉，河流通航能力下降。
28
29
3、地面沉降的研究与防治
• （1）地面沉降原因的研究 • a.活动断层研究（遥感、物探手段）。 • b.沉积物特点研究（沉积物成因、岩性、岩
相，从立体研究，钻探、物探）。 • c.地面沉降的速率、面积，沉降量等值线。 • 沉降速度：-dH/dt=k(Po-P) • K－系数；Po－标准地下水压；P－现地下
水压
30
• d.地下水开采量，地下水位变化， 地下水位等值线。
• e.油气开采分析。 • f.地下和地面工程分析。
31
• （2）地面沉降灾害的调查研究
• a.地面建筑物的损坏，倾斜、下沉、 墙壁破裂、桥梁破坏。
• b.地下工程破坏，通讯管道、自来水 管、下水管线等变形、损坏等。
• c.海防设施的破坏和加固。
3
1、地面沉降的成因
• （1）地面沉降的状况 • 分布：地面沉降主要分布在平原、
盆地的大城市和油气开发区。 • 沉降速度：几～几十厘米/年。 • 沉降量：几米～近十米。
4
• 地面沉降分布特征： • （1）大型河流三角洲及沿海平原
区，如上海、天津、沧州等。 • （2）小型河流三角洲区，如福州、
湛江、宁波等 • （3）山前冲洪积扇及倾斜平原区，
2、地裂缝的危害
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地裂缝的主要危害
• 建筑物墙体开裂。 • 地面设施破坏。 • 地下设施损坏。 • 有害气体的溢出。 • 垃圾场污染地下水。 • 农田漏水。
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50
3、地裂缝的调查研究
• （1）地裂缝特征的调查研究 • a.几何特征 • （a）地裂缝的延伸方向。 • （b）地裂缝呈带状，段与段的关系。 • （c）地裂缝的组合特征，如雁行排
• 1966年地下水开采量增加，70年代中 期猛增。
22
23
（b）地下油气开采
• 开采油气造成地下压力亏损，引 起地面沉降。
• 如加州的长滩市的地面沉降量达 9米。我国的大庆、胜利油田都 出现地面沉降。
24
（c）人类工程
• 地面建筑物增多，负荷过重。 • 地下隧道。 • 如意大利的比萨斜塔： • 1173～1185年，建至3层，塔发生倾斜。 • 1274～1284年，建至7层，塔斜增加。 • 1350年，塔建成，塔顶偏离中心1.5m。
都有较广泛的分布。 • 主要受构造背景的影响，我国大多数
的地裂缝都与构造有关。产生在第四 纪沉积物中。
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（2）地裂缝的成因
• a.构造成因 • 特征： • 延伸稳定，分布不受地形、岩性的影
响，可切过陡坎、阶地， • 平面上：折现状、锯齿状、雁行状排
列。 • 剖面上：近于直立、阶梯状、地堑状。
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（d）新构造运动、火山喷发
• 新构造运动的沉降区。 • 如西安地面沉降区位于西安断陷区，
由构造下降占地面沉降量的3.1~7％。
• 火山喷发 • 造成地下物质亏损。
27
2、地面沉降的危害
• （1）海水入侵，滨海地下水破坏。 • （2）海岸侵蚀增加，海防投资增加。 • （3）海面上升，港口设施失效。 • （4）城市地下系统遭受破坏。如水
• d.城市洪水灾害。
• e.城市资源破坏，如淡水资源、港口 资源、土地资源等。
32
• （3）地面沉降的治理 • a.节约用水，改变水源。 • b.调整地下水开采层次，开采季节。 • c.地下水人工回灌。 • d.加工地下工程。 • e.地基加固工程。 • f.避开活动断层。
33
34
• （4）地面沉降的监测 • a.大地水准测量。 • b.地下水开采量、地下水位、地下水
压、地下水质、地下水回灌。 • c.建筑物和其它设施因地面沉降破坏
监测。 • d.预测地面沉降速度、幅度、范围和
可能的危害。 • GIS、GPS、InSAR等技术的应用。
35
二、地裂缝及其研究
1、地裂缝的成因 2、地裂缝的危害 3、地裂缝的调查研究
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1、地裂缝的成因
• （1）中国地裂缝的分布 • 分布广泛，在西北、华北、长江流域
沉降、冻融作用、干旱作用、盐丘 作用、矿山采空等。
45
c.地裂缝的分类
• （a）成因分类 • 构造地裂缝 • 非构造地裂缝 • （b）活动强度分类 • 弱活动：<2mm/a。 • 中等活动： 2～20mm/a。 • 强活动： 20～80mm/a。 • 超强活动：>80mm/a。
46
• （c）活动方式分类 • 垂直升降： • 水平拉张： • 水平扭动： • 超强活动： • （d）活动范围分类 • 线状分布 • 片状分布
第三讲 地面沉降、地裂缝及 其研究
一、地面沉降及其研究 二、地裂缝及其研究 三、地面塌陷及其研究
1
整体概况
+ 概况1
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概况3
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2
一、地面沉降及其研究
1、地面沉降的成因 2、地面沉降的危害 3、地面沉降的研究与防治
如北京、保定、郑州等。 • （4）山间盆地和河流区，如西安、
太原、运城等。
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（2）地面沉降的形成机制
• a.形成的地质条件
• （a）松软的第四纪沉积物
• 黏土 粉砂质黏土 黏土质粉砂
•
粉砂 细砂 粗砂
砾石
• （b）新构造运动的沉降区
11
12
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b.地面沉降的致因
• （a）过量开采地下水 • 水压力降低，地层压缩，孔隙体积减
小。 • 地面沉降中心与地下水开采漏斗一致。 • 地面沉降等值线与地下水开采漏斗等
值线一致。
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日本
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上海市地面沉降
20
21
• 北京市的地面沉降（最大速率）： • 1966年以前：缓慢形成，2～5mm/a。 • 1966～1973年，加速，10mm/a。 • 1973～1981年，快速发展，50mm/a。 • 1981年以后，下沉减缓，29mm/a。
40
• （a）断裂活动引起 • 断层的缓慢蠕滑形成地裂缝，是
构造地裂缝常见的一种。
41
• （b）地震活动引起 • 地震地裂缝。形成的地裂缝规模比
较大。
• （c）火山活动引起 • 火山喷发前夕何喷发过程中形成。
42
43
44
b.非构造成因
• 特征： • 分布的方向不明显，延伸的长度较
短，剖面多呈弧形、椅状、直立。 • 主要的原因： • 膨胀土作用、黄土湿陷作用、地面
管、下水道等断裂、变形等。 • （5）地面建筑物破坏。 • （6）桥墩下沉，河流通航能力下降。
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3、地面沉降的研究与防治
• （1）地面沉降原因的研究 • a.活动断层研究（遥感、物探手段）。 • b.沉积物特点研究（沉积物成因、岩性、岩
相，从立体研究，钻探、物探）。 • c.地面沉降的速率、面积，沉降量等值线。 • 沉降速度：-dH/dt=k(Po-P) • K－系数；Po－标准地下水压；P－现地下
水压
30
• d.地下水开采量，地下水位变化， 地下水位等值线。
• e.油气开采分析。 • f.地下和地面工程分析。
31
• （2）地面沉降灾害的调查研究
• a.地面建筑物的损坏，倾斜、下沉、 墙壁破裂、桥梁破坏。
• b.地下工程破坏，通讯管道、自来水 管、下水管线等变形、损坏等。
• c.海防设施的破坏和加固。
3
1、地面沉降的成因
• （1）地面沉降的状况 • 分布：地面沉降主要分布在平原、
盆地的大城市和油气开发区。 • 沉降速度：几～几十厘米/年。 • 沉降量：几米～近十米。
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• 地面沉降分布特征： • （1）大型河流三角洲及沿海平原
区，如上海、天津、沧州等。 • （2）小型河流三角洲区，如福州、
湛江、宁波等 • （3）山前冲洪积扇及倾斜平原区，