第十章地面沉降工程地质研究
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。
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。
地面沉降地质灾害的特征、成因机制和防治措施
知识点22：地面沉降地质灾害的特征、成因机制和防治措施[P1]同学们，今天，我们的微课题目为地面沉降地质灾害的分布特征、成因机制和防治措施。
[P2]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）。
[P3]据统计，目前世界上已有150多个国家和地区发生地面沉降，如美国、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。
[P4]下面我们从三个方面进行介绍，一是我国地面沉降地质灾害的分布特点，二是地面沉降地质灾害的形成机制，三是地面沉降地质灾害的防治措施。
[P5]先讲第一个问题：我国地面沉降地质灾害的分布特点[P6]据专门勘查和区域地形变测量结果分析，目前我国发生地面沉降的城市大约有70个。
累计沉降量达2米以上的有上海、天津、台北、宜兰、嘉义等5个城市，1米～2米的有西安、太原、沧州、苏州、无锡等5个城市，0.5米～1.0米的有北京、保定、嘉兴、常州、衡水、阜阳等6个城市，小于0.5米或沉降量不详的有54个城市[P7]从区域分布看，地面沉降活动主要发生在我国东部地区――尤其以沿海城市和华北平原等地区最严重。
在该区域内，发生地面沉降的城市或地区有的孤立存在，有的则密集成群或断续相连，形成大面积的地面沉降（带）。
主要有下列6个区（带）。
1、下辽河平原的沈阳－营口沉降区。
2、北部黄淮海平原的天津－沧州－衡水－德州－滨州－东营－潍坊沉降区。
属我国沉降范围最广，沉降幅度最大的地区。
地面沉降与区域地下水位在空间和时间上同步发展。
中心区主要在渤海湾西岸的天津市区及外围的宁河、安次、南堡、塘沽、静海、大港、黄骅、沧州一带；其次是冀中平原的衡水、冀县、枣强及外围地区；再次是鲁北平原的德州－滨州－东营－滩坊地区。
3、南部黄淮海平原的徐州－滨州－东营－潍坊地区。
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］。
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。
地面沉降的工程地质研究
01
02
如果抽水前土层不同深度处的固结程度都与土中现有的天然有效应力此相适应，那么这种土层就称为正常固结的土层，此时该土层内的天然孔隙水压力线(即静水压力线)与预固结应力线相重合。这里所谓的预固结应力线，是指在不同深度上，从总应力线向左方截取该深度土的预固结应力值所得各点的连续。倘若当前土层内不同深度处的固结程度不与现有的天然有效应力此相适应，
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;
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。
天津市地面沉降
西安市地面沉降
加州
圣克拉拉流域
600
21
3.90
1915－1967
圣华金流域
9000
46.0
8.55
1935－1968
洛斯贝诺斯 －开脱尔曼市
2330
40
4.88
－1955
邱拉里华兹科
＞30
3.96
1926－1954
长滩市威明顿油田
32
71
9
1926－1968
开采石油
内华达州
拉斯维加斯
500
1
1935－1963
抽 取 地 下 水
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722毫米、565毫米、688毫米、661毫米、250毫米。最严重的地方，地表还在以每年20至30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50余处险情，一些建筑物的抗震能力和使用寿命也受到影响。
第十章工程地质学课件
第十章工程地质学课件引言工程地质学是研究地球物质在工程环境中的行为和性质的学科。
在工程项目的规划、设计、施工和维护阶段，对地质条件进行合理评估和预测至关重要。
本章将介绍工程地质学的基本概念、方法和应用。
1. 工程地质学概述工程地质学是地质学的一个分支学科，它通过研究地质现象和地质过程，为工程项目的实施提供技术支持和指导。
工程地质学主要包括以下几个方面的内容：•岩土工程地质学：研究地质体的性质和特征，如岩石、土壤、地层等，以及它们对工程活动的影响。
•工程地质勘察：通过野外调查和室内试验，获取地质数据和样本，为工程设计提供基础。
•地震地质学：研究地震发生的原因、规律和地震对工程的影响，预测地震危险性。
•断层地质学：研究地质断层的性质和运动，评估其对工程项目的潜在危险。
•地下水地质学：研究地下水的分布、流动和水质，评估地下水对工程活动的影响。
2. 工程地质调查与评价工程地质调查是工程地质学的基础和关键，它通过获取地质数据和样本，为工程设计提供可靠的地质信息。
根据调查的目的和工程特点，可以进行以下几类调查：2.1 地质勘探地质勘探是指通过钻探、测井、采样等手段获取地下地质信息的过程。
根据勘探的深度和目的，可以分为浅层勘探和深层勘探。
浅层勘探主要针对地下0-30米深度范围内的地质信息，常用的方法包括土壤钻探、地质雷达和电法勘探等。
深层勘探主要针对较深的地下范围，常用的方法包括岩芯钻探、地震反射法和地球物理勘探等。
2.2 工程地质调研工程地质调研是根据工程项目的需求，对地质环境进行初步研究和评价。
调研内容主要包括地质地形、地质构造、地下水条件等方面。
通过地质调研，可以初步了解地质环境的特点和变化规律，为后续的工程地质评价提供依据。
2.3 工程地质评价工程地质评价是在工程设计和施工阶段，对地质环境进行综合评价和预测。
它通过分析地质数据和样本，评估工程地质风险，并提出相应的工程措施和建议。
常用的工程地质评价方法包括工程地质地球物理方法、数值模拟和统计分析等。
《2024年北京市平原区地面沉降研究进展与思考》范文
《北京市平原区地面沉降研究进展与思考》篇一一、引言北京市作为我国首都，其平原区地面沉降问题日益受到广泛关注。
地面沉降是一种由自然因素和人为活动共同作用引起的地质灾害，对城市基础设施、居民生活和城市安全构成严重威胁。
本文旨在探讨北京市平原区地面沉降的研究进展，并就相关问题提出思考与建议。
二、北京市平原区地面沉降研究进展1. 地面沉降现状分析近年来，北京市平原区地面沉降问题日益严重。
根据相关研究，地面沉降主要分布在城市中心区域及部分近郊区，其成因主要包括地下水资源过度开采、土地过度开发、地下工程建设等。
此外，气候变化和人为活动对地面的影响也加剧了地面沉降的程度。
2. 研究成果汇总在研究方面，学者们从不同角度对北京市平原区地面沉降进行了深入探讨。
一方面，通过对地面沉降区域的地理、地质、水文等因素进行综合分析，明确了地面沉降的主要成因；另一方面，学者们运用先进的地质勘探技术、遥感技术等手段，对地面沉降的分布、程度及发展趋势进行了精确监测和预测。
此外，针对地面沉降的防治措施和治理方案也取得了重要研究成果。
三、研究方法与技术手段在研究方法与技术手段方面，学者们采用了多种方法进行综合研究。
首先，通过地质勘探和地下水位监测等手段，收集了大量关于地质、水文等方面的数据。
其次，运用GIS技术对数据进行分析和处理，得出了地面沉降的空间分布和演变规律。
此外，遥感技术、雷达干涉测量等技术手段也被广泛应用于地面沉降的监测和预测。
四、防治措施与治理方案针对北京市平原区地面沉降问题，学者们提出了以下防治措施与治理方案：1. 严格控制地下水资源开采，合理规划水资源利用，提高水资源利用效率。
2. 加强土地管理，合理规划土地开发利用，避免过度开发。
3. 加强对地下工程建设的监管，确保工程建设质量。
4. 采取工程措施，如注浆加固、土壤改良等，以减缓地面沉降的发展。
5. 建立健全地面沉降监测体系，加强预警预报工作，及时发现并处理地面沉降问题。
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
中国地质大学环境学院 School of Environmental Studies-CUG
一、概述
地面沉降的危害
中国地质大学环境学院 School of Environmental Studies-CUG
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
中国地质大学环境学院 School of Environmental Studies-CUG
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
关于顶管工程对地面沉降影响的研究
关于顶管工程对地面沉降影响的研究
顶管工程是一种常见的地下管道施工技术，其施工过程会对地下的土层进行挖掘和移动，因此会对地面沉降产生一定的影响。
为了保证在施工过程中地下管道的稳定和地面的
安全，需要对顶管工程对地面沉降影响进行详细的研究和分析。
1.地下土层的性质：不同的土层在顶管工程施工过程中的反应不同，硬度较大的土层
在开挖和移动时对地面沉降的影响较小，而软弱的土层会出现较明显的地面沉降。
因此，
在进行顶管工程前需要进行详细的地质勘探，以了解地下土层的分布和性质。
2.施工方式和工艺：不同的施工方式和工艺对地面沉降的影响也不同。
例如，在采用
不同的挖掘方式和填充方式时，会对地下土层的稳定性和地面沉降产生重要的影响。
3.地表建筑物的承载力：当地面的承载力较大时，对地下土层的沉降影响较小。
但如
果地面建筑物的承载能力较低，地下土层的沉降将会对地面建筑物的稳定性产生不利的影响。
针对以上因素，可以采取一系列的措施来减小顶管工程对地面沉降的影响：
1.选取合适的施工方式和工艺，尽可能减小对地下土层的影响。
2.必要时采用加固和支撑等措施，在保证安全的前提下，尽可能减小地下土层的沉降。
3.提前进行充分的地质勘探和分析，准确掌握地下土层的分布和性质，制定合理的施
工方案和措施。
4.在地面建筑物周围加强监测，掌握地面沉降的情况，及时采取措施减小对周边建筑
物的不良影响。
综上所述，顶管工程对地面沉降有一定的影响，但通过科学的施工方案和措施，可以
有效减小其对周边建筑物和环境的不利影响，保证工程施工的安全和稳定。
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。
工程地质学基础
教学大纲一、课程性质和目的本课程为高年级本科生开设的专业课的基础部分，是工程地质学科的骨干课程，同时也是土木工程、环境工程、水利水电工程等专业的重要必修课。
通过本课程的学习，为学生将来从事本专业的科学技术工作打下良好的基础。
目的：1．向学生传授内外动力及人类活动引起有关物理地质现象方面的基本知识，以及从工程地质角度研究这些动力地质现象（问题）的基本方法等。
2．通过本课程学习，具备解决某些重大工程地质实际问题的初步能力。
3．该课程应用性很强，要求学生尽可能紧密联系某些具体工程动力地质现象的实际进行学习，同时要求学生具备必修的专业基础知识，以便更好地掌握该门课程的内容。
二、课程的基本内容第一章绪论介绍工程地质学的主要研究内容、研究方法及实际意义，它与其它学科间的相互关系，工程地质学发展历史、现状和研究前沿。
如何学习该课程。
第二章活断层工程地质研究活断层的基本概念、基本特征、活断层鉴别及研究方法、活断层区建筑原则。
第三章地震工程地质研究地震的基本知识，地震效应，场地条件对震害的影响，地震小区划，建筑抗震原则及措施。
第四章砂土液化工程地质研究砂土液化机理及影响因素，砂土液化的判别方法，砂土液化的防护措施。
第五章岩石风化工程地质研究基本概念，影响岩石风化因素，风化壳及分带标志和方法，岩石风化防护措施。
本章教与学两方面没有难度，主要问题是实际工作中风化岩分带的标准很难把握，带有很大的不确定性，最好配合现场考察进行教学。
第六章斜坡变形破坏工程地质研究基本概念，斜坡应力分布特征，斜坡变形破坏形式及机理，崩塌形成条件及基本特征滑坡形态要素及分类、稳定性影响因素及评价，斜坡变形破坏预测预报及防治。
第七章渗透变形工程地质研究渗透变形概念及形式，产生渗透变形的基本条件，渗透变形预测，防治措施。
第八章岩溶工程地质研究溶蚀机理，岩溶发育的影响因素，岩溶渗漏、塌陷工程地质问题分析，渗漏及塌陷处理措施。
第九章水库诱发地震工程地质研究诱发地震的类型，水诱发机制，水库诱发地震发生的地质背景条件，水库诱发地震的基本特征，诱发地震的工程地质研究及预测。
中国地质大学(武汉)844工程地质学专业课基础班次讲义
圆圆工作室 内部版本：仅供学习，禁止传播！
工程地质学（精品）
工程地质学：工程地质学是地质学的分支学科。
它是一门研究与工程建设有关的地质问题、为工程建设服务的地质科学，属应用地质学范畴。
工程地质条件（Engineering geological condition）：指与工程建设有关的地质因素的综合。
它是自然地质历史发展演化过程中形成的，是客观存在。
地质因素包括岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面，它是一个综合概念。
工程地质问题（Engineering geological problem）：指工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾或问题。
工程地质环境：是人类生活与活动的客观物理环境，是一个综合的概念，多成分的系统。
工程地质环境是人类从事活动的地质环境。
包括工程建设的的适宜性和敏感性两方面。
同时表现为工程建设地质环境系统的协调稳定性。
工程地质学的主要任务：基本任务：查明工程地质条件；中心任务：工程地质问题的分析、评价1、我国地质环境的基本特征？中国大陆自西向东的地势可分为四大阶梯下降。
第一级阶梯是青藏高原；第二级阶梯是青藏高原的北缘与东缘到大兴安岭、太行山、巫山、雪峰山之间；第三级阶梯是更东的低山丘陵和大平原；第四级阶梯从鸭缘江口至广西壮族自治区的北仑河口，是一条婉蜒曲折的海岸带。
这四个阶梯具有不同的地质环境特征，它们对工程活动的制约也各有不同的持点。
第一阶梯，主要有两种地貌单元制约着人类的工程活动，即青藏高原的高原环境和其周边地区的深切峡谷地貌。
第二阶梯由多个大型盆地和高原组成。
由于自北而南，白西而东气候带由寒变暖，由干变湿，外动力地质作用的营力、水文地质条件和自然地质作用都随之而改变，所以这一广阔地带又可分为多个各具特点的地质环境。
第三阶梯和第四阶梯，由于东北、华北、华南现代构造活动性及地表沉积层厚又各有不同，故可将之划分为华南，华北，东北三个不同的地质环境区。
2、内动力地质作用是指由地球内能的积累与释放所产生的一系列动力作用，如构造运动、地震、岩浆活动和变质作用等，其中构造运动是一种最为普遍的内动力地质作用，对工程活动的影响最大。
采矿业的矿井地面沉降与地质灾害预防
采矿业的矿井地面沉降与地质灾害预防矿井地面沉降是指由于煤矿开采过程中煤炭的提取，导致地下空腔的形成，进而引起地表沉降的现象。
在采矿业中，矿井地面沉降是一个普遍存在的问题，具有重要的工程意义和科学价值。
本文将探讨矿井地面沉降的形成机理、影响因素以及地质灾害的预防措施。
一、矿井地面沉降的形成机理矿井地面沉降主要是由于下面几个方面的原因导致的：1. 煤层的开采：煤层是矿井地面沉降的主要原因。
在煤矿开采过程中，矿井会不断地从煤层中提取煤炭，导致煤层的压力减小，进而引起地下空腔的形成，这些地下空腔会逐渐扩大并迅速塌陷，最终导致地表沉降。
2. 坍塌柱的压缩：在矿井开采过程中，为了保证矿井的稳定性，会在煤层中留下一些未开采的煤柱，称为坍塌柱。
这些坍塌柱会受到压力的作用，逐渐发生塌陷和压缩，导致地面沉降。
3. 钻孔排水：为了保证矿井的正常开采，需要进行钻孔排水。
排水过程中，地下水的移动会导致土壤的松动和塌陷，进而引起地表沉降。
二、影响矿井地面沉降的因素矿井地面沉降受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 煤层的性质：不同性质的煤层在开采过程中会有不同的沉降特性。
例如，煤层的硬度、含水量等因素都会对地面沉降产生影响。
2. 开采方式：不同的开采方式会导致不同程度的地面沉降。
传统的采煤方式和现代的无烟煤采煤方式，在地面沉降方面存在明显的差异。
3. 钻孔排水：钻孔排水是煤矿开采过程中必不可少的步骤，但过度排水会导致土壤干燥，增加地面沉降的风险。
三、地质灾害预防措施为了减少矿井地面沉降带来的地质灾害风险，可以采取以下预防措施：1. 合理规划开采方式：确定合适的开采方式，减少地面沉降的可能性。
可以选择无烟煤采煤方式，或者采用其他替代能源，减少煤矿开采对地下结构的破坏。
2. 控制钻孔排水量：根据实际需要进行钻孔排水，并严格控制排水量，避免过度排水导致地面沉降。
3. 加强监测和预警：建立地表位移监测系统，及时掌握地面沉降的情况，并提前进行预警，以便采取措施防止灾害的发生。
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主要危害
(1)沿海地区沉降使地面低于海面，受海水侵袭；
(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
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。
4.88
－1955
3.96
1926－1954
9
1926－1968
拉斯维加斯
500
凤凰城
310
1
1935－1963
3
1952－1970
休斯顿－ 加尔维斯顿
10000
巴吞鲁日
500
7560
42
波河三角洲
800
30
1－2
0.3 7.5 ＞0.25
1943－1969
1934－1965 1890－1957 1953－1960
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
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。
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。
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：
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。
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标 志着固结进展程度的应力转换线逐渐地向最终边界 线推进(图1)，而粘土层中孔隙水压力达到AB线(与 降低后的承压水位相平衡的孔隙水压力线)所需的时 间，正如模型试验(图2)所表明的，往往需要几个月、 几年甚至几十年(取决于土层厚度和透水性)。这样， 在承压水位降低后，直到应力转变过程(也就是固结 过程)最终完成之前的相当长的一段时间里，粘土层 中始终不同程度地存在有高于和新的承压水位相平 衡的孔隙水压力，这部分孔隙水压力通常被称为剩 余孔隙水压力或超孔隙水压力。
10-1
表
世 界 各 地 地 面 沉 降 概 况
地
国
州或省市
名
东京
大阪 日
九州
本 尼崎
加州
美
内华达州 国
亚利桑那州
得克萨斯州
墨西哥 意大利
路易斯安那州 墨西哥城
上海 中
天津 国
台湾
点 具体地点
沉降面积 最大沉降速率 最大沉降量
（km2）
（cm/a）
（m）
发生沉降的 主要时间
江东及城北工业区
290
佐贺县
工程地质学
资环学院 吴道祥
第十章 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
(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。
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。
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。
市区及郊区
10.1
7300
21.6
台北盆地
2
2.667 1.76 1.70
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
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。
二、地面沉降的地质环境（续2）
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。
天 津 市 地 面 沉 降
西 安 市 地 面 沉 降
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。
88
白石平原
圣克拉拉流域 圣华金流域 洛斯贝诺斯 －开脱尔曼市 邱拉里华兹科 长滩市威明顿油田
600 9000 2330
32
19.5 16.3 20
21 46.0 40
＞30 71
4.23
1892－1968
2.8
1925－1968
1954－1965
3.1
3.90
1915－1967
8.55
1935－1968
二、地面沉降的地质环境（续3）
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4）
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。