工程地质学原理讲义——第九章地面沉降
合集下载
《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。
精选课件
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）
精选课件
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。
精选课件
2、地面沉降规律与影响 因素分析
精选课件
精选课件
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
精选课件
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。
精选课件
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。
《作业地面沉降》课件
如何更好地避免和处理 地面沉降
通过合理规划、科学施工和 有效监测等手段，可以更好 地避免和处理地面沉降。
未来需要进一步的研究 和索
地面沉降问题仍然存在未知 因素，需要进一步深入研究 和探索。
预防和控制措施
采取合适的预防和控制措施， 如加固地基、控制施工过程等。
五、案例分析
某城市地铁工程沉降事故案例
介绍某城市地铁工程中发生的地面沉降事故，分析 原因和教训。
另一个城市高架桥工程沉降案例
介绍另一个城市高架桥工程中的地面沉降问题，并 讨论应对策略。
六、总结与展望
地面沉降问题不容忽视
地面沉降对基础设施。
《作业地面沉降》PPT课 件
这个PPT课件将详细介绍作业地面沉降的概念、类型、影响以及预测和避免方 法。案例分析和总结展望将使您对该问题有更深入的了解。
一、概述
地面沉降是指地表下沉的现象。它对基础设施、房屋结构、自然生态等都有重要影响。本节将介绍其基本概念 和与作业的关系。
二、地面沉降的类型
自然沉降
机械设备的振动和噪声可能会导致地基沉降，尤其是在建筑和交通建设中。
3 工程设备对地基的压力影响
重型设备和载荷施加在地基上可能会导致地面沉降。
四、地面沉降的预测和避免
地基调查和数据分析
通过详细的地基调查和数据分 析，可以提前预测地面沉降的 可能性。
沉降预测
应用数学模型和地质工程原理， 可以进行地面沉降的预测。
自然因素导致的地面下沉，如地壳运动造成的沉降。
人工沉降
人类活动引起的地面沉降，如水源开采和采矿。
补偿性沉降
为了平衡其他因素而引入的地面下沉，如基础设施建设过程中的沉降。
三、作业对地面沉降的影响
地面沉降工程地质研究.ppt
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
第九章 地面沉降
三、岩石的抗冻性
•
岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。常用抗冻系 数和质量损失率来表示。 抗冻系数Rd是指岩石试件经反复冻融后的干抗压强 度R2与冻融前干抗压强度R1之比，用百分数表示，即
• • • • •
质量损失率Km是指冻融试验前后干质量之差ma1-ma2 与试验前干质量ma之比，以百分数表示，即：
•
• 2．岩石块体密度 • 岩石块体密度(或称岩石密度)是指岩块质量与其体积 的比值，即岩石单位体积的质量。与土的密度指标一样， 按岩块的含水状态，也有干密度ρd、饱和密度ρsat，和天 然密度ρ之分；在未指明含水状态时，一般是指岩石的天 然密度。 天然密度 干密度 饱和密度
• • •
•
岩石块体密度，除与矿物组成有关外，还与岩石的空 隙性及含水状态密切相关。致密而裂隙不发育的岩石，块 体密度与颗粒密度很接近；随着孔隙、裂隙的增加，块体 密度相应减小。 岩石块体密度可采用规则试件的量积法或不规则试件 的蜡封法测定，其试验原理和方法与土的密度测定相同。
一、岩石的吸水性
• 岩石吸收水分的能力称为岩石的吸水性。按不同吸水 条件，常用吸水率、饱和吸水率和饱水系数等指标表示。
• 1．吸水率 • 岩石的吸水率ωa是指岩石试件在大气压和室温条件下 自由吸入水的质量mW与岩样干质量mS之比，用百分数表 示，即
•
由于试验是在常温、常压下进行的，岩石浸水时，水 只能进入大开空隙，而小开空隙和闭空隙，水不能渗入。 因此，可用吸水率来计算岩石的大开空隙率nb，即
•
•
2．饱和吸水率 岩石的饱和吸水率(ωsa)是指岩石试件在高压(一般为 15MPa)或真空条件下吸入水的质量mw。与岩样干质量 (ms)之比，用百分数表示，即
• •
地面沉降1
• 1、现代冲积平原类型，如我国的几大平原。 • 2、三角洲平原类型，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、地面沉降均发生在这种地质环境中 • 3、断陷盆地类型，又可分为近海式和内陆式两类。 近海式指滨海平原，如宁波；内陆式为湖冲积平 原，如西安市、大同市的地面沉降
建筑物防止不均匀沉降损害的措施
1、建筑措施
• 建筑物的体型应力求简单
体型简单的建筑物，由于整体刚度好，地基受荷均匀，所以 较少发生开裂。
• 控制长高比及合理布置墙体
砌体承重房屋的长高比大，整体刚度就差，纵墙很容易因挠 曲过度而开裂；地基不良时，应尽量内、外墙都贯通，纵横 墙的联结形成了空间刚度，缩小横墙的间距，可有效地改善 房屋的整体性，从而增强了调整不均匀沉降的能力。
• 减小或调整基底附加应力
设置地下室或半地下室，改变基底尺寸，都可以控制沉降 ，但要针对工程具体情况考虑，做到既有效又经济合理。
地面沉降
地面沉降指自然因素和人为因素影响下形成的地 面垂直下降现象,自然因素主要有构造升降运动以 及地震、火山活动等。人为因素主要地下水、石 油天燃气等的开采及局部性荷载。自然因素是地 质学问题，通常说地面沉降指是人为因素造成的， 所以，才能防治
在我国地面沉降的类型
我国出现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类型：
2、结构措施 • 减轻建筑物的自重
为了减轻墙体重量，应大力发展轻质高强墙体材料，某些 非承重墙可用轻质隔墙代替，不过要注意不使建筑物的整 体刚度过于削弱，也可采用预应力砼结构、轻钢结构及各 种轻型空间结构等，选用自重轻、回填土少的基础形式。
• 设置圈梁
实践中常在墙内设置圈梁来增强其承受挠曲应力的能力， 当墙体挠曲时，圈梁的作用犹如钢筋砼梁内的受拉钢筋， 它主要承受拉应力，弥补了砌体抗拉强度不足的弱点，另 外，圈梁必须与砌体结合成整体，否则便不能发挥应有的 作用。每道圈梁应尽量贯通外墙，承重内纵墙及主要内横 墙，并在平面内联成闭合系统，以利于增强建筑物的整体 性。
建筑物防止不均匀沉降损害的措施
1、建筑措施
• 建筑物的体型应力求简单
体型简单的建筑物，由于整体刚度好，地基受荷均匀，所以 较少发生开裂。
• 控制长高比及合理布置墙体
砌体承重房屋的长高比大，整体刚度就差，纵墙很容易因挠 曲过度而开裂；地基不良时，应尽量内、外墙都贯通，纵横 墙的联结形成了空间刚度，缩小横墙的间距，可有效地改善 房屋的整体性，从而增强了调整不均匀沉降的能力。
• 减小或调整基底附加应力
设置地下室或半地下室，改变基底尺寸，都可以控制沉降 ，但要针对工程具体情况考虑，做到既有效又经济合理。
地面沉降
地面沉降指自然因素和人为因素影响下形成的地 面垂直下降现象,自然因素主要有构造升降运动以 及地震、火山活动等。人为因素主要地下水、石 油天燃气等的开采及局部性荷载。自然因素是地 质学问题，通常说地面沉降指是人为因素造成的， 所以，才能防治
在我国地面沉降的类型
我国出现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类型：
2、结构措施 • 减轻建筑物的自重
为了减轻墙体重量，应大力发展轻质高强墙体材料，某些 非承重墙可用轻质隔墙代替，不过要注意不使建筑物的整 体刚度过于削弱，也可采用预应力砼结构、轻钢结构及各 种轻型空间结构等，选用自重轻、回填土少的基础形式。
• 设置圈梁
实践中常在墙内设置圈梁来增强其承受挠曲应力的能力， 当墙体挠曲时，圈梁的作用犹如钢筋砼梁内的受拉钢筋， 它主要承受拉应力，弥补了砌体抗拉强度不足的弱点，另 外，圈梁必须与砌体结合成整体，否则便不能发挥应有的 作用。每道圈梁应尽量贯通外墙，承重内纵墙及主要内横 墙，并在平面内联成闭合系统，以利于增强建筑物的整体 性。
工程地质学原理课件——第九章地面沉降
3.
预测性曲线
地面沉降的预测—预测所需要资料与预测成果
地面沉降的预测—地面沉降的预测方法
意大利威尼斯的预测工作 根据上述五种抽水计划所推出的地面沉降发展趋 势 美国德克萨斯州休斯顿地区的预测工作，对该区 两个主要含水层承压水位下降及地面沉降的观测 资料进行对比
地面沉降的预测—地面沉降预测实例
Land subsidence is the lowering of the landsurface elevation from changes that take place
underground. Common causes of land subsidence
from human activity are pumping water, oil, and gas from underground reservoirs; dissolution of limestone aquifers (sinkholes); collapse of underground mines; drainage of organic soils; and
承压水位下降引起的地面沉降—机制分析
在三层结构及天然状态下，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可 志着固结进展程度的应力转换线逐渐地向最终边 界线坝推进[如图9—9(b)]，而达到AB线(与降 低后的承压水位相平按的孔隙水压力线)所需的时 间，正如模型试验(图9—10)所表明的，拄往需 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
地质灾害4-地面沉降
1概 述
• 基础沉降量或沉降差的大小首先与土的压缩性有 关，易于压缩的土，基础的沉降大，而不易压缩 的土，则基础的沉降小。 • 基础的沉降量与作用在基础上的荷载性质和大小 有关。一般而言，荷载愈大，相应的基础沉降也 愈大；而偏心或倾斜荷载所产生的沉降差要比中 心荷载为大。 • 在这一章里，我们首先讨论土的压缩性；然后介 绍目前工程中常用的沉降讨算方法；最后介绍沉 降与时间的关系。
• 次固结沉降 土体在主固结成将完成之后有效应力不变 得情况下还会随时间的增长进一步产生沉 降，称为次固结沉降 • 次固结沉降对某些土如软粘土是比较重要 的，对于坚硬土或超固结土，这一分量相 对较小。
• 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。
土的压缩与固结基础知识
• 自重应力压缩稳定 • 附加应力导致地基土体变形
体积变形 由正应力引起，会使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏
形状变形
形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时， 土体将产生剪切破坏，此时的变形将不断发展。通常在地 基中是不允许发生大范围剪切破坏的。
土的压缩与固结
• 压缩： 土在压力作用下，体积将缩小。这种现象 称为压缩。 • 固结： 土的压缩随时间增长的过程称为固结
• 1、地面沉降概述
• 1.1地面沉降的定义、原因、机理及其危害 地面沉降的定义、原因、 • 1.1.1定义：地层在各种因素的作用下，造成地层压 定义： 密变形或下沉，从而引起区域性的地面标高下降。
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）
工程地质地面沉降PPT 共50页
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。
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
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。
工程地质学 基础
主讲：李效萌
东华理工大学 水资源与环境工程学院
第十三章 地面沉降问题的工程地质分析
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 地面沉降的研究、预测及防治
天 津 市 地 面 沉 降
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。
环境地质学分论--地面沉降
一、概述
不
均
匀
地 面
建
沉 降
筑
加 速
物
了
地 铁
受
隧 道
损
设
施
的
磨
损
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。
1500 1750
1464.61 1642.11 1789.51
2000 2250 2500 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
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
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
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。
工程地质学——地面沉降工程地质及研究50页PPT
工程地质学——地面沉降工程 地质及研究
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
23、一切节省，归根到底都归结为时间倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
23、一切节省，归根到底都归结为时间倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
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。
地面变形地质灾害地面沉降详解演示文稿
地面变形地质灾害地面沉降详解演示文 稿
目前一页\总数五十八页\编于十九点
优选地面变形地质灾害地面沉降
目前二页\总数五十八页\编于十九点
一、概述
• 地面变形地质灾害的定义
广义：指因内、外动力地质作用和人类活动而使地面形态发生变形
破坏，造成经济损失和（或）人员伤亡的现象和过程。
如，构造运动引起的山地台升和盆地下沉；抽取地下水、开采地 下矿产等人类活动造成的地裂缝、地面沉降和塌陷等。 狭义：指地面沉降、地裂缝和地面塌陷等以地面垂直变形破坏或地 面标高改变为主的地质灾害。
目前十三页\总数五十八页\编于十九点
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。
目前十四页\总数五十八页\编于十九点
泾渭分明渭水是黄河最大的支流，泾水又是渭河的支流，现在已经分不清楚那条河流的清与浊了，同流合污了。
Q
Q =Q 1+Q 2+Q 3
Q1
Q2
Q3
不同的开采布局对地面沉降的影响
目前四十二页\总数五十八页\编于十九点
六、地面沉降的主要特点
区域易发性—三大区， 回忆
时间累进性-上海1921年
过程渐变性-累计才能显出，但稍一留心
，还是会发现许多细节：穿过城区的京沪铁路， 由于地面沉降，铁轨下面需要年年垫石，市区里
室了。 8.桩基础负摩擦，降低桩承载力-以后《基础工程》详细
讲
不均匀沉降危害更大，造成房屋倾斜、开裂 、倒塌。
目前十九页\总数五十八页\编于十九点
地面不均匀沉降错断供水管道
建筑物受损
目前二十页\总数五十八页\编于十九点
目前一页\总数五十八页\编于十九点
优选地面变形地质灾害地面沉降
目前二页\总数五十八页\编于十九点
一、概述
• 地面变形地质灾害的定义
广义：指因内、外动力地质作用和人类活动而使地面形态发生变形
破坏，造成经济损失和（或）人员伤亡的现象和过程。
如，构造运动引起的山地台升和盆地下沉；抽取地下水、开采地 下矿产等人类活动造成的地裂缝、地面沉降和塌陷等。 狭义：指地面沉降、地裂缝和地面塌陷等以地面垂直变形破坏或地 面标高改变为主的地质灾害。
目前十三页\总数五十八页\编于十九点
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。
目前十四页\总数五十八页\编于十九点
泾渭分明渭水是黄河最大的支流，泾水又是渭河的支流，现在已经分不清楚那条河流的清与浊了，同流合污了。
Q
Q =Q 1+Q 2+Q 3
Q1
Q2
Q3
不同的开采布局对地面沉降的影响
目前四十二页\总数五十八页\编于十九点
六、地面沉降的主要特点
区域易发性—三大区， 回忆
时间累进性-上海1921年
过程渐变性-累计才能显出，但稍一留心
，还是会发现许多细节：穿过城区的京沪铁路， 由于地面沉降，铁轨下面需要年年垫石，市区里
室了。 8.桩基础负摩擦，降低桩承载力-以后《基础工程》详细
讲
不均匀沉降危害更大，造成房屋倾斜、开裂 、倒塌。
目前十九页\总数五十八页\编于十九点
地面不均匀沉降错断供水管道
建筑物受损
目前二十页\总数五十八页\编于十九点
地质灾害地面塌陷地面沉降地裂缝 ppt课件
在各类地面塌陷中，我国以岩溶地区塌陷分布最广， 已有22个省(区)发生此类地面塌陷，危害最重。矿山采空 区地面塌陷的分布和危害仅次于岩溶地面塌陷。
8
我国岩溶塌陷分布区域
贵州构件厂抽水塌陷（ 1993.5.2 (据岩溶所） ）
10
云南乌东德岩溶洼地
11
广州地下通道施工造成 路面塌陷
12
广西合山电厂灰场塌陷 1999年5月6日
现将地面塌陷成因类型分述如下：
2
1.抽取地下水致地面塌陷
洞穴的岩、土体位于地下水位中，产生对洞穴顶板的 静水浮托力，当抽取地下水使之水位下降时，支撑洞顶岩、 土体的浮托力随之降低。此外，洞穴空腔与松散介质接触 上下侧水、气流体，因地下暗管道内的水流发生变化而产 生的温差效应，为此，出现了与抽取地下水同步发展的塌 陷现象。
1986年．广西忻城大塘乡遭遇春旱，地下水位下降 产生了40多个塌陷，4月底一场大雨后，塌陷增至140多 个，使两幢房屋倾倒，地面多处裂缝。村舍变电所场地 开挖后，雨水蓄积渗入，也导致地面塌陷。
5
3．河水涨落致地面塌陷
岩溶裂隙、洞穴管道中的地下水与附近河水相通时， 随着河水位的升降，横向发育的岩溶裂隙、管道中的地下 水位也随之升降，这种作用也可导致地面的塌陷。
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:
地下水开采型（Mining Ground Water-Introduction ）;
土壤疏干型（Drainage of Organic Soils-Introduction）；
④塌陷区内不宜把土层作为基础持力层，一般多采用柱(墩)基。广 东某工程采用钢桁架代替排架，金属挂板代替围护墙，尽量减轻结构自 重，并能承受20m范围的塌陷变形。
8
我国岩溶塌陷分布区域
贵州构件厂抽水塌陷（ 1993.5.2 (据岩溶所） ）
10
云南乌东德岩溶洼地
11
广州地下通道施工造成 路面塌陷
12
广西合山电厂灰场塌陷 1999年5月6日
现将地面塌陷成因类型分述如下：
2
1.抽取地下水致地面塌陷
洞穴的岩、土体位于地下水位中，产生对洞穴顶板的 静水浮托力，当抽取地下水使之水位下降时，支撑洞顶岩、 土体的浮托力随之降低。此外，洞穴空腔与松散介质接触 上下侧水、气流体，因地下暗管道内的水流发生变化而产 生的温差效应，为此，出现了与抽取地下水同步发展的塌 陷现象。
1986年．广西忻城大塘乡遭遇春旱，地下水位下降 产生了40多个塌陷，4月底一场大雨后，塌陷增至140多 个，使两幢房屋倾倒，地面多处裂缝。村舍变电所场地 开挖后，雨水蓄积渗入，也导致地面塌陷。
5
3．河水涨落致地面塌陷
岩溶裂隙、洞穴管道中的地下水与附近河水相通时， 随着河水位的升降，横向发育的岩溶裂隙、管道中的地下 水位也随之升降，这种作用也可导致地面的塌陷。
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:
地下水开采型（Mining Ground Water-Introduction ）;
土壤疏干型（Drainage of Organic Soils-Introduction）；
④塌陷区内不宜把土层作为基础持力层，一般多采用柱(墩)基。广 东某工程采用钢桁架代替排架，金属挂板代替围护墙，尽量减轻结构自 重，并能承受20m范围的塌陷变形。
地面沉降机理
地面沉降机理
地面沉降是指由于地下工程施工、地下水开采、地震活动等因素导致地表下沉的现象。
地面沉降机理可以分为地下水开采引起的沉降、地下工程施工引起的沉降以及地震引起的沉降等。
1. 地下水开采引起的沉降：地下水开采时，地下水位下降，引起地层中的孔隙水压力减小。
当孔隙水压力减小到地下水气泡点以下时，孔隙水会被部分蒸发或气泡空化，导致岩土体体积收缩，进而引起地面沉降。
2. 地下工程施工引起的沉降：地下工程施工涉及地下土层的开挖、补偿以及地下水流动的改变等过程。
地下土层的开挖和补偿都会破坏原有的土层结构，使土层发生变形和沉降。
同时，地下水流动的改变会引起地下水和孔隙水的压力分布变化，从而进一步引发地面沉降。
3. 地震引起的沉降：地震活动会导致地壳发生破裂、滑动和变形等现象，从而对地下土层施加剪切力和压力。
这些力的作用下，地下土层会发生位移、地裂缝形成以及土体变形，进而导致地表沉降。
需要注意的是，地面沉降的机理是多种因素综合作用的结果，不同因素在不同地区、不同条件下可能具有不同的重要性。
因此，地面沉降的机理研究需要考虑多种因素的综合影响。
第九章地面沉降的工程地质研究
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。
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3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。
地面沉降的人为原因
地面沉降现象与人类活动密切相关。尤其是近几 十年来，人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地 下水等直接导致了今天全球范围内的地面沉降。在我 国，由于各大中城市都处于巨大的人口压力之下，地 下水的过度抽采更为严重，导致大部分城市出现地面 沉降，在沿海地区还造成了海水入侵。
地面沉降导致了地表建筑和地下设施的破坏。据 统计，我国每年因地面沉降导致的经济损失达1亿元 人民币以上。值得庆幸的是，我国已开始重视这个问 题，控制人口增长、合理开采地下水等一系列政策的 出台使我国很多地区的地面沉降现象已经或将得到控 制。
国名
日 本
地 州或省市
东京 大阪 九州
尼崎 加州
美
内华达州 国
- 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)。
地面沉降的预测—地面沉降预测实例
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
—地面沉降的量测系统 地面沉降的预测
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
—地面沉降的测量方法 地面沉降的预测
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
9.5 地面沉降的控制与治理
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
具体措施是进行地下水资源管理，方法有：
【图9-9】
承压水位下降引起的地面沉降—机制分析
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
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线逐渐地向最终边 界线坝推进[如图9—9(b)]，而达到AB线(与降 低后的承压水位相平按的孔隙水压力线)所需的时 间，正如模型试验(图9—10)所表明的，拄往需 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
9.3 承压水位下降引起的地面沉降机制分析
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
位于未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。
—粘性土的固结状态 承压水位下降引起的地面沉降
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
9.4 地面沉降预测
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
1. 预测所需要的地质资料
2. 预测性图件
各种基础性地质图件，反映砂层、粘性土层厚度变化，地下水位或液 压变化及人类活动诱发因素指标变化的等值线图
3. 预测性曲线
①压缩地下水开采量，减少水位降深幅度
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。
承压水位下降引起的地面沉降—机制分析
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
在三层结构及天然状态下，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，
承压水位下降引起的地面沉降—机制分析
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
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。土层内现 有的剩余孔隙水压力的大小，是衡量该土层在现 存的应力条件下可能最终产生的固结、压密的强 烈程度的重要标志，通常可以通过实测加以查明。
以上通过一种较简单的三层结构、单层抽水 模式，地面沉降的机制。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。
—预测所需要资料与预测成果 地面沉降的预测
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
—地面沉降的预测方法 地面沉降的预测
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
意大利威尼斯的预测工作
根据上述五种抽水计划所推出的地面沉降发展趋 势
美国德克萨斯州休斯顿地区的预测工作，对该区 两个主要含水层承压水位下降及地面沉降的观测 资料进行对比
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
9.2 地面沉降的诱发因素及地质环境
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
—地面沉降的诱发因素 地面沉降的诱发因素及地质环境
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
—地面沉降的地质环境 地面沉降的诱发因素及地质环境
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
承压水位下降引起的地面沉降—机制分析
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
土体压缩是——土颗粒距离重排，孔隙减小以及 土颗粒重排
粘性土的微结构：
—粘性土层的变形机理 承压水位下降引起的地面沉降
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
因此，粘土层的压密和非弹性永久变形在地面 沉降中起主导作用。
(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。
概述
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
概述
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
天津市地面沉降
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
工程地质学基础
第 9 章 地面沉降
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
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;
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。
承压水位下降引起的地面沉降—机制分析
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
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。
粘性土的弹性变形和砂层的膨胀回弹构成地面 总的回弹量
此外，粘性土层孔隙水压力的调整需要较长的 时间，即有效应力增长与粘性土相应的压密变形 过程之间存在着时间滞后。
—粘性土层的变形机理 承压水位下降引起的地面沉降
工程地质学原理讲义——第九章地面 沉降
工程地质学原理讲义——第九章地面
沉降
承压水位下降引起的地面沉降—粘性土层固结历史