环境地质学分论-若干地质环境问题综合论述—地面沉降
地面沉降的原因分析
地面沉降的原因分析摘要关键词1.引言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。
本文阐述了地面沉降的发展现状与原因，全面的分析地面沉降的原因，以及以上海地面沉降的原因为例，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，提出面对地面沉降的防治措施与建议。
2.地面沉降的原因分析2.1地面沉降发展与现状地面沉降是指自然和人为因素作用下地面高程降低的现象。
自然因素包括地壳的升降运动、地震、火山活动、气候变化海平面上升及土体自然固结等;人为因素包括开采地下流体资源(地下水、石油、天然气)、开采地下固体矿产(金属矿、煤、岩盐等)、工程施工、灌溉(尤指黄土或泥炭土壤灌溉区)以及地表的静动荷载等。
伴随着工业革命的兴起和发展，人为因素在地面沉降中的作用日益凸显，特别是大规模持续地开发利用地下水和石油等资源，导致区域性的地面沉降迅速发展，成为地面沉降的主要影响因素。
19世纪末期，地面沉降现象已开始显露，而在20世纪初中期急速发展，并在世界各地逐步蔓延。
地面沉降已成为城市化进程中普遍存在的环境地质问题，由此导致的环境影响和社会危害日渐突出且日趋严重，成为制约社会经济可持续发展的重要地质灾害之一。
自从意大利威尼斯城最早发现地面沉降以来, 世界上已有200多个城市或地区发生了不同程度的地面沉降现象。
我国最早于1921年在上海地区发现地面沉降以来, 天津、西安、太原、苏州以及内蒙等地相继出现了地面沉降现象。
2.2地面沉降的原因2.2.1地下水资源的开采地下水资源由五个组成部分，水资源各组份的性质及其对地面沉降的影响所有的地面沉降，都是从地层中抽汲流体的结果。
因此，进一步探讨水资源各组份对地面沉降的影响。
第一部分，即因压力水头下降，水体积膨胀而增加的水量。
地面沉降和地裂缝的评估与防治 (王兰生)
Is Is
式中
DS s Dhs DS s Dhc
（6.5.3.3）
（6.5.3.4）
I s、 I c
——分别为水位升、降期的单位变形量(mm／m)； ——分别为某一时期内的水位升降幅度(m)； ——分别为相应于该水位变化幅度下的土层变形量(mm)。
D h s 、 D hc DS s、 DS c
1．预测地面沉降的前提条件 (1) 查明场地的工程地质，水文地质条件，划分压 缩层和含水层。 (2)进行室内外测试，取得抽水压密试验，渗透试 验、前期固结试验、流变试验、反复载荷试验等成果和 沉降观测资料。 2，预测地面沉降量的估算方法 (1)分层总和法计算地面沉降量粘性土及粉土层按下 式计算
S av Dp H 1 e0
uw
图中p为土层的总压力，б 为抽水前的有效应力， 为抽水 前的孔隙水压力，抽水前上述诸力处于平衡状态，即
p s uw
（8.2.2.1)
抽水后随着水压下降了 u f,土层中孔隙水压力随之下降， 颗粒间浮托力减小，但由于抽水过程中土层的总压力基本保 uf 持不变，故此下降了 的值即转化为有效应力增量。
在已知预测期的水位升、降幅度和土层厚度的情况下，土层预测沉降量按下式计算：
S s I s Dh I s' Dh H
（6.5.3.7） （6.5.3.7）
S c I c Dh I c' Dh H
DS s、 DS c
式中
——水位上升或下降 Ah(m)时，厚度为 H(mm)的土层预测沉降量(mm)
(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。
地质环境与地面沉降灾害
地质环境与地面沉降灾害地质环境在地面沉降灾害中扮演着重要角色。
地球上的地质构造和地貌特征对土地沉降产生直接影响。
本文将探讨地质环境如何与地面沉降灾害相关，并提供一些可能的解决方案。
1.地质构造与地面沉降地质构造是地球内部构造和岩石分布的总和，包括地壳、地幔和地核。
地球的地壳是由若干个板块组成的，板块之间会发生相互碰撞、推移和滑动，这些运动造成地震和地壳变形，进而引发地面沉降。
例如，位于太平洋边缘的日本地区处在板块碰撞带上，频繁的地震活动导致地面沉降现象普遍存在。
2.地貌特征与地面沉降地貌特征包括山脉、高原、盆地、河谷、海岸等自然地理景观。
这些地貌特征的形成与地壳运动、侵蚀和沉积过程密切相关。
例如，盆地通常是由地壳下陷形成的，而河流的侵蚀作用则会导致河谷地区的地面沉降。
海岸地区也容易发生地面沉降，因为海洋的侵蚀和沉积会改变海岸线的位置。
3.地面沉降灾害地面沉降灾害是指由于地质环境变化引起的地面下陷现象，对人类活动和基础设施造成威胁。
地面沉降可导致建筑物、道路和管道的破坏，甚至引发洪涝灾害。
世界各地都存在地面沉降灾害，例如印度的孟买市、中国的重庆市和美国的新奥尔良市。
4.可能的应对措施为了减轻地面沉降灾害的影响，需要采取一系列的措施。
首先，地质勘探和地形测量可以提供对地质构造和地貌特征准确的了解，从而帮助预测地面沉降的可能性。
其次，建设工程应考虑地质环境因素，并采取适当的设计措施，以确保建筑物和基础设施的稳定性。
此外，定期监测地面沉降的发生和速率也是必要的，以及时采取补救措施。
总结：地质环境是地面沉降灾害形成的主要原因之一。
地质构造和地貌特征对地面沉降有直接影响，因此了解地质环境对预测和应对地面沉降灾害至关重要。
只有通过综合利用地质勘探、地形测量和定期监测等手段，并在建设工程中采取相应的应对措施，才能有效减轻地面沉降灾害带来的损失。
通过科学的研究和合理的规划，我们有望降低地面沉降灾害造成的风险，为人类的生活和社会发展提供更加可靠的保障。
地质灾害4-地面沉降
3土的压缩指标
• 为了研究土的压缩特性，通常需要进行试 验
室内固结试验
现场原位试验（荷载试验、旁压试验）
我国《建筑地基基础设计规范》规定
3无侧向变形条件下单向压缩量计算假设
• 分层总和法 （1）、土的压缩完全是由于孔隙体积减小 导致骨架变形的结果，土粒本身的压缩可 忽略不计； （2）、土层仅产生竖向压缩，而无侧向变 形； （3）、土层均质且在土层厚度范围内， 压力是均匀分布的。
单第2含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图
图2-3-2-6 第3含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图
第4含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图
结论之一： 地面沉降体积和地下水 开采水量体积大致相当
上海市1980~1995年累积地面沉降图 年累积地面沉降图 上海市
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。
<<活动构造与灾害地质>>教案4-地面沉降
• 1、地面沉降概述 • 2、地面沉降地质灾害危险性评估范围的确定 • 3、地面沉降无监测地区地质灾害危险性的评 估方法 • 4、地面沉降监测地区地质灾害危险性的评估 方法 • 5、地面沉降对拟建工程的危害及防治措施
地面沉降的定义
地面沉降（Subsidence）:该专有名词 用于地壳表面，通常定义为地面的点 下沉到更低的水平位置。换句话说， 亦可定义为点的垂向位移，同时意味 着临近点借助于向下运动而产生横向 位移。
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。
在孔隙水承压含水层中，抽取地下水所引起的承压水位的降低，必然要使含水层本身及其上、下相对隔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山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（p w），它不能引起土层的压密，故义称为中性压力；而由土颗粒骨架承担的部分能够直接造成上层的压密，故称为有效应力（p s）；二者之和等干总应力。
地面沉降论文
地面沉降研究摘要：地面沉降是一种慢性的具有严重危害性的地质灾害，地下水的长期过量开采导致我国地面沉降灾害不断加剧，给居民的生命安全造成了巨大的威胁，给生产建设造成极大危害。
要防治地面沉降发生，必须认清其产生的根源，方能收到药到病除的效果。
本文系统的分析和论述了地面沉降的成因、危害，提出了较为科学的预防和治理的措施。
关键词：地面沉降；危害；防治措施引言地面沉降是全球普遍存在的一种地质灾害。
近年来发生的越来越频繁。
地面沉降可导致地下管道扭曲折断、道路起伏不平、码头被淹没、建筑物产生裂缝甚至倒塌等，给人类生产、建设、生活带来极大危害。
1地面沉降的成因1.1地面沉降的地质原因从地质因素来看，自然界发生的地面沉降有以下三种原因：（1）地震导致地面沉降。
（2）地表松散地层或半松散地层等在重力作用下，在松散层变成致密的、坚硬或半坚硬岩层时，地面会因地层厚度的变小而发生沉降。
（3）因地质构造作用导致地面凹陷而发生沉降。
1.2 地面沉降的人为原因地面沉降现象与人类活动密切相关。
研究地面沉降的原因时，不难发现，人为因素已远远超过了自然因素。
尤其是近几十年来，人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等地下资源，使贮存这些液体、气体和固体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低，有效力增大，从而导致地层的压密。
直接导致了今天全球范围内的地面沉降。
人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。
地面沉降主要由抽水作用形成，但又与软土层的厚度、地壳下沉，以及高层建筑等因素密切相关。
造成我国地面沉降的成因，主要是地下水的长期过量开采，同时，第四纪以来的活动断裂和构造沉降，加剧了这一灾害的发生和危害。
（1）过量开采地下水引起地面沉降。
沿海地区多沉积巨厚的松散层，其颗粒较细，结构复杂。
由于大量开采深层地下水，引起孔隙水压力降低和有效应力增大，导致含水层被压缩，颗粒接触面积增大，孔隙度减小并释水，产生弹性变形，其沉降量一般相当粘性土压缩率的15％，当含水层中的水压恢复后，骨架则复原，只形成暂时性地面沉降。
第十章 地面沉降
第一节 第二节 第三节 第四节
地面沉降
概述 地面沉降的地质环境 地面沉降机理 地面沉降的防治
第一节 概述
地面沉降：指地面高程的降低，均指地壳 地面沉降：指地面高程的降低， 表面某一局部范围内的总体下降运动。 表面某一局部范围内的总体下降运动。 特点：以缓慢的、 特点：以缓慢的、难于察觉的向下垂直运 动为主， 动为主，只有少量的或基本没有水平向的 位移， 位移，可能影响的平面范围可大至几千平 方公里。 方公里。
世界若干大城市日用水量与地面沉降
上海市地面沉降
除超量抽取地下水之外，造成近期上海地面沉降加速 的原因是多方面的：
上海地区地下水开采量在较长时间内仍将持续高水平。 上海市第四纪沉积层厚达 3 0 0多ｍ，在潜水含水层以下有 0多ｍ，在潜水含水层以下有 7个粘性土层，上部粘土层在反复抽水与回灌的加卸载过程中， 回弹效应愈来愈差，其力学性状已经发生明显变化。 长江三角洲的苏、锡、常地区和杭、嘉、湖地区地面沉降明 显，已经和上海地区地面沉降几乎连成一片，造成周边地区 与上海地区地面沉降的地面沉降的相互影响加剧。 全球海平面升高影响，上海海平面目前以每年 1.5ｍｍ上升， 1.5ｍｍ上升， 地面沉降必须考虑与海平面升高的共同影响。
第三节 地面沉降机理
主要分析因为抽汲地下液体所引起的地面沉降的 机制问题 承压水位降低所引起的应力转变及土层的压密 位于末固结或半固结疏松沉积层地区内的大城市， 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。 业及生活用水的水源。 在孔隙承压含水层中， 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、 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。 对含水层中的孔隙水压力随之而减小。
地面沉降的工程地质研究
地面沉降的工程地质研究一、概述地面沉降：指地面高程的降低，均指地壳表面某一局部范围内的总体下降运动。
特点：以缓慢的、难于察觉的向下垂直运动为主，只有少量的或基本没有水平向的位移，可能影响的平面范围可大至几千平方公里。
在某些实例中地面沉降是一种自然动力地质现象，而在多数实例中这种现象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。
近年来的研究成果表明，地面沉降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。
诱因：引起地面沉降的因素包括自然地质因素和人类工程活动因素两大类。
地面沉降可以由单一因素诱发，而在许多情况下是由几种因素综合作用的结果。
在诸因素中，人类工程活动因素常起着重要的作用。
自然动力地质因素(1) 地球内营力作用它包括地壳近期下降运动、地震、火山运动等。
由地壳运动所引起的地面下降是在漫长的地质历史时期中缓慢地进行的，其沉降速率较低，一般不构成灾害性后果。
例如我国天津地区第四纪以来的地壳年平均沉降速率约为0.17－0.2mm，近期的年平均下降速率为1－2mm。
但是在地壳沉降区内的不同地点下降速率并非完全一致，常常表现出相对不均一性。
(2) 地球外营力作用它包括溶解、氧化、冻融等作用。
地下水对土中易溶盐类的溶解，土壤中有机组分的氧化，地表松散沉积物中水分的蒸发等，均可能造成土体孔隙率或密度的变化，促进土体自重固结过程而引起地面下降。
人类活动因素人类活动因素是诱发高速率地面沉降的重要因素。
在诸多人类活动因素中对地面沉降的发生和发展关系最为密切的因素是抽取地下液体的活动。
由于各种形式的抽取地下液体而导致地面沉降的实例，几乎占当前世界范围内地面沉降全部事例的绝大部分。
由于这种情况下的地面下沉是逐渐演变的，其后果往往在已明显地表现为灾害之后才被认识，因而其危害性也最大。
抽液活动包括以下几种典型情况：(1) 持续性超量抽取地下水在松散介质含水系统中长期的、周期性的开采地下水，当开采量超过含水系统的补给资源(即动储量)限额时，将导致地下水位的区域性下降，从而引起含水砂层本身的压密以及其顶底部一定范围内饱水粘性土层中的孔隙水向含水层运移(即越流作用)。
地面沉降
地面沉降之因及我国地面沉降现状“沉默寡言”的大地因为我们的过分索取，变得不再温驯……中国科学院院士薛禹群日前在《２００４科学发展报告》中指出，地面沉降就像小孩子在不断发育，目前已经由沿海城市向大面积区域性扩展。
在华北地区，地面开裂、房屋倒塌、下水道排水不畅、水质恶化等；在沿海地区，地面下沉使风暴潮危害范围扩大，海岸向内陆侵移。
地面沉降对本来就低洼的沿海地区产生的负面效应和危害，大幅度地增加了低洼湿地面积，使耕地沼泽化。
那么，什么是地面沉降呢？地面沉降又称为地面下沉或地陷。
它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动（或工程地质现象）。
地球表面的海拔标高在一定时期内不断降低的环境地质现象叫地面沉降，是地层形变的一种形式。
地面沉降有自然的地面沉降和人为的地面沉降。
自然的地面沉降一种是在地表松散或半松散的沉积层在重力的作用下，由松散到细密的成岩过程;另一种是由于地质构造运动、地震等引起的地面沉降。
人为的地表沉降主要是大量抽取地下水所致。
地面沉降分构造沉降、抽水沉降和采空沉降三种类型。
构造沉降，由地壳沉降运动引起的地面下沉现象；抽水沉降，由于过量抽汲地下水（或油、气）引起水位（或油、气压）下降，在欠固结或半固结土层分布区，土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象；采空沉降，因地下大面积采空引起顶板岩（土）体下沉而造成的地面碟状洼地现象。
中国出现的地面沉降的城市较多。
按发生地面沉降的地质环境可分为三种模式：1、现代冲积平原模式，如中国的几大平原。
2、三角洲平原模式，尤其是在现代冲积三角洲平原地区，如长江三角洲就属于这种类型。
常州、无锡、苏州、嘉兴、肖山的地面沉降均发生在这种地质环境中。
3、断陷盆地模式，它又可分为近海式和内陆式两类。
近海式指滨海平原，如宁波；而内陆式则为湖冲积平原，如西安市、大同市的地面沉降可作为代表。
大面积的地面下沉现象。
造成地面沉降的自然因素是地壳的构造运动和地表土壤的自然压实；人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。
地面沉降的现状、成因分析及防治措施
———————————————————————作者简介:薛天祥（1990-），男，土家族，贵州遵义人，中级工程师，硕士研究生，研究方向为地质工程、水利水电工程；沈春勇（通讯作者）（1968-），男，贵州锦屏人，教授级高级工程师，工程硕士，从事水电工程地质勘察工作。
0引言随着工业化的快速发展和城镇化进程的加速，地面沉降灾害日益严重，给不同地区的人民生命和财产安全带来了威胁，使城市可持续发展受到了限制。
近年来，国内先后有近百个城市或地区发生地面沉降，形成了以长江三角洲、华北平原及汾渭断陷盆地等为代表的地面沉降典型地区[1]。
地面沉降虽不至于直接造成重大人员伤亡，但地面沉降造成建筑物下沉、地下管道破损、洪涝及风暴灾害加剧等一系列问题，给国民经济造成巨大的损失[2-3]。
目前全国已有7.9万km 2面积的地区地面沉降量累计超过20cm ，数据显示仍存在逐步扩大的可能性[4]，经沉降中心统计结果表明，天津、上海、西安、无锡、太原、沧州等地区最大沉降量已超过2m ，天津塘沽的最大沉降量已达3.1m 。
根据相关部分调查评估，地面沉降已经造成长三角地区巨大的经济损失，数额达3000亿元。
上海随着城市化进程的发展，也是地面沉降导致经济损失最多的城市，其经济损失高达2899亿元；因地面沉降的影响，华北平原产生了重大的经济损失，直接经济损失达到404.42亿元，间接经济损失达2923.86亿元，累计损失约3300亿元[5]。
目前，很多学者开展了一系列的地面沉降成因分析工作，对地面沉降问题的治理措施也有了初步成效，但并未能有效的控制其继续恶化的趋势，面对如此严峻的沉降破坏形势，日后的研究工作开展仍十分困难[3]。
因此，本文深入研究地面沉降的国内外现状，提出地面沉降的主要危害，分析其产生的原因，对研究人员开展地面沉降防治工作具有重要意义。
1现状分析地面沉降又称为地面下沉或地陷，是指在人类及自然环境的共同作用下，导致地壳表层土体出现压缩，因而出现不同区域地面标高降低的地质现象，这是难以弥补的永久性资源损失及环境破坏。
第六章-地面沉降的工程地质研究
(4)在一些地面沉降强烈的地区，伴随地面垂直沉 陷而发生的较大水平位移，往往会对许多地面和地下 构筑物造成巨大危害;
(5)在地面沉降区还有一些较为常见的现象，如深 井管上升、井台破坏，高摆脱空，桥墩的不均匀下沉 等，这些现象虽然不致于造成大的危害，但也会给市 政建设的各方面带来一定影响。
西 安 市 地 面 沉 降
长三角地面沉降
上海市地面沉降分布图
深圳市地铁二号线塌方
上个世纪90年代以来，由于采取限采、禁采地 下水和回灌地下水等措施，上海、嘉兴、宁波等 地沉降速度趋缓，但总体沉降范围却在迅速扩展。 如杭、嘉、湖的沉降正向整个平原蔓延，长江三 角洲地区的地面沉降在区域上有连成一片的趋势。
天 津 市 地 面 沉 降
经过近三百年的迅速倾斜后， 千年名塔大雁塔开始缓慢回正。 1996年，结果显示大雁塔的倾斜 度达到1010.5毫米。从1997年 开始，大雁塔向西北方向倾斜的 趋势不但得到有效遏制，而且出 现了缓慢回弹，截至2006年底， 大雁塔已向倾斜的相反方向回弹 了9.4毫米，
地面沉降工程地质分析
工程学院岩土工程与工程地质系
提要
基本概念及研究意义 地面沉降的形成机制 地面沉降的产生条件 地面沉降的防治
一. 基本概念及研究意义
地面沉降
地面沉降是指在一定的地表面积内所发生的地 面水平面降低的现象。
地面沉降现象很早就为史书所记载。作为自然灾害， 地面沉降的发生有着一定的地质原因。但是，随着 人类社会经济的发展、人口的膨胀，地面沉降现象 越来越频繁，沉降面积也越来越大。在人口密集的 城市，地面沉降现象尤为严重。现在我们研究地面 沉降的原因时，不难发现，人为因素已大大超过了 自然因素。现在的地面沉降现象与其说是自然灾害， 倒不如称之为人为祸患。
地面沉降
地面沉降1.地面沉降的定义是什么？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。
2.地面沉降有哪几种类型？地面沉降分构造沉降、抽水沉降和采空沉降三种类型。
（1）构造沉降，由地壳沉降运动引起的地面下沉现象；（2）抽水沉降，由于过量抽汲地下水（或油、气）引起水位（或油、气压）下降，在欠固结或半固结土层分布区，土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象；（3）采空沉降，因地下大面积采空引起顶板岩（土）体下沉而造成的地面碟状洼地现象。
中国出现的地面沉降的城市较多。
按发生地面沉降的地质环境可分为三种模式：1、现代冲积平原模式，如中国的几大平原。
2、三角洲平原模式，尤其是在现代冲积三角洲平原地区，如长江三角洲就属于这种类型。
常州、无锡、苏州、嘉兴、肖山的地面沉降均发生在这种地质环境中。
3、断陷盆地模式，它又可分为近海式和内陆式两类。
近海式指滨海平原，如宁波；而内陆式则为湖冲积平原，如西安市、大同市的地面沉降可作为代表。
3.地面沉降的原因？大面积的地面下沉现象。
造成地面沉降的自然因素是地壳的构造运动和地表土壤的自然压实；人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。
不同地质环境模式的地面沉降具有不同的规律和特点，在研究方法和预测模型方面也应有所不同。
另外，根据地面沉降发生的原因还可分为：（1）抽汲地下水引起的地面沉降；（2）采掘固体矿产引起的地面沉降；（3）开采石油、天然气引起的地面沉降；（4）抽汲卤水引起的地面沉降。
同时，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。
地质环境与地面沉降
地质环境与地面沉降地质环境是指地球表面的物理、化学和生物因素相互作用的结果，对地面沉降有着重要影响。
地面沉降是指由于自然或人为因素导致的地表下沉的现象。
在本文中，我们将探讨地质环境对地面沉降的影响。
一、地质构造与地面沉降地质构造是指地壳中岩石或岩层的排列、分布、结构和运动规律。
各种地质构造对地面沉降有着不同的影响。
例如，断裂带的存在可能导致地壳的错动，引起地表下沉。
另外，地震活动也会增加地面沉降的风险。
因此，对地质构造的认识和研究对减少地面沉降具有重要意义。
二、地下水开采与地面沉降地下水开采是指人类利用地下水资源的过程。
然而，长期大量地开采地下水可能导致地下水位下降，引起地表下沉。
这是因为地下水位下降后，地下水与岩层之间的支撑作用减弱，导致地壳下沉。
因此，合理管理地下水资源，限制过度开采，可以有效减少地面沉降的风险。
三、地质沉积与地面沉降地质沉积是指河流、湖泊或海洋中沉积的挥发性或可溶性物质。
这些物质在沉积过程中形成了地下层，并通过压实作用对地壳施加压力，引起地表下沉。
特别是在河口和河流冲积平原等地区，地质沉积所致的地面沉降现象较为常见。
因此，了解地质沉积的分布和特征，可以为预测地面沉降提供重要依据。
四、人类活动与地面沉降人类活动也是导致地表沉降的主要因素之一。
例如，地下开采、地下水开采、填海造地、建筑物施工等都可能对地质环境造成破坏，引发地面沉降。
特别是在城市化进程中，大量建筑物的修建对地面稳定性产生了很大的影响。
因此，合理规划和管理城市发展，采取有效措施减少地面沉降，是保护地质环境的重要举措。
结论地质环境与地面沉降之间存在密切的关系。
地质构造、地下水开采、地质沉积和人类活动都会对地面沉降产生重要影响。
为了减少地面沉降的风险，我们需要加强对地质环境的研究和认识，合理利用地下资源，减少人类活动对地质环境的破坏。
通过科学规划和管理，我们可以保护地球表面的稳定性，实现可持续的地质环境发展。
工程地质学 第七章 地面沉降的工程地质研究
1943－1969
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
开采石 油 抽 取 地 下 水
地 貌
长
江
中
三 角 洲
国
平 原
各
． 滨
海
地
平 原
地
滨
面
海 平
原
陆地面积99000平方公里，占全国的1%； 人口约7500万，占全国的6.25%； GDP约占全国的1/6； 沉降超200mm面积10000平方公里； 最大累积沉降量为0.82~2.80m。
天 津 市 地 面 沉 降
西 安 市 地 面 沉 降
西安地下水超采致大雁塔严重倾斜
上个世纪90年代以来，由于采取限采、禁采地下 水和回灌地下水等措施，上海、嘉兴、宁波等地 沉降速度趋缓，但总体沉降范围却在迅速扩展。 如杭、嘉、湖的沉降正向整个平原蔓延，长江三 角洲地区的地面沉降在区域上有连成一片的趋势。 苏锡常地区的沉降速度也在加大，苏州市自1949 年以来累计地面沉降600毫米的面积已达180平方 公里，常州43平方公里，无锡59.5平方公里。地 面沉降最严重的是上海，其次是苏锡常，再次是 杭嘉湖。40年来，上海市因地面沉降的直接经济 损失达2900亿元，其中潮损1755亿元，涝损848 亿元，安全高程损失189亿元。
沉
降
华 北
平
原
．
滨
海 平 原
山 间 盆 地 ． 河 流 平 原
地名
上海 常州 苏州 无锡 南通 嘉兴 杭州 宁波 台北 湛江 北京 天津 塘沽 汉沽 大港 沧州 太原 大同 西安
地面沉降问题的工程地质分析
1921－1987 1959－1983 1963－Leabharlann 备注开 发 地 下 水
开采石 油
抽 取 地 下 水
开采石 油 抽 取 地 下 水
主要危害
(1).沿海地区沉降使地面低于海面，受海水侵袭；
(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.
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。由于区域性地面沉降范围较广阔， 压缩层厚度与沉降范围相比较，又相对较小，因 此无论从理论或实际应用上，即可以把这类由于 抽水引起的地面沉降问题按一维固结问题处理。
在相同的条件下，超固结土层的压密量将小于正
常固结土层，同理欠固结土层的压密量则将大于 正常固结土层。
(3). 砂层与粘土层的压密在地面沉降中的相对重 要性
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。
三. 地面沉降的产生条件
二. 地面沉降的形成机制
1 承压水位降低所引起的应力转变及土层的压密 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，土中由复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。
地质环境与土地沉降
地质环境与土地沉降地质环境是指地球表面和地下物质所处的自然环境，包括大气、水体和地壳等要素。
而土地沉降则是指地面或土地表层相对海平面的下降。
地质环境是土地沉降的主要影响因素之一。
本文将探讨地质环境与土地沉降之间的关系，并详细介绍其影响机制和防治措施。
一、地质环境对土地沉降的影响地质环境对土地沉降有着重要的影响。
首先，地质背景决定了区域土地沉降的潜在风险。
比如，位于地震带的地区地壳活动频繁，存在较大的地质灾害和地震引起的土地沉降可能。
其次，地下地质构造对土地沉降的影响也很显著。
如断层活动引起的地下沉降会导致地表的下降，影响周围土地的稳定性。
此外，地下岩层的组成和含水状况也会对土地沉降产生影响。
不同类型的岩石和地下水的存在会影响土壤的稳定性，进而增加土地沉降的风险。
二、地质环境与土地沉降的影响机制1. 地质构造变动地质构造活动是导致土地沉降的主要机制之一。
地壳板块的运动和地震活动会引起地质构造的变动，导致地下岩石和土壤层发生位移、挤压或变形，从而使地表出现下陷现象。
2. 地下水开采地下水开采是引起土地沉降的重要原因之一。
当过度开采地下水时，地下水位下降，缺乏支撑的地下土层会发生压缩和塌陷，进而导致地表的下降。
这种现象在许多城市都有出现，对城市的稳定性和基础设施造成了严重威胁。
3. 岩溶发育岩溶地区土地沉降主要是由于溶蚀作用造成的。
在岩溶地区，地下溶洞和溶洞系统的发育导致地表下陷。
岩溶地区的土地沉降一般较为明显，对当地的生态环境和人类活动造成较大的影响。
三、土地沉降的防治措施针对土地沉降问题，需要采取一系列的防治措施。
以下是一些常见的方法和措施：1. 合理开采地下水资源合理开发和利用地下水资源，控制地下水位的下降速度，减少过度开采对土地沉降的影响。
建立合理的地下水开采管理制度和保护区域，推广水资源的综合利用，减少对地下水的依赖。
2. 建立地质环境监测系统建立地质环境监测系统，对地质构造、地下水位、地表沉降等进行实时监测，及时发现问题并采取相应的应对措施。
环境地质学分论--地面塌陷
地下空洞的形成，可以是自然力，也可以是人工挖掘的结果。 在可溶盐岩分布区的岩溶洞穴包括各种形态的溶洞、溶隙、管 道等。一般而言，当可溶岩岩性较纯，岩层厚度较大，出露分布广， 断层较发育、岩层较破碎时，岩溶较易发育。 岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水排泄基准面的控制，多发育 于浅部，向深部逐渐减弱。浅部岩溶洞隙由于地下水活动频繁，交 替强烈，一般连通性较好，成为塌陷物质的储集空间和运移通道。 塌陷坑与开口洞隙存在着密切的垂向对应关系。洞穴愈大，塌陷规 模也愈大；洞隙开口愈大，塌陷速度愈快。 地下井巷系统是最易引发地面塌陷的一种人工洞室。
2008年11月15日杭州地铁一号线地 面塌陷事故，造成75米的路面陷落 了15米，正在行驶的十一辆汽车包 括一辆公交车陷入坑内，17人死亡， 4人失踪。
我国东部岩溶区，铁路4010 公里，岩溶塌陷376处，近十 年间中断车1860小时，颠覆 列车3次。
3、引发矿井水患
2009年7月22日黑龙江省鸡西市鑫永丰煤矿发生采空区地面塌陷，形成面积 约3000m2、深10余米的塌坑，由于正值降雨，水与流沙大量涌入坑内，使 矿井淹没，23名当班矿工被困井下。
地面塌陷的形成条件及发生机理 岩溶塌陷的稳定性评价 地面塌陷的防治
一、概述
定义:地面塌陷是指天然洞穴或人工洞室上覆岩土体失
稳突然陷落，导致地面快速下沉、开裂的现象和过程。
地面塌陷造成的地面变形量大，变形速度快，且具有突然性，事 前往往很难准确判断发生的时间，加之，其发生过程可导致地面建筑 物开裂、倒塌，甚至整体陷落，公路、桥梁扭曲错断，农田肢解以及
(6)土体强度效应
土体吸水饱和后，土体抗剪强度降低，土拱抗塌力减小，产 生塌陷。
(7)其他效应
振动效应、 荷载效应、酸液效应
地面沉降论文
地面沉降是孔隙水承担的孔隙水压力和土骨架承担的有效应力发生变化的结果。
产生地面沉降的原因包含两个部分自然因素和人为因素。
开采地下水是产生地面沉降的人为因素，松散未固结土层的存在是地面沉降产生的自然因素。
因为地面沉降机理的复杂性，目前学术界尚未有一个完整的定论。
但是鉴于地面沉降范围广，含水层因开采地下水引起的压缩量相对于含水层厚度相比太小，可假定土颗粒间无胶结，即土颗粒间作用力忽略不计汇，，运用一维太沙基固结理论中的有效应力原理近似地解释开采地下水所引起的地面沉降演变过程，这是目前学术界普遍应用的一种理论。
土体的有效应力原理根据有效应力原理，饱和土体中任何一点的法向总应力不随着时间变化。
开采地下水之前，含水层上覆荷载由含水层骨架及水体共同承担达到平衡，随着地下水开采的增加，孔隙水压力不断减小，而上覆荷载总应力没有改变，含水层中有效应力必然会增加，即原先由孔隙水体承担的一部分荷载转而由土体骨架承担，引起土体骨架所受附加应力增大导致颗粒间孔隙缩小，含水层在宏观上表现为压缩土颗粒压缩忽略不计。
当抽取承压含水层地下水引起水位下降时，含水层的相邻弱透水层中孔隙水压力也随之减小，弱透水层也因有效应力增大而压缩，所以地面沉降总量包括含水层压缩量与弱透水层压缩量之和，。
下面对含水层组开采地下水后的应力变化进行分析。
含水层应力变化的基本规律假定含水层因开采地下水孔隙水压力下降了△H，根据有效应力原理，含水层有效应力就增加了△σ研究区域的土层概化在进行地面沉降计算之前，需要对地下各土层运用水文地质中有关含水层分类的概念进行简化。
含水层一般是指位于地下水面之下的透水层，且经常为地下水所饱和的土层。
土层按其透水性的强弱和受压情况可分为潜水含水层、弱透水层、承压含水层三种。
潜水含水层：直接与包气带相接具有自由表面的含水层。
弱透水层：在自然条件下几乎不能透水或只能透过数量很少水的土层称为弱透水层。
在某些假定理想条件下也可称为隔水层，但这种情形在自然界中是不存在的，所以此类土层称为弱透水层较为合适。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、概述
地面沉降的危害
6
一、概述
1、洪涝灾害加剧
地面沉降长期发展，使沉降中心的地面高度明显降 低，形成碟型洼地，改变了原始地表水径流条件，影 响排涝和排水管网运行能力，若遇较大洪水，积水难 排，行洪能力下降，洪涝灾害加剧。
7
一、概述 洪涝灾害加剧
苏 州 防 汛 堤 有 三 次 明 显 加 高
11
一、概述
建筑物受损
2003年2月28日因地面不均匀沉降错 断西安子午路2m粗的供水管道
2002年12月10因地面不均匀沉降错断西 安翠华南路2米粗的供水管道
12
一、概述
太 原 市
建
筑
物 受
西安大雁塔
损
无锡市
13
一、概述
太 原 市
建
江阴长泾
筑
物 受
西 安
损
长
安
路
14
一、概述
建筑物受损
15
一、概述
16
一、概述
不
均
匀
地
面 沉
建
降 加 速
筑 物
了 地
受
铁 隧
损
道
设
施
的
磨
损
17
一、概述
3、导致地下水环境恶化
地面沉降所造成的地面标高下降和积水洼地的形成， 严重影响着城市污水的排放，所造成的排污管道破坏也 使污水溢出，这都会污染地下水。在沿海地区，地面沉 降还会造成海水入侵或海水倒灌，使地下水矿化度增高， 并引起土壤盐渍化。部分内陆地区在地面沉降过程中， 劣质地下水和许多有毒、有害元素污染的地下水会随着 含水层的压密释水向淡水扩散，造成地下水水质变差。
据统计，嘉兴市平均田面高程为 2.29m，水位每增加 10mm ，淹没面 积增加 1.6 万亩。
8
一、概述
洪涝灾害加剧
2003.7.7雨后西工大沉降中心
太原市武家庄村常年积水
9
一、概述 洪涝灾害加剧
河北平原地面沉降区
宁波地面沉降区常年积水
10
一、概述
2、建筑物基础下沉、工程设施毁坏
地面沉降尤其是不均匀沉降及其引发的地裂缝，会造 成铁路的路基沉降、桥梁裂缝、沥青路面开裂、地下管道 错断、供水井井管上升、泵房报废等；特别是对标高要求 严格的堤坝、水闸、桥梁、铁路、高架道路等基础设施标 高一旦降低，将使得安全运营和维护成本增高，造成的房 屋开裂倒塌，甚至直接威胁到人的生命安全。
二、我国地面沉降现状
长 江 三 角 洲 地 面 沉 降 现 状 图
25
二、我国地面沉降现状
（ 一 九 九 六
上 海 市 地 面 累
∣
二 ○ ○ 一 年 ）
图积 沉 降 量 等 值 线
26
27
二、我国地面沉降现状
苏锡常地区至2002年 地面累计沉降量等值线图
苏锡常地区2002年 地面沉降速率图
环境地质学
Environmental Geology
分论-若干地质环境问题的综合论述 ——地面沉降
地面沉降
2
提纲
一、概述 二、我国地面沉降现状 三、地面沉降形成机理及规律 四、地面沉降的时空特征 五、地面沉降主要特点 六、地面沉降的调查与评价 七、地面沉降监测与预测 八、地面沉降防治
3
一、概述
18
一、概述 4、滨海地区风暴潮及海岸侵蚀加重
在沿海地区，地面沉降会造成海平面相对上升，风暴 潮灾害加重。地面沉降使天津市部分地区已处于海平面 以下，伴生的风暴潮灾害加剧。
19
一、概述
天津市因地面沉降受 风暴潮危害严重
海 岸 上海市因地面沉降致 灾 使防浪堤三次加高
害 加 剧
20
一、概述
根据长江三角洲、华北地区、汾渭地堑主要城市等 的研究，粗略统计，建国以来，我国地面沉降和地裂缝 造成的损失累计高达4500～5000亿元，其中，直接经济 损失累计为350～400亿元，年均总损失为90～100亿元, 年均直接损失8～10亿元。
建 筑 物 受 损
珠海西区海华新村住宅区落成仅10年，地面沉降最大达1.5m
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
0 250 500 750 1000 1250
60
94
136
456
585.94
927.05 1022.61
1148.31
28
二、我国地面沉降现状
华 北 平 原 地 面 沉 降 等 值 线 图
29
二、我国地面沉降现状
太
原
市
(1956 2000 )
4
一、概述
地面沉降灾害
《地质灾害分类分级标准（试行）》（DZ0238-2004） 定义：在自然和人为作用下发生的大面积地表高程降低，并 对社会经济和环境造成危害的地质现象或过程。
地面沉降灾害会给城市建筑物、道路交通、管道系统及给排水、防 洪等带来诸多困难。因此，城市地面沉降已被列为十大地质灾害之一。 它具有生成缓慢、持续时间长、成因复杂和防治难度大等特点，其影响 范围之广、治理难度之大远远超过了其它城市地质灾害。
21
22
二、我国地面沉降现状
到 2003 年 地 面 沉降面积已达到 93,855km2 ， 形 成长三角、华北 平原、和汾渭盆 地等地面沉降灾 害严重区。
23
二、我国地面沉降现状
图例 沉降量大于2000mm
沉降量1000~2000mm 沉降量500~1000mm
沉降量小于500mm
0 100 200 300 400 500 KM
0
大庆 哈尔滨
昆明
北京
太原大同保石定家霸庄洲晋任大州丘城衡水德天 沧州州津东唐营海
榆次
曲周
济宁
菏泽
西安运城临汾 开封
徐州
洛阳 许昌
淮北 泰州
宿州 阜阳
扬州
南 无锡 苏通州
常州
上海
湖州 嘉兴
洪湖
杭州 绍兴宁
波温岭
温州
福州 台北
广州
珠海
云林 屏东
海口
我
国
发
现
地
面
沉
降
的
台北
主
广州
云林
屏东
要
珠海 海口
城
市
24
地面沉降
定义:是指发生在较大面积的地表高程降低、地面舒缓变 形的现象和持续过程。
区别于地面塌陷、地裂缝
世界上已有 50 多个国家和地区发生了地面沉降，比较严重的国 家是美国、日本、墨西哥和意大利等。截至2011年12月我国已有 50 余个城市出现了地面沉降，长三角地区、华北平原和汾渭盆地已成重 灾区。2012年2月，中国首部地面沉降防治规划获得国务院批复。
1267.31
累计月数(月)
1500 1750
1464.61 1642.11 1789.51
2000 2250 00 2750 3000
沉降总量(mm)
2114.81 2232.71 2321.71 2390.71 2516.01 2611.91 2735.41 2816.71 2969.51
珠海西区高尔夫球场2001年11月～2003年7月沉降量与时间关系图