地面沉降工程地质研究
深圳宝安填海区地面沉降特征探讨
深圳宝安填海区地面沉降特征探讨卢薇艳;黄于新【摘要】深圳市宝安中心区为大规模填海形成,发生了多处地面沉降.通过野外地质调查和收集大量资料,在填海区建立地面沉降监测点,查明了填海范围的地质环境特征,分析了填海区地面沉降的机理和特征.产生沉降的主要因素有两个:一是土层在建筑物等外部荷载作用下产生的固结沉降,主要发生在建筑物施工期间及使用期间,作用时间相对较长;二是由于基坑降水引起附加沉降,这部分沉降主要发生在基坑开挖期间,作用的时间相对较短,一般随着基坑的回填及地下水位的恢复,沉降便基本完成.通过数学方法研究了软土的欠固结、固结和次固结沉降,其中次固结沉降为填海区软土固结过程中贡献最大.抽取地下水和大规模密集高层建筑群也是产生地面沉降的影响因素之一,但影响范围有限.【期刊名称】《城市地质》【年(卷),期】2017(012)002【总页数】4页(P46-49)【关键词】宝安中心区;填海;地面沉降;次固结;特征【作者】卢薇艳;黄于新【作者单位】深圳市地质局,深圳 518023;深圳市地质局,深圳 518023【正文语种】中文【中图分类】P642.26地面沉降是一种可由多种因素引起的地面标高缓慢降低的环境地质现象，人类活动和地质作用是造成地面沉降的主要原因，其中过量抽取地下水是最主要的原因（薛禹群等，2003；殷跃平等，2005）。
而宝安中心区近年来未抽取地下水作为生活或工业用水，其地面沉降的主要原因和机理有待查明。
宝安中心区位于深圳市西北部，珠江口东岸，地处珠三角核心，是深港穗黄金经济走廊的重要节点。
2010年3—4月，中心区多个楼盘发生地面沉降，未造成人员伤亡，但部分楼盘的地下管网因沉降损坏，接连发生爆水管事件，引起了各方对地面沉降原因和未来发展的广泛关注。
经过调查和研究表明，宝安中心区产生地面沉降的原因主要是填土及软土未完成自重固结，且主要发生于地坪、道路及绿化回填区，且沉降有进一步发展的趋势。
1.1 地理位置及地貌特征研究区位于宝安中心区东南部，东北临宝安大道，西北至碧海湾公园，东南隔湖滨西路与南山区相邻，西南面海，总面积15.58km2。
地面沉降
• 世界上地面沉降问题的发现，约始于20世纪初。 有关上海地面沉降的报导最早见于1921年，到 1965年在市区已形成了一个碟形洼地，其中心 处的最大沉降量达2.63米。 • 然而，无论是媒体的统计，还是民间的地陷地 图都难以真正对未来可能的地陷以及生命的消 逝起到足够的预防作用。这些统计和地图只是 一种民间的记忆，表达一种事后的或怀念，或 愤怒的复杂情感。铭记灾难，讲述灾难是为了 明天活得更好，更安全，然而应对莫名其妙的 地陷，有心的民间人士亦感乏力，除了记录， 他们对于明天的地陷也没有更好的办法。
地面沉降所造成的破坏和影响是多方面的，主要为区域性地面标高的 损失而引起环境恶化给工农业生产、交通运输、城市建设和人民生活 造成危害和严重的经济损失，其具体环境灾害表现如下： 在滨江或滨海区域易受河水或海水的侵袭，引起潮水、江水倒灌， 给城市、农田造成严重经济损失。地面沉降也使内陆平原城市或地区 遭受洪水灾害的频率增大、危害程度加重，尤其那些新构造盆地如江 汉盆地、洞庭湖盆地、汾渭盆地及辽河盆地等。 对城市公共设施、交通运输、港口码头及水利设施的损害。例如 城市中下水管道变形排水能力下降，河道桥下净空减小通航能力降低， 既有河、海堤坝或防洪墙防洪、潮的能力降低，道路设施破坏，港口 码头失效货物装卸能力下降等。 地面沉降的不均匀往往使地面和地下建筑遭受巨大的破坏，危及 稳定、安全。如建筑物墙壁开裂、高楼脱空并使桩基产生负摩阻力， 深井井管上升、井台破坏，桥墩不均匀下沉、自来水管弯裂漏水等。
采地下水而逐渐加剧。1972—1983年，最大累计沉降量777毫米， 年平均沉降量30—70毫米的沉降中心有5处。1983年后，西安市 地面沉降趋于稳定发展，部分地区还有减缓的趋势。到1988年 最大累计沉降量已达1.34米，沉降量100毫米的范围达200平方 公里。
蚌埠地面沉降工程地质条件分析
蚌埠地面沉降工程地质条件分析郑涛【摘要】在充分收集、利用以往地质工作成果的基础上,通过分析蚌埠地区工程地质条件,对蚌埠地区土体压缩层的划分和特征进行了阐述,分析了土体物理力学性质,根据砂性土体的压缩性计算出最大沉降量。
通过计算,固镇、五河中层砂层沉降量分别为0.8和5.0cm,深层砂层沉降量分别为8.5和16.2cm,均属于轻度沉降。
砂层压缩沉降是一个较长期的过程,目前通过高程测量在固镇西北部发现有轻微地面沉降,沉降量最大仅为3.7cm。
【期刊名称】《资源信息与工程》【年(卷),期】2018(033)006【总页数】2页(P100-101)【关键词】地面沉降;工程地质条件;砂层沉降量;蚌埠【作者】郑涛【作者单位】[1]安徽省地质环境监测总站,安徽合肥230001;【正文语种】中文【中图分类】P6421 土体压缩层的划分在第四纪和新近纪土体中，天然孔隙比、压缩系数、固结速率等物理力学指标与地面沉降有着密切的联系，一般随深度增加，黏性土体压缩性降低，而砂性土体的密实程度增加。
根据地质时代、岩性组合及有关土体力学性质，将工作区淮河以北20～30 m以深、150 m以浅的土体划分为4个工程地质层组和8个压缩层，详见表1。
表1 工程地质层组及压缩层划分表时代岩组层组压缩层代号名称代号名称第四系上更新统颍上组(Q3p)C1第一可塑状粉质黏土工程地质层组A1上层粉质黏土压缩层中更新统临泉组(Q2p)C2第二可塑-硬塑状粉质黏土、粉细砂土工程地质层组B2A3中层粉细砂压缩层中层粉质黏土压缩层下更新统蒙城组(Q1m)C3第三硬塑状黏土、粉质黏土夹粉细砂土工程地质层组A4中层黏土、粉质黏土压缩层新近系明化镇组(N2m)C4第四硬塑状黏土与细砂、中细砂互层工程地质层组B5深一含粉细砂压缩层A6深层上部黏土压缩层BA7深二含细砂、中细砂夹黏土压缩层A8深层下部黏土压缩层2 土体压缩层特征2.1 第一工程地质层组——可塑状粉质黏土工程地质层组(C1)该地质层由上更新统颍上组(Q3p)及部分中更新统临泉组(Q2p)的粉土及粉质黏土组成，夹粉细砂、粉土，底板埋深14～20 m，厚度10～20 m。
第九章-地面沉降
在三层结构及天然状态(zhuàngtài)下，如果下部承压含水 层中的承压水位与上部潜水含水层的水位相一致，
【图9-9】
承压水位下降引起的地面沉降—机制(jīzhì)分析
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由于透水性能的显著差异，上述孔隙水压力减小，有 效应力相应增大的过程，在砂层和粘土层中的表现是 截然不同的。在砂层中这一过程基本上可志着固结进 展程度的应力转换(zhuǎnhuàn)线逐渐地向最终边界线坝
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持续开采，导致地下水继续降低，如1 部分(bù fen)停止开采，水位缓慢上升，如2 、 3、4
完全停止开采，恢复到最初状态，如5
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地面沉降(dì miàn chén jiànɡ)的机制。其它多层结构(甚至多 层抽水)类型的沉降，但基本机制仍然是相同的。
—机制分析 承压水位下降引起的地面沉降(dì miàn chén jiànɡ)
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土体压缩是——土颗粒(kēlì)距离重排，孔隙减小以及土 颗粒(kēlì)重排
在天然应力条件下，由于地质结构的不同，抽水所引 起的土层中孔隙水压力及有效应力的变化，可有不同模
式，[图9-8] 以三层结构条件下单层抽水的情况为例，对抽水过
程中土层中应力的转变及土层的固结问题进行具体分 析。
—机制分析 承压水位下降引起的地面沉降(dì miàn chén jiànɡ)
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概述(ɡài shù)
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岩溶地面塌陷地质灾害成因及防治措施研究
岩溶地面塌陷地质灾害成因及防治措施研究本文结合紫金县某村庄发生地面沉降及地面塌陷的实际情况，探析岩溶地面塌陷的原因，并在深入分析原因的基础上提出了相关的防治措施。
标签：岩溶地面塌陷防治措施1工程概况2013年5月7日，某村庄发生地面沉降局部地面塌陷，对房屋墙体产生不同程度的破坏，居民房屋地面、墙面产生不同程度的裂缝，地面产生不同程度下陷。
2010年5月，在地面沉降点附近，发生两处地面塌陷，塌陷坑长约5m，宽约5m，深约5m。
2012年4月，又发生两处地面塌陷，一处塌陷坑长4.5m，宽3.6m，深5.1m，另一处塌陷坑长4m，宽3.6m，深4m。
2012 年10 月，发生地面塌陷，塌陷坑长16m，宽10m，深30m。
2地面塌陷发生的环境地面塌陷区属第四系覆盖型石灰岩地带，地势较开阔、平坦。
地面塌陷及沉降发生地段，为养殖螺旋藻及养鳗厂附近。
地面塌陷区域及周边出露地层为：（1）第四系联圩组（Qhl）：岩性为粉质黏土、砂砾石层。
厚度变化较大，粉质黏土厚度2.4～3.0m，砂砾石层厚度在6.0～30.0m 之间。
（2）石炭系上统壶天群（C2h）：属石炭系上统壶天群，岩性主要为灰岩、细晶灰岩，底部为白云岩、白云质灰岩。
灰岩溶洞与溶蚀裂隙发育，利于地下水渗入，储存与运移。
上覆第四系松散层。
3地面塌陷区域地下水开采现状地下水开采主要有居民生活饮用水、养鳗场、螺旋藻养殖基地用水等。
（1）居民生活饮用水：塌陷区附近居民约有5770 人，按每人用水量0.15m3/d3，则居民生活饮用水用水量为866m3/d。
（2）养鳗场用水：采用四口机井开采地下水，从2010年8 月至今2014年6月，开采量为1336 m3 /d，之前开采量为现在的三倍，计4008m3/d。
（3）螺旋藻养殖基地：有五口机井开采岩溶地下水，地下水开采量平时为943m3 /d，每月最大开采量1716m3/d。
地下水开采总量为866+4008+943=6760m3/d。
南京河西地区地面沉降研究
南京河西地区地面沉降研究张涛;常永青;武健强【摘要】针对南京河西新城建设过程中出现的严重地面沉降问题,开展了系统性的监测和地质条件分析研究.该地区属长江与秦淮河共同冲积形成的漫滩地质环境,第四系上部淤泥质粘土十分发育,其孔隙率高,压缩性强,对工程活动敏感,是地面沉降的主要贡献层位.通过综合各类数据资料分析,认为本区地面沉降是在不良工程地质环境下进行大规模城市建设所导致的结果.基于本地区地面沉降易发性和对经济社会危害的强弱分析,进行了河西地区地面沉降的风险评价,对防治地面沉降,保障城市发展提出了对策建议.【期刊名称】《城市地质》【年(卷),期】2017(012)002【总页数】7页(P23-29)【关键词】地面沉降;灾害;风险;江漫滩;南京【作者】张涛;常永青;武健强【作者单位】南京市规划局,南京 210006;南京市规划局,南京 210006;江苏省地质调查研究院,南京 210049【正文语种】中文【中图分类】P642.26地面沉降是一种常见的地质灾害现象，其主要危害是地面高程损失，进而引起防洪能力下降，地面渍涝增多，建筑、市政管线设施被损坏。
按其成因可分为采水型和建筑荷载型，采水型是指由于超量开采深层地下水引发的地层压缩，其影响范围极广，危害极大，如墨西哥城、美国德克萨斯州和亚利桑那州等地、我国的长三角平原和华北平原，国内外学者对此展开了广泛而深入的研究（张阿根等，2002；薛禹群，2003；袁铭等，2016）。
建筑荷载型指由于工程建设使地基所承受的附加应力增加而发生固结压缩，也称之为工程性沉降（唐益群等，2007；王媛媛等，2009；徐丽雯等，2015 ）。
工程性沉降因关系到工程建设的安全，受到建设者们的高度重视，施工中要进行精确测量和计算，但都只限于具体的建设项目进行讨论（柏仇勇等，2001；章昕等，2008；王庆等，2014；谭新根，2015）。
对于一个建筑密集的新兴城市，因地面建筑荷载叠加引发的区域性沉降则是城市管理者们所要考虑的问题。
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。
地面沉降的研究
地面沉降的研究牛正军【摘要】The paper introduces the reason and mechanism of the ground subsidence, the calculating forecasting model, the inspection technical measures and the prevention measures, has the factual summary of the inspection forecasting and prevention measures, so as to direct the correct forecasting of the ground subsidence and adopt reasonable prevention measures.%系统介绍了地面沉降产生的原因机理、计算预测模型,监测技术手段以及防治措施,并对监测预报以及防治措施进行了较具体的总结,以指导正确预测地面沉降,从而采取合理的预防措施。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)023【总页数】3页(P76-78)【关键词】地面沉降;机理;计算预测模型;防治措施【作者】牛正军【作者单位】安徽省化工设计院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TU4330 引言地面沉降是人为的或自然的因素作用下，由于地壳表层土体受力压缩导致的区域性地面标高整体下降的一种环境和地质现象，是一种无法补偿的永久性环境破坏和资源损失［1］。
地面下沉将引起一系列的危害，如道路、房屋开裂，基础设施遭到破坏及地下水资源恶化等。
根据长江三角洲、华北地区等的研究，据统计，建国以后，仅地面沉降及地裂两项造成的经济损失就达4 500亿元～5 000亿元人民币。
包括直接经济损失350亿元～400亿元人民币，年均损失90亿元～100亿元人民币，年均直接经济损失8亿元～10亿元人民币［2］。
滨州市地面沉降现状简析及其防治措施
滨州市地面沉降现状简析及其防治措施地面沉降是环境地质研究的主要内容之一，本文通过对滨州市地下水降落漏斗区地面沉降观测数据进行综合研究，并结合全区的地下水下降情况，对地面沉降的防治措施提出几点参考意见。
标签：地下水降落漏斗地面沉降防治地面沉降是一种由人类工程经济活动引发的地质灾害，是自然和人为因素综合影响的结果，一旦产生必将给城市建设带来严重的影响和危害。
1深层地下水降落漏斗区地面沉降现状滨州市从上世纪60年代末开始大量开采深层地下水，至本世纪初形成了以滨城和博兴为中心的两个地下水降落漏斗。
滨州市地面沉降测量工作于2005年展开，首先在深层地下水开发利用较高的滨城和博兴布设了一纵两横三条剖面。
对滨州多年的地下水水位动态监测数据及地面沉降监测资料综合分析发现，沉降量的大小变化与水位埋深值的变化是基本一致的。
因此确定深层地下水的过度开发利用是引起地面沉降的主要因素。
根据2008年及2012年复测结果（图1、图2）可以看出，所有观测点均有不同程度的下降，年平均下降幅度27.4mm，地面沉降的范围从城市逐渐延伸到农村，并形成了城乡连为一体的片状分布。
其中以博兴县城为中心（JQ59）的沉降区，87个月累计沉降量-432mm，平均年沉降速率-59.6mm，比05～08年之间的年沉降速率增大了5.2mm/a，该沉降区已与东边的广饶沉降区连为一体，被-200mm沉降线包围；滨州市滨城区为中心（B29）的沉降区，87个月累计沉降量-361mm，平均年沉降速率-49.8mm，比05～08年之间的年沉降速率57.8mm减缓了8mm/a。
从地理方位上来看，博兴县城东部的沉降量大于西部，南部的沉降量大于北部（见图2～3）。
2滨州市地面沉降现状推测根据地面沉降影响因素和形成机制分析，深层地下水水位降低引起土层压密固结，是导致区内地面沉降的主要因素。
区内存在这不同程度的地下水和石油、天然气的开采活动。
以上区域的地质条件与滨城区和博兴县相似，目前虽未进行实地测量工作，但根据工程地质类比法，这些区域毫无疑问也会产生不同程度的地面沉降，只是由于这些地方远离人口密集地带，地面沉降带来的危害尚不明显，尚未引起人们的高度重视而已。
地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷
2. 非构造成因
不同地区由于其地质结构与影响因素不同，导致其地 面沉降的范围与沉降速率不同。一般而言，地面沉降 的面积较大，沉降速率多在80mm/a以上。
二、分布特征
分布：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。
我国的地面沉降区
大型河流三角洲及沿海平原区（上海、天津、 沧州等） 小型河流三角洲区（福州、湛江、宁波等） 山前冲洪积扇及倾斜平原区（北京、保定、郑 州等） 山间盆地和河流区（西安、太原、运城等）
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。 1966年地下水开采量增加，70年代中期猛增。
2. 地下油气开采
开采油气造成地下压力亏损，引起地 面沉降。
三、形成机制
（一）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
地面沉降的地质环境
近代河流冲积环 境模式
近代三角洲平原 沉积环境模式
断陷盆地沉积环 境模式：临海式 断陷盆地；内陆 式断陷盆地
（二）地面沉降的致因
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。
3. 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。
4. 新构造运动、火山喷发
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。
不良地质—地面沉降的原因及特点(工程地质课件)
地面沉降的形成机制
➢ 地面沉降的形成机制 ➢ 2 土层的性质及其变化与地面沉降的
关系
➢ 在相同的条件下，超固结土层的压 密量小于正常固结土层，欠固结土层 的压密量大于正常固结土层。
➢ 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。
不良地质作用之
地面沉降
地面沉降
➢ 基本概念及产生原因 ➢ 地面沉降的形成机制 ➢ 地面沉降的产生条件 ➢ 地面沉降的危害及防治
地面沉降概念和特点
地面沉降概念和特点
➢ 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。
➢ 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。
➢ 上海采取控制地下水开采和地下水人工回灌两 大措施，使上海地面沉降从历史最高的年沉降量 110毫米，下降至目前的年沉降量10毫米左右。
小结
➢ 了解地面沉降的产生原因 ➢ 理解地面沉降的形成机制 ➢ 分析地面沉降的产生条件 ➢ 明确地面沉降的危害及防治
地面沉降的形成机制
➢ 地面沉降的形成机制
➢ 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。（土的固结理论）
基于DInSAR数据的地面沉降研究
DInSAR数据的地面沉降研究——西班牙穆尔西亚市土体参数识别和地面沉降预测[西班牙] R. Tomás, G. Herrera b, J. Delgado a等田芳译；冯翠娥、段琦校译地面沉降是世界上很多地区都遭受的一种灾害，每年都会引起巨大的经济损失。
穆尔西亚市（Murcia）位于西班牙东南部，从上世纪90年代就受到地面沉降的影响。
本文利用永久散射体干涉测量（PSI）技术对含水层过度开采引起的地面沉降进行了遥感监测。
特别是，相关像元分析技术（Coherent Pixels Technique，简称CPT）已经应用到ERS和ENVISAT卫星获取的SAR图像上。
利用1993～1995年的CPT位移时间序列对提出的一维沉降模型进行参数识别。
因此，CPT时间序列已经成功地用于获取土体的物理参数。
然后利用该模型预测了1993-2007年间的变形。
通过比较模型预测值与1995～2007年间实际的沉降时间序列，发现平均绝对误差为3.2±2.5 mm。
尽管使用的这个一维模型是简化的，但是研究结果显示了CPT获取的位移信息在识别与验证因地下水过度开采引发的地面沉降数值模型中的有效性，能够用来预测未来水位下降时的含水层响应。
1 简介含水层过度开采引发的地面沉降灾害正影响着我们的社会。
很明显的现象就是，大面积地区的地面在多年内持续出现几毫米甚至几米的垂向位移。
沉降问题对于城市地区而言是非常重要的一个问题，因为它能够破坏基础设施，引发严重的经济损失。
据估计，全世界有150多个城市出现了因地下水过量开采而引发的严重的地面沉降问题（Hu等，2004）。
一些熟知的例子包括意大利波河平原（Po Valley），墨西哥城，美国羚羊谷、圣塔克拉拉谷（Santa Clara Valley）和圣约魁谷（San Joaquin Valley），泰国曼谷以及中国上海。
在西班牙东南部的大城市，因地下水过量开采而引发的地面沉降已经造成5000多万欧元的损失，在1992~1995年旱期之后产生了严重的社会影响（Martínez 等，2004）。
地面沉降地质现象
地面沉降地质现象
地面沉降是指土壤或地面层在地震、海平面上升、地下水抽取或地质活动等内外力作
用下，沉降或降低高度的现象。
地面沉降现象可能是慢性的，比如某些地区的自然沉积；
也可能是急性的，比如污水管道破裂、洪水淹没等。
地面沉降现象开始于两个基本原因：一是人为原因，包括未能正常运作的基础设施
（如下水管道、排水系统、沉降管道等）、非法的建筑和稳定性差的土地补偿；二是自然
原因，包括地下水抽取、地震、地质作用、岩溶地区冲刷和施工过程中破坏地层等。
地面沉降影响城市和乡村的各种建筑、基础设施和地下设施的稳定性、可靠性和安全性，比如建筑物的倾斜、地下铺设管道的泄漏、交通设施的损害以及沉降后易受洪水淹没
的区域扩大等。
此外，地面沉降也对环境产生影响，如水文循环、树木、植被和野生动物
的生存和生长受到不同程度的损害等。
为了对地面沉降现象进行建模和预测，需要对各种地质和环境因素进行研究，比如岩
土工程地质、水文地质、地下水研究、基础设施建设、城市和区域发展等。
基于详细的地
质和环境数据，可以使用各种地面沉降模型，如数字高程模型（DEM）、地质地球物理模型、地质信息系统（GIS）模型、水文模型等。
为预防和处理地面沉降问题，可以通过采取土地征收、植树造林以增强根系、调整暴
雨排水系统、提高地下水位、通过常识化的建筑与基础设施规划来减轻地面沉降效应。
完整版环境地质学第十讲地面沉降
四、地面沉降的主要特点
? 区域易发性 ? 时间累进性 ? 过程渐变性 ? 成因复杂性 ? 难以逆转性
中国地质大学环境学院 School of Environmental Studies-CUG
区域易发性
多见
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一、概述
地面沉降的危害
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一、概述
洪涝灾害加剧
苏 州 防 汛 堤 有 三 次 明 显 加 高
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。
二、我国地面沉降现状
太
原
市
累 (19计56
～
地 面
200沉0
降
)年
等 值
线
图
中国地质大学环境学院 School of Environmental Studies-CUG
大同市累计地面沉降等值线图 (1988～1993年)
三、地面沉降的形成机理及规律
? 饱水多孔介质的失水压密原理
太沙基有效应力原理
（3）开采布局的影响
Q
Q=Q1+Q2+Q3
Q1
Q2
Q3
图12 不同的开采布局对地面沉降的影响
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三、地面沉降的形成机理及规律
? 地层对地面沉降的影响
（1）地层岩性的影响
《中国北方岩溶塌陷》地面沉降-岩溶-中国
《中国北方岩溶塌陷》地面沉降岩溶中国一、北方岩溶塌陷现象概述中国北方地区，尤其是华北、东北等地，近年来频繁出现岩溶塌陷现象。
这些塌陷事件不仅给当地居民的生活带来困扰，还对农业生产、基础设施建设造成严重影响。
岩溶塌陷，作为一种地面沉降现象，其主要原因是地下水资源的过度开发和地质结构的特殊性。
二、岩溶塌陷的形成原因1. 地下水过度开采北方地区地下水资源丰富，长期以来，地下水成为当地居民生活和农业生产的主要水源。
然而，随着人口增长和经济发展，地下水开采量逐年上升，导致地下水位持续下降。
当地下水水位低于岩溶洞穴顶部时，洞穴上方岩土体失去支撑，从而引发岩溶塌陷。
2. 地质结构特殊性北方地区地质结构复杂，岩溶地貌广泛分布。
岩溶洞穴、地下暗河等地质现象为岩溶塌陷提供了条件。
当地下水水位下降，岩溶洞穴内的空气压力减小，导致洞穴上方岩土体发生塌陷。
三、岩溶塌陷的危害1. 破坏基础设施岩溶塌陷会导致地表建筑物、道路、桥梁等基础设施受损，严重时甚至引发交通事故。
塌陷还会影响地下管线、光缆等设施的正常运行。
2. 影响农业生产岩溶塌陷会导致农田裂陷、灌溉设施损坏，进而影响农作物产量和农民收益。
3. 恶化生态环境岩溶塌陷会破坏地表植被，加剧水土流失，导致生态环境恶化。
四、防治措施及建议1. 加强地下水资源管理政府应加大对地下水资源的管理力度，合理规划地下水开采，确保地下水资源的可持续利用。
2. 实施地质勘察在岩溶发育地区，开展地质勘察工作，查明岩溶洞穴、地下暗河等地质现象，为防治岩溶塌陷提供科学依据。
3. 加强监测预警建立健全岩溶塌陷监测预警体系，及时发现潜在塌陷隐患，为防治工作提供信息支持。
4. 采取工程措施针对已发生的岩溶塌陷，采取回填、加固等工程措施，减轻塌陷带来的危害。
5. 提高公众意识加强岩溶塌陷防治知识的宣传普及，提高公众对岩溶塌陷的认识，增强防范意识。
五、案例分析：某北方城市的岩溶塌陷事件2019年，某北方城市发生了一起严重的岩溶塌陷事件，造成数栋居民楼倾斜、道路中断，直接经济损失达数千万元。
土木工程知识点-地面沉降的原因是什么？
土木工程知识点-地面沉降的原因是什么？
地面沉降的原因有两种，一种是地质原因，另一种是人为原因造成的。
一、地面沉降的地质原因
从地质因素看,自然界发生的地面沉降大致有下列三种原因: (1)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。
(2)因地质构造作用导致地面凹陷而发生沉降。
(3)地震导致地面沉降。
二、地面沉降的人为原因
地面沉降现象与人类活动密切相关。
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。
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,使贮存这些固体、液体和气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效应力增大,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超量开采,同时,第四纪以来的的活动断裂和构造沉降,加剧了这一灾害的发生和危害。
有人认为建立新形式的标准化始走向建筑和谐的唯一道路，并且能用建筑技术加以成功地控制．而我的观点不同，我要强调的是建筑最宝贵的性质是它的多样化和联想到自然界有机生命的生长．我认为着才是真正建筑风格的唯一目标．如果阻碍朝这一方向发展，建筑就会枯萎和死亡．要使建筑结构适合于环境，要
注意到气候，地位和四周的自然风光，在结合目的来考虑的一切因素中，创造出一个自由的统一的整体，这就是建筑的普遍课题，建筑师的才智就要在这个可提到完满解决上体现。
国内外地面沉降现状与研究
国内外地面沉降现状与研究摘要:系统地介绍了国内外地面沉降的现状、引起沉降的原因、地面沉降的机理和地面沉降灾害预测与监测。
特别针对上海地区随着大规模的城市建设产生的由工程环境效应引起的地面沉降及其监测与研究做了阐述。
关键词:地面沉降;地质灾害;工程环境效应0、引言地面沉降是在自然和人为因素作用下,由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象,是一种不可补偿的永久性环境和资源损失。
地面沉降具有生成缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大等特点,是一种对资源利用、环境保护、经济发展、城市建设和人民生活构成威胁的地质灾害。
地面沉降是我国乃至世界范围较为普遍的地质灾害,对社会经济的可持续发展影响巨大。
1、地面沉降现状第 1 页1.1、国外地面沉降现状现有文献资料表明,1891年墨西哥城最早记录地面沉降现象,但当时由于地面沉降量不大,危害也不明显[1],所以没有引起人们的重视。
目前平均沉降量达到0.3cm/a,最大累计沉降量超过7.5m,有的地区甚至超过15m。
日本于1898年在新泻最早发生地面沉降,至1958年地面沉降速率达530mm/a,1952-1956年新泻是日本地面沉降最严重的地区。
日本产生严重地面沉降的城市或地区还有东京、大阪和佐贺县平原,其它地区还有名古屋、川崎、山口、尼崎及西宫等[2]。
上个世纪意大利的Ravenna地区发生了大面积的地面沉降[324]。
起初沉降不大,每年数毫米;第二次世界大战后,由于过度抽取地下水,以每年110mm的沉降量剧增。
美国于1922年最早在加州萨克拉门托SanJoaquin流域发现沉降,1920-1969年地下水位下降达137m,累积地面沉降达2.6m,影响范围9100km2。
至20世纪70年代初期,美国已有37个州因开采地下流第 2 页体而产生的不同程度的地面沉降现象;至1995年,美国50个州均有地面沉降发生[5]。
据统计[6],目前世界上已有60多个国家和地区发生地面沉降,包括美国、中国、日本、墨西哥、意大利、泰国、英国、俄罗斯、委内瑞拉、荷兰、越南、匈牙利、德国、印度尼西亚、新西兰、比利时、南非等。
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地面沉降工程地质研究一、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)(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)。
在渗流的动水压力和土层孔隙水排出所相当之附加有效应力作用下，粘土层发生压密固结，从而综合影响导致了地面沉降。
(2) 开采石油开采石油是人工抽取地下液体的另一种重要形式，在某些埋藏较浅的半固结砂岩含油层中，抽取石油可引起砂岩孔隙液压的下降，未完全固结的砂岩在上覆岩层自重压力作用下继续固结，引起采油区地断下降。
典型实例是美国长滩威明顿油田，该地区含油气层位于地下600－1500m深度内，自1926－1968年期间共钻2800口油井，采出油气5.2×109m3，其地面总沉降量达9.0m，使油田设施遭到严重破坏。
经向油层注水(1.75×105m3／d)后沉降停止并有少量地面回弹。
(3) 开采水溶性气体日本新隅因开采水溶性天然气——甲烷而持续地大量抽水，导致开采层地下水位下降及含气层的压缩，产生了大幅度的地面沉降。
自l9世纪末以来，随着世界范围内人类工程活动强度和规模的不断增大，在许多具备适宜的地质环境的地区陆续出现了地面下沉现象。
在诸多实例中由于人类抽取地下液体的工程活动而引起的地面沉降的情况最为普遍。
意大利的威尼斯城是最早被发现因抽取地下水而产生地面沉降的城市。
之后，日本、美国、墨西哥、中国、欧洲和东南亚一些国家中的许多位于沿海或低平原上的城市地区，由于抽取地下液体的工程活动，均先后出现了较严重的地面沉降问题。
表10-1列出了世界各典型地面沉降地区的沉降量值、速率、诱发因素及已采取的治理措施等一般概况。
国名地点沉降面积（km2）最大沉降速率（cm/a）最大沉降量（m）发生沉降的主要时间备注州或省市具体地点日本东京江东及城北工业区29019.5 4.231892－1968开发地下水大阪16.3 2.81925－1968九州佐贺县白石平原88201954－1965尼崎 3.1美国加州圣克拉拉流域60021 3.901915－1967圣华金流域900046.08.551935－1968洛斯贝诺斯－开脱尔曼市233040 4.88－1955邱拉里华兹科＞30 3.961926－1954长滩市威明顿油田327191926－1968开采石油内华达州拉斯维加斯50011935－1963抽取地下水亚利桑那州凤凰城31031952－1970得克萨斯州休斯顿－加尔维斯顿100001－21943－1969路易斯安那州巴吞鲁日5000.31934－1965墨西哥墨西哥城7560427.51890－1957意大利波河三角洲80030＞0.251953－1960开采石油中国上海天津台湾市区及郊区台北盆地730010.121.622.6671.761.701921－19871959－19831963－抽取地下水表10-1 世界各地地面沉降概况由于地面沉降与人类工程活动有着直接的联 由于地面沉降与人类工程活动有着直接的联系，它常常产生于具备了特定地质环境的工业化和城市化地区，给这些地区的社会经济发展、城市建设、环境保护和人类生活带来危害。
地面沉降是由多种动力地质因素特别是人类活动因素所引起的工程动力地质作用。
这种作用的后果无论对城市环境或各种类型工程建筑物的稳定都是不利的。
该问题的严重性已愈来愈引起有关学科专家的重视。
因而近年来人们已把地面沉降问题列为工程地质学及环境地质学的重要课题加以研究。
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.(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。
降降上个世纪上个世纪上个世纪909090年代以来，由于采取限采、禁采地年代以来，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，苏州市自常地区的沉降速度也在加大，苏州市自194919491949年以来年以来累计地面沉降累计地面沉降600600600毫米的面积已达毫米的面积已达毫米的面积已达180180180平方公里，常平方公里，常州4343平方公里，无锡平方公里，无锡平方公里，无锡59.559.559.5平方公里。
地面沉降最严平方公里。
地面沉降最严重的是上海，其次是苏锡常，再次是杭嘉湖。
重的是上海，其次是苏锡常，再次是杭嘉湖。
404040年年来，上海市因地面沉降的直接经济损失达来，上海市因地面沉降的直接经济损失达290029002900亿亿元，其中潮损元，其中潮损175517551755亿元，涝损亿元，涝损亿元，涝损848848848亿元，安全高程损亿元，安全高程损失189189亿元。
亿元。
北京供水三分之二来自地下水。
近年来，由于北京供水三分之二来自地下水。
近年来，由于地下水的超量开采，北京平原地面沉降呈快速增加趋势。
到目前为止，在东郊八里庄—大郊亭、东北郊来广营、昌平沙河—八仙庄、大兴榆垡—礼贤、顺义平各庄等地已经形成了五个较大的沉降区，沉降中心累计沉降量分别达到中心累计沉降量分别达到722722722毫米、毫米、毫米、565565565毫米、毫米、毫米、688688688毫毫米、米、661661661毫米、毫米、毫米、250250250毫米。
最严重的地方，地表还在毫米。
最严重的地方，地表还在以每年以每年202020至至3030毫米的速度下沉。
由于地面沉降，北毫米的速度下沉。
由于地面沉降，北京城市基础设施受到一定程度的损害。
在部分沉降区发现工厂、居民区楼房墙壁开裂、地基下沉、地下管道工程损坏等下管道工程损坏等505050余处险情，一些建筑物的抗震余处险情，一些建筑物的抗震能力和使用寿命也受到影响。
上海市地面沉降使桥墩错位二、地面沉降的地质环境 地面沉降一般发生在未完全固结成岩的近代沉积地层中，其密实度较低，孔降度较高，孔隙中常为液体所充满。
地面沉降过程实质上是这些地层的渗透固结过程的继续。
近代河流冲积环境模式近代三角洲平原沉积环境模式断陷盆地沉积环境模式二、地面沉降的地质环境（续二、地面沉降的地质环境（续11）近代河流冲积环境模式：以河流中下游高弯度河流沉积相为主。
属于这种模式的河流常处于现代地壳沉降带中，河床迁移频率高，因而沉积物特征为多旋回的河床沉积土－－下粗上细的粗粒土和泛原沉积土，并以细粒粘性土为主的多层交错叠置结构。
我国东部许多河流冲积平原如长江中下游，黄淮海平原、松嫩平原等均属于此种类型。
二、地面沉降的地质环境（续二、地面沉降的地质环境（续22）近代三角洲平原沉积环境模式：三角洲位于河流入海地段，介于河流冲积平原与滨海大陆架的过渡地带。
其沉积结构具有由陆源碎屑——以中细砂为主夹有机粘土与海相粘性土交错叠置的特征。
我国长江三角洲主体部分属于建设性三角洲，并继续向外淤积扩展形成广阔的三角洲平原。
位于其上的上海、常州、无锡等城市地面沉降的发生和发展均受这种地质环境模式的控制。
二、地面沉降的地质环境（续二、地面沉降的地质环境（续33）断陷盆地沉积环境模式：一般位于三面环山，中部以断块下降为主的近代活动性地区。
盆地下降过程中，不断接受来自周围剥蚀区的碎屑物质，堆积了多种成因的粒度不均一的沉积层。
沉积物结构受断陷速率和节奏的控制。
按其地理位置可分为两种类型。
二、地面沉降的地质环境（续二、地面沉降的地质环境（续44）（1）临海式断陷盆地： 这类盆地位于滨海地区，常受到近期海浸影响。
其沉积结构由海陆交互相地层组成。
我国台北和宁波盆地均属于这种模式。
（2）内陆式断陷盆地： 这类盆地位于内陆高原的近代断陷活动地区。
盆地内接受来自周围物源区的多种成因的陆相沉积。
由于断陷运动的不均一性，造成沉积物粒度变化和不同的旋回韵律。
我国汾渭地堑中的盆地属于此种类型。
图10－7 宁波断陷盆地剖面图(据沈孝宇等) 1－亚粘土；2－淤泥质亚粘土；3－亚砂土；4－粉土质砂砾；5－砂±；6－砂砾土；7－砂砾岩；8－凝灰岩三. 地面沉降的形成机制承压水位降低所引起的应力转变及土层的压密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。