地质灾害之地面变形
灾害学原理知识点-地质灾害概述
灾害学原理知识点-地质灾害概述灾害学原理第一章地质灾害的概念、类型和分布第一节地质灾害的概念、类型及分类一、灾害的基本涵义（一）灾害的定义联合国减灾组织（UNDRO，1984）：“一次在时间和空间上较为集中的事故，事故发生期间当地的人类群体及其财产遭到严重威胁并造成巨大损失，以至家庭结构、社会结构也受到不可忽视的影响。
”联合国灾害管理培训教材：“自然或人为环境中对人类生命、财产和活动等社会功能的严重破坏，引起广泛的生命、物质或环境损失；这些损失超出了受影响社会靠自身资源进行抵御的能力。
自然灾害的形成条件包括两个方面：（ⅰ）自然动力过程或自然环境的异常变化；（ⅱ）受灾害影响的对象，即人类生命财产以及赖以生存和发展的资源与环境。
前者可称为灾害体，后者可称为承灾体或受灾体，二者的对立统一便形成了灾害。
（二）灾害的类型1.按成灾条件①自然灾害自然灾害的形成条件包括两个方面：（ⅰ）自然动力过程或自然环境的异常变化；（ⅱ）受灾害影响的对象，即人类生命财产以及赖以生存和发展的资源与环境。
前者可称为灾害体，后者可称为承灾体或受灾体，二者的对立统一便形成了灾害。
（二）灾害的类型1.按成灾条件②人为灾害人为灾害其有两方面的含义：（i）指由干人类活动在自然界诱发的灾害，如修建水库诱发的地震等；（ii）指在人工环境中发生的灾害，有时被称做技术灾害，如人的身体暴露于含有汞或石棉纤维的空气中而发生的中毒事件。
（二）灾害的类型2.按成灾潜势①高潜势灾害如洪水、飓风、龙卷风、海啸激浪火山、地震、野火等；②中潜势灾害如滑坡、崩塌、泥石流、旱灾等；③低潜势灾害如海岸侵蚀、霜冻胀缩土、虫灾、生物灾害等。
（二）灾害的类型3.自然灾害的圈型分类自然灾害类型自然灾害系列岩石圈型地震火山爆发、滑坡、泥石流、崩塌圈型沙漠化、干旱、滑坡地裂缝水土流失、地而沉降水圈型洪水、暴雨、雪崩冻害、海啸海水倒灌大气圈型暴风龙卷风、台风、酷热、严泉干早生物圈型蝗灾、森林火灾、植被退化、植物病虫害（三）环境灾害史密斯（Keith Smith 1996）提出了环境灾害的概念，他认为“环境灾害”术语涵盖了自然灾害和人为灾害的范畴，并将其概括为“极端的地质事件、生物变化过程和技术事故以能量和物质的集中释放为特征，并对人类生命安全构成不可预料的威胁及对环境和物质造成极大的破坏。
大同市地裂缝成因分析
大同市地裂缝成因分析摘要：大同市1983年发现地裂缝，至今已发现地裂缝11条，造成的经济损失达8729万元。
地裂缝地质灾害不仅制约着当地的经济发展，而且威胁着广大人民群众的生命财产安全。
本文对大同市裂缝的基本特征及成因类型进行了初步分析，并提出防治措施建议。
1、引言地裂缝是指受自然或人为作用的影响，岩体或土体直达地表的现状开裂现象。
地裂缝是地质灾害中地面变形灾害之一，不仅降低环境质量，制约经济发展，而且危害人民生命财产安全，因此，查明地裂缝的分布及成因类型，对有效开展减灾、防灾、避灾工作具有重要意义。
2、大同市地裂缝概况和发育特征（1）大同市地裂缝概况大同市地裂缝最早发现于1983年，多数始发于1989年以后，2000年前后地裂缝活动最为强烈，地裂缝的影响范围不断扩大，大同市城区的许多房屋被毁，2010年之后地裂缝活动总体趋于缓和。
大同市地裂缝主要集中分布在平城区，巨型、大型、中型、小型均有，但以大型为主。
大同市地裂缝基本情况见表1。
表1 大同市地裂缝基本情况统计表（2）地裂缝的发育特征①地裂缝的成带性地裂缝带实际上由多条地裂缝组合而成，一般宽10-30m，局部地带可达40m。
地裂缝在平面上形态多种多样，有羽状排列、树枝状、网格状、直线状、锯齿状和波状等多种形态。
②地裂缝的方向性大同市发育的地裂缝走向都在NE26°-80°，优势方位在NE34°-70°。
对于单个地裂缝带而言，各具有稳定的方向性，一般走向的差异小于10°，地裂缝带具有稳定延伸方向的地裂缝集合体。
③地裂缝带的横向差异性地裂缝带一般由一条地裂缝和若干条次级裂缝组成，主裂缝延伸长、连续性好，在同一个断面上其张开量、下降量、扭动量最大，次裂缝次之。
3、地裂缝成因分析大同市境内的地裂缝为内动力和外动力相互促进、综合作用的结果，其形成演化主要受地质构造、新构造运动、地层岩性、地下水超采等因素的影响。
地面变形地质灾害类型和规律
贵州沿河一村庄发生地陷，村民跌入深坑失踪
2008年8月11日， 贵州沿河自治县 谯家镇韩家村桃 子坪发生一起地 面塌陷，造成一 人失踪，3间民 房及2亩耕地损 毁，危及附近农 户9户38人，房 屋24间。
2、损毁铁路、公路和水利设施
西安70米长路面塌陷，9辆货运汽车掉进 深约3米、长约70米的坑中附近群众以为 地震
基于SPOT-5图像解译的唐山市煤矿采矿沉陷区分布图 （李成尊等，2006）
二、地面变形地质灾害的类型
1. 按地面变形的形式分类
地面沉降
地面塌陷
地裂缝
渗透变形
特殊岩土胀缩变形
2. 按地面变形的成因分类
内动力地面变形：地震裂缝、地震塌陷、构造地裂缝、火山地面变形等
水动力地面变形：由地表水和地下水运动引起的地面变形，如由江河湖海波浪和 水流冲蚀而形成的库岸再造、岩溶水动态变化造成的岩溶塌陷、过量开采 地下水引起的地面沉降、坡面流引起的地面冲刷等
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ຫໍສະໝຸດ 面沉西安大雁塔
降
太
原
市
无锡市
地面塌陷
地裂缝
随着人类活动的加强，人为因素已经成为 地面变形地质灾害的重要原因。
地质灾害学
第一章地质灾害的概念、类型及分布1、灾害的定义与类型一次在实践和空间上较为集中的事故，事故发生期间当地的人类群体及其财产遭到严重的威胁并造成巨大损失，以至家庭结构和社会结构也受到不可忽视的影响。
自然或人为环境中对人类生命、财产和活动等社会功能的严重破坏，引起广泛的生命、物质或环境损失；这些损失超出了受影响社会靠自身资源进行抵御的能力。
2、按成灾潜势把自然灾害划分为三种：高潜势灾害、中潜势灾害、低潜势灾害。
3、人为灾害具有两方面的含义：由于人类活动在自然界诱发的灾害；在人工环境中发生的灾害。
4、灾害效应分为原生效应、次生效应和后续效应。
5、地质灾害及其内涵地质灾害是指由于地质作用（自然地、人为地或综合的）使地质环境产生突发的或渐进的破坏，并造成人类生命财产损失的现象和事件。
地质灾害的内涵包括：致灾的动力条件和灾害事件的后果。
6、地质灾害的属性特征：地质灾害的必然性与可防御性、地质灾害的随机性和周期性、地质灾害的突发性和渐进性、地质灾害的群体性和诱发性、地质灾害的成因多元性和原地复发性、地质灾害的区域性、地质灾害的破坏性与“建设性”、地质灾害影响的复杂性和严重性、人为地质灾害的日趋显著性、地质灾害防治的社会性和迫切性。
7、地质灾害的类型按空间分布状况分：陆地地质灾害和海洋地质灾害两个系统。
陆地地质灾害又分为地面地质灾害和地下地质灾害；海洋地质灾害又分为海底地质灾害和水体地质灾害。
按灾害的成因分：自然动力型、人为动力型及复合动力型。
按地质环境变化的速度分：突发性和渐进性地质灾害。
8、地质灾害分级方案有：灾变分级、灾度分级、风险分级。
9、根据一次灾害事件所造成的死亡人数和直接经济损失额，地质灾害的灾度等级可划分为特大灾害、大灾害、中灾害、小灾害；风险等级有高度风险、中度风险、轻度风险和微度风险。
10、中国地质灾害发育状况中国是世界上地质灾害最严重的国家之一，灾种类型多、发生频率高、分布地域广、灾害损失大。
地质灾害综合讲解地面塌陷、地面沉降以及地裂缝
广西玉林莲塘塌陷
桂林体育场塌陷 1996年
岩溶塌陷形成演化过程示意图
4.3 岩溶地基处理方法
1．岩溶地基处理的一般原则
(1)重要建筑物宜避开岩溶强烈发育区； (2)当地基含石膏、岩盐等易溶岩时，应考虑溶蚀继续作用的不利影响； (3)不稳定的岩溶洞隙应以地基处理为主，并可根据其形态、大小及埋 深，采用清爆换填、浅层楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越、调整柱距等 方法处理； (4)岩溶水的处理宜采取疏导的原则； (5)在未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷影响范围内不应作天然地基。 对土洞和塌陷宜采用地表截流、防渗堵漏、挖填灌填岩溶通道、通气降 压等方法进行处理，同时采用梁板跨越。对重要建筑物应采用桩基或墩 基； (6)应采取防止地下水排泄通道堵截造成动水压力对基坑底板、地坪及 道路等不良影响以及泄水、涌水对环境的污染的措施；
现将地面塌陷成因类型分述如下：
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。
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。
昆明新机场岩溶强发育带中所见现象
在预报位置 kh411 ： 一场降雪 后发生了 长６米、 宽２米、 深30公分 的长椭园 形塌陷。
塌、滑坡、地面塌陷地质灾害-形成机理及稳定性评价方法
水源枯竭
河水漏失 泉水干涸
天然 О О О О О О О О О О О О О О О О О
О О
人为 Δ
Δ
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工程地质条件
工程地质条件：与工程建筑物有关的地质条件的综合 • 岩土类型及其工程性质 • 地质构造 • 地形地貌 • 水文地质 • 工程动力地质作用 • 天然建筑材料
东嚷口滑坡治理工程全景
格构锚固工程
兴山县金乐滑坡治理工程
施 工 前
施 工 后
秭归县白水河与巴东县赵树岭滑坡专业监测
白水河滑坡专业监测
赵树岭滑坡滑坡专业监测
兴山县鹰嘴岩滑坡与巴东县红石梁滑坡搬迁避让工程
鹰嘴岩滑坡
红石梁滑坡
地质灾害治理与市政工程相结合
地质灾害治理与地方文化相结合
地质灾害治理与环境美化相协调
工程措施
长 早 演 参 相 多数 防 期过 期 化 数 互 场据 治 安程 识 机 裂 作 信挖 效 全控 别 理 化 用 息掘 果 性制
内容
数
因
三峡库区滑坡
据
素 地质灾害研究学术观
采 集
研究方法
理现 模 现 数 数 论场 型 场 值 据 分试 试 监 模 挖 析验 验 测 拟 掘
干涉合成孔径雷达
三维激光扫描仪 SNMR 微震 土壤水势、水分、基质吸力仪 全自动气象要素装备 地下水位计 钻孔倾斜仪 土压力盒 钢筋计 光纤传感器
科学研究中存在的不足
（1）缺乏学术思想指导下的矩阵式时空数据 （2）不同类型滑坡形成机理有待深入研究 （3）滑坡岩土体原位试验成果偏少 （4）滑坡-防治结构体系作用机理研究起步较晚 （5）滑坡防治工程立体监测网与多场监测成果较少 （6）滑坡地质灾害数据资料的信息化程度低
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。
十大地质灾害
我国10大类31种地质灾害的划分我国地质灾害可划分为10大类31种：1、地震：天然地震、诱发地震2、岩土位移：崩塌、滑坡、泥石流3、地面变形：地面塌陷、地面沉降、地裂缝4、土地退化：水土流失、沙漠化、盐碱（渍）化、冷浸田5、海洋（岸）动力灾害：海面上升、海水入侵、海岸侵蚀、港口淤积6、矿山与地下工程灾害：坑道突水、煤层自燃、瓦斯突出和爆炸、岩爆7、特殊岩土灾害：湿陷性黄土、膨胀土、淤泥质软土、冻土、红土8、水土环境异常：地方病9、地下水变异：地下水位升降、水质污染10、河湖（水库）灾害：淤积、塌岸、渗漏（一）地震1、分布发育概况进入20世纪以来，在我国境内（包括台湾及临近海域）发生大于或等于8级的巨大地震共9次；发生大于或等于7级的地震约80次，其中1949～1990年发生了52次。
我国的构造地震分布非常广泛，除浙江、贵州两省外，其余各省都有6级以上地震发生。
水库诱发地震自60年代以来，目前至少以在11个省的15座水库发生，其特点是与水库蓄水有明显关系。
地震在我国大陆地区具明显的西强东弱、西多东少的发育分布规律。
如本世纪以来发生的9次大于或等于8级大地震，除2次8级发生于台湾临近海域外，其余均发生于西部省份。
我国地震烈度Ⅶ度以上的地区主要分布于西部地区，东部地区除了台湾外，Ⅶ度以上地区的面积相时少得多。
地震在空间分布上表现了不均一性，往往呈带状分布。
近100年发生的地震表明，地震基本上是围绕这26条活动断裂系发生的。
我国地震活动的周期性和重复性呈现出成群分布，活跃高潮与低潮相互交替的活动格局。
东部一个周期长约300年左右，西部为100～200年左右，台湾为几十年。
2、危害状况地震灾害以突然、隐蔽为特点，一旦成灾，极易造成巨大的人员伤亡和重大的经济损失。
1901～1980年间，我国地震共死亡61万人，其中死亡人数在千人以上的地震即达31次。
1949年以来，地震就造成死亡27.4万人，伤残76.5万人，居群灾之首，同时地震还造成倒房600万间，直接经济损失数百亿元。
城市地质灾害及其防治(1)
• ⑥风沙尘暴灾害 • 沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称，是指强风把地面大量沙尘
物质吹起并卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度小于 一百米 的严重风沙天气现象。 • 沙暴是大风把大量沙粒吹入近地层所形成的挟沙风暴；
• 尘暴是大风把大量尘埃及其它细粒物质卷入高空所形成的风暴。
• 主要原因： • 沙尘暴是一种风与沙相互作用的灾害性天气现象,它的形成与地球
• 地震造成的直接灾害：地震造成建筑物破坏以及山崩、滑坡、泥 石流、地裂、地陷、喷砂、冒水等地表的破坏和海啸。
• 地震的次生灾害：因地震的破坏而引起的一系列其它灾害，包括 火灾、水灾和煤气、有毒气体泄漏，细菌、放射物扩散、瘟疫等 对生命财产造成的灾害。
中国是地震多发国家：中国地处环太平洋地震带和地中海喜马拉雅 地震带上，地震活动较高,频繁中国的地震主要是板内地震，具有 震源浅、频度高、强度大、分布广的特征；中国人口众多，建筑 物抗震性能差，因而成灾率很高。
• ③地面变形灾害
• 地面变形地质灾害——在地质灾害研究中,把地面沉降、 地面塌陷和地裂缝统称为地面变形地质灾害。
• 主要包括: 地面沉降、地面塌陷、地裂缝 • 成因：它是指在一定的自然条件和人为因素作用下,地下
一定范围内的岩土体压缩、位移等活动,引起的地面下沉、 塌落、开裂,对工程设施、城乡环境以及人民生命财产造 成危害的现象。 • 特征： • 地面沉降、地面塌陷、地裂缝除共同表现为地壳表面形 态发生严重破坏外,还有一些其他方面的相似特征：在形 成条件方面,虽然都受多种动力条件控制,但过量抽取地 下水经常是它们形成的重要原因；在分布特征方面,城镇、 工厂、矿区、铁路沿线是这些灾害的多发区。
• 原因：
• 导致水土流失的原因有自然原因和人为原因。自然原因 主要是由地貌、气候、土壤（地面组成物质）、植被等 因素造成的。人为原因主要指地表土壤加速破坏和移动 的不合理的生产建设活动，以及其他人为活动，如战乱 等。引发水土流失的生产建设活动主要有陡坡开荒、6 不 合理的林木采伐、草原过度放牧、开矿、修路、采石等。
常见地质灾害类型
、常见地质灾害类型按致灾地质作用的性质和特征，常见地质灾害共有12 类、48 种：1、地壳活动灾害地震、火山喷发、断层错动等；2、斜坡岩土体运动灾害崩塌、滑坡、泥石流等；3、地面变形灾害地面塌陷、地面沉降、地面开裂（地裂缝）等；4、矿山与地下工程灾害煤层自燃、洞井塌方、冒顶、偏帮、鼓底、岩爆、高温、突水、瓦斯爆炸等；5、城市地质灾害建筑地基与基坑变形、垃圾堆积等；6、河、湖、水库灾害塌岸、淤积、渗漏、浸没、溃决等；7、海岸带灾害海平面升降、海水入侵、海崖侵蚀、海港淤积、风暴潮等；8、海洋地质灾害水下滑坡、潮流沙坝、浅层气害等；9、特殊岩土灾害黄土湿陷、膨胀土胀缩、冻土冻融、沙土液化、淤泥触变等；10、土地退化灾害水土流失；土地沙漠化、盐碱化、潜育化、沼泽化等；11、水土污染与地球化学异常灾害地下水质污染、农田土地污染、地方病等；12、水资源枯竭灾害河水漏失、泉水干涸、地下含水层疏干（地下水位超常下降）等。
二、地质灾害发生的前兆崩塌发生的前兆有崩塌前掉块、坠落，小崩小塌不断发生，崩塌脚部出现新的破裂形迹等。
滑坡发生的前兆是后缘出现裂缝，前缘出现鼓丘，泉水突然消失，有轰鸣声等，房屋倾斜、开裂和出现醉汉林、马刀树等现象，是识别滑坡的重要特征。
泥石流发生的前兆是沟有轰鸣声，主河流水上涨和正常流水突然中断。
岩溶塌陷产生的前兆是井、泉水位急剧抬高、降低，地面出现鼓起和裂缝。
1、常见矿物：石英（SiO2）、正长石、斜长石、云母、普通角闪石、普通辉石、橄榄石、石榴子石、方解石、白云石、高岭土、黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿、黄铜矿。
2、常见岩浆岩：花岗岩、花岗斑岩、流纹岩、闪长岩、安山岩、辉长岩、玄武岩、橄榄岩。
3、常见沉积岩：砾岩、砂岩、页岩、石灰岩、碳质岩石。
4、常见变质岩：大理岩、石英岩、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩。
三、野外调查（一）调查要点1、不稳定斜坡调查要点调查的内容包括：构成斜坡的地层岩性、风化程度、厚度、软弱夹层岩性及产状；断裂、节理、裂隙发育特征及产状；风化残坡积层岩性、厚度；山坡坡型、坡度、坡向和坡高；岩土体中结构面与斜坡坡向的组合关系。
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
地质灾害(地面塌陷调查)评价方法
进了岩溶作用，加强了岩溶洞 隙的发展，降低了地下水的浮 托力，从而引发岩溶塌陷；愈
接近降落漏斗中心，地下水运
动愈强烈，岩溶塌陷愈发育
重庆遭遇115年以来最大的暴雨， 造成主城区大面积与技 术方法
地面塌陷阶段包括 • ①地面塌陷调查要点 • ②工程地质测绘要点 • ③勘探与测试要点 • ④地面塌陷监测要点
• 2、人为地下洞穴：人防工程、地铁、地下 商场、地下车库、停车场、隧洞、下水道、 涵洞及窑洞等。
第一节 地面塌陷形成的机制
• 潜蚀机制 • 真空吸蚀机制 • 其他地面塌陷形成机制
潜蚀机制
• 在地下水流作用下，岩溶洞穴和含盐土洞 中的物质和上覆层沉积物产生潜蚀、冲刷 和掏空作用，岩溶洞穴或溶蚀裂隙中的充 填物被水流搬运带走，在上覆盖层底部的 洞穴或裂隙开口处产生空洞。若地下水下 降，则渗透水压力在覆盖层中产生垂向的 渗透潜蚀作用，土洞不断向上扩展最终导 致地面塌陷。
• ⑶、地下水不断侵蚀、搬运崩落体，隐伏土洞继续向上扩展。当上覆 土体的自重压力逐渐接近洞体的极限抗剪强度时，地面沉降加剧，在 张性压力作用下，地面开裂。
• ⑷、当上覆土体自重压力超过洞体的极限强度时，地面产生塌陷。同 时，在其周围伴生有开裂现象。这是因为土体在塌陷过程中，不但在 垂直方向产生剪切应力，还在水平方向产生张力所致。
在径流区岩溶水呈脉管状流，注重查明名流暗流交替、层状溶洞与河流阶地的 对比、高角度大断裂与非可溶性岩石的的位置，分析深溶洞存在的可能性；
在排泄区，、岩溶水呈网流状态，具有统一水位，注重明岩溶泉、出水洞的位 置和分布，追索入水洞。
• 3第四系地质情况 查明第四纪地层、岩性、厚度、分布情况，分析土洞存在的可能性、规模和 分布情况。
岩土工程地质灾害成因与防治
岩土工程地质灾害成因与防治随着社会经济与人们生活质量的发展进步，人们的活动越来越频繁，对于各类资源的开发以及工程建设的力度也越来越强。
而且我国地质条件比较复杂，过于频繁的开发活动使得我国地质状况面临着巨大的压力，地质灾害频发。
本文主要分析了岩土工程地质灾害的类型与成因，针对此提出了相应的防治措施，希望可以减少地质灾害的发生。
标签：岩土工程;地质灾害;成因;防治措施引言近年来，随着社会与经济的迅猛发展，资源的开发与项目活动的大力开展，使得我国原本就比较薄弱的地质状况更加严重了。
导致越来越多的地质灾害发生，从而对人们的生命财产安全造成威胁。
因此，必须加强对于地质灾害防治的重视程度，根据各地岩土工程的实际状况，采取相应有效的预防措施与技术，在最大程度上降低地质灾害发生的几率。
一、岩土工程与地质灾害（一）滑坡滑坡这一地质灾害主要是由于地下水以及河流冲刷、地震或者人为因素造成，主要出现在斜坡岩体或者土地软弱的区域，使得岩体整体出现下滑的现象。
此外，降水与降雪、地表水冲刷与浸泡或者地震也是导致滑坡的主要原因。
（二）崩塌随着社会经济的发展，大量矿山被开采，道路工程的边坡以及水库蓄水渗流等岩土工程都会使得陡坡上的岩体稳定性降低或者失去稳定性，从而出现倾倒、翻滚的现象，或者岩体根部空虚出现折断的现象，进一步导致岩体的倾倒与翻滚，这就是岩土工程之中的崩塌地质灾害。
（三）泥石流由于大量降水，沟谷或者山坡之中含有大量泥沙或者石块等物体的洪流就被称之为泥石流它属于固液结合的混合物。
对于弃土弃渣的不合理防治以及随意开垦乱挖的现象也是导致泥石流的主要原因。
（四）地面变形地面出現塌陷、沉降以及裂缝等现象就属于地面变形，同时也是地面变形地质灾害的主要灾害类型。
当前，我国城市地面塌陷与沉降的发生越来越多。
大量抽取地表水，进行地下开采工作等工作的不合理之处就是导致出现地面变形的主要原因。
二、岩土工程地质灾害成因（一）自然因素自然因素主要包括地形地貌与水文气候因素。
地面变形地质灾害
陆家街地区岩溶地面塌陷预测分区图 1.相对稳定区；2.潜在塌陷区；3.塌陷危险区；
4.区；5.亚区；6.塌陷坑
7 、构造与火山活动引起的沉降 7.1 构造和火山活动引起沉降的过程概述 7.2 地震活动引起沉降图解 7.3 地壳运动引起自然沉降
图7-2 主要地壳 运动引起自然沉
(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。
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）；
3、地裂缝及方向
6、岩溶坍陷 6.1 碳酸盐岩地区的地基问题 6.2 灰岩岩层中自然坍陷发育的基本特征 6.3 岩溶坍陷的概要 6.4 充泥洞穴内压密作用引起坍陷 6.5 洞穴充填物的地下侵蚀过程
实例5—1 西安地裂缝成因及治理措施 实例5—2 苏锡常地区地裂缝成因分析 实例5—3 亚利桑那州菲尼克斯的地裂缝
地裂缝主要发生在河北、山西、贵州、陕西、 山东、吉林、江苏、内蒙古、浙江等省 （区） ，多为地下水开采、煤矿采空区及降 雨等因素造成
5.1 张裂隙发育成地裂缝
图5-1 地裂缝发育概图（Bell 1981）
已知饱水砂体的抗剪强度τ由下式确定：
τ＝（σn-pw)tgφ= σ0·tgφ 式中：pw为孔隙水压；σ0为有效正压力。在地震
地质灾害(地面塌陷、地面沉降、地裂缝)
2)地基基础措施
①当条件允许时，尽量采用浅基，充分利用上覆性能较好的土层为 持力层或使基底与洞体间保留相当厚度的完好岩体。 ②当以岩石作持力层时，局部加深基础，通过钻孔灌注桩或墩穿过 单个洞体，使基础荷载传递到下部完好的岩体上 ③对已外露的浅埋洞隙，可采用挖填置换，清理洞隙后以碎石或混 凝土回填。当洞体深度较大，而两侧岩体完好，可挖填至一定深度，回 填体断面呈倒梯形，对有地下水活动的洞体，应回填反滤层并留有水流 排泄之通道。 ④当顶板薄、跨度大时，可在洞底设置附加支撑以减少洞跨，也可 加固洞顶，用浆砌块石嵌补洞顶岩体及洞隙边坡。 ⑤当洞体开口较小，开挖清理困难时，可用灌浆填塞，灌填材料视 要求而定，可选用砂石砂浆或混凝土，也可用小压力灌浆法加固基底下 一定厚度的溶隙及破碎岩体。
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。
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。 广西都安县位于红水河岸的一段公路，由于受河水涨 落影响，公路路面上发生了塌陷。
4.2 地面塌陷分类
根据地面塌陷成因的主要原因可分为： ①自然地面塌陷；②人为地面塌陷；③复合型（自 然——人为）塌陷。 根据塌陷区是否在喀斯特地区的岩溶发育地段分为： ①岩溶地面塌陷；②非岩溶地面塌陷。 按塌陷坑数量分为：塌陷坑大于100个者为巨型塌陷、 50～100个者为大型塌陷、10～50个者为中型塌陷、小于 10个者为小型塌陷。 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。
10 地面变形地质灾害(地面沉降)
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。
根 据 2009 年 国 土 资源部的调查与 监测结果显示， 全国累计地面沉 降量超过200毫米 的地区达到7.9万 平方千米，发生 地面沉降的城市 超过50个。
中国地面沉降的地域分布具有明显的地带性，主要位于厚层松散 堆积物分布地区。 （1）大型河流三角洲及沿海平原区——长江/黄河/海河/辽河下游平 原和河口三角洲地区
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。
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
西安大雁塔
太
原
市
无锡市
太 原 市
江阴长泾
西 安 长 安 路
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
（4）山间盆地和河流谷地区——陕西渭河盆地/山西汾河谷地及 一些小型山间盆地(西安，咸阳，太原，运城等)
地质灾害(地面塌陷、地面沉降、地裂缝)
广西合山电厂灰场塌陷 1999年5月6日
广西玉林莲塘塌陷
桂林体育场塌陷 1996年
岩溶塌陷形成演化过程示意图
4.3 岩溶地基处理方法
1．岩溶地基处理的一般原则
(1)重要建筑物宜避开岩溶强烈发育区； (2)当地基含石膏、岩盐等易溶岩时，应考虑溶蚀继续作用的不利影 响； (3)不稳定的岩溶洞隙应以地基处理为主，并可根据其形态、大小及 埋深，采用清爆换填、浅层楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越、调整柱距 等方法处理； (4)岩溶水的处理宜采取疏导的原则； (5)在未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷影响范围内不应作天然地 基。对土洞和塌陷宜采用地表截流、防渗堵漏、挖填灌填岩溶通道、通 气降压等方法进行处理，同时采用梁板跨越。对重要建筑物应采用桩基 或墩基； (6)应采取防止地下水排泄通道堵截造成动水压力对基坑底板、地坪 及道路等不良影响以及泄水、涌水对环境的污染的措施；
地质灾害概述（二）
地面塌陷、地面沉降、地裂缝
主讲人：赵其华
成都理工大学环境与土木工程学院
精品课件四. 地面塌陷地面塌陷指在人为和自然地质因素作用下，地表岩、土 体中洞穴顶部向下断错坍塌，形成塌陷坑、塌陷洞、塌陷槽 的一种地质现象。
4.1 地面塌陷成因
地面塌陷，实质上是岩、土体内洞穴的抗塌力(洞穴顶 部支撑力)小于致塌力的结果。
精品课件
5．荷载导致地面塌陷
在有隐伏洞穴部位上人为增载(建筑物荷载、人 为堆积荷载等)，当这些外部荷载超过洞穴拱顶的承受能 力时，将引起洞穴直接受压破坏，从而致使地面塌陷。
6．矿山采空致地面塌陷
地下采掘活动形成的采空区，其上方岩、土体 失去支撑，导致地面塌陷。这种由于矿山采动引起地面 塌陷的主要原因是人为活动。此类地面塌陷在许多矿区 都有发生，并造成相当程度的危害，即损坏交通设施、 水利设施、建筑物、道路、农田等，甚至引起山体滑坡 和崩塌。
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2、不同类型岩土失水压密特点
（1）砂砾质含水层失水压密特点
（做含水率实验时讲过，沙子孔隙度小，但孔隙大，亲水矿物含量低，持水性差， 要求取样粘性土5～10g，砂性土20～30g ）
①砂砾质含水层一旦被抽汲，释水快， 压力传递快，压密作用显现得快，地面 可在较短时间内出现沉降，即滞后时间 短，延迟效应不明显；
平原、和汾渭
盆地等地面沉降 灾害严重区。
华 北 平 原
地 面 沉 降
等 值 线 图
三
、 地 1.地面标高损失，地表积水，放泄洪能力下降
面
沉
曼谷 邢台 洪水泛滥的原因 “除了气候，就是地面沉降闹的，海水回灌进曼谷了，前几天，
强调自己地势低，污染物也容易聚集
降
的 2.标高降低，海平面升高，双重因素，海水倒灌，
②由于砂砾质含水层本身的孔隙度较小， 可供压密的空间小，所以，地面总沉降量 较小；--天然砂层一般都比较密实
③砂砾质含水层颗粒间为硬连接，失水 和充水能够以可逆方式进行，形成的地面 沉降具有弹性变形的特点，抽水时，地面 下沉，水位恢复时，又可回弹。-基坑回弹，所以
基坑开挖后要尽快施工，否则，一是风吹日晒水泡，而是回弹使得建 筑物沉降大，土的性质，大家学过压缩系数，回弹指数，见土力学。
综合影响的结果导致地面沉降时空分布呈现复杂的局面， 后面详细讲。
1、地面沉降的变形形式
垂直位移 水平位移
（1）垂直位移
地面沉降以地层的垂直位移变形为主，并随各地点有效 应力增量大小的不同而不同。
规律性：由沉降中心向周边方向逐渐减小
地下水开采区
集中开采 井位置
初始地形面
X
垂直位移
垂直位移量的空间变化图
由于垂直应变不均匀，在沉降区中心，两侧土体会向中心挤压， 产生剪切破裂面，地面出现地裂缝。
垂直位移量
A
O
B
Байду номын сангаас
垂直位移量随着地下水位的降低而逐渐增大
上海闵行区华漕地面沉降与地下水位变化发展趋势
（2）水平位移
地面沉降垂直变形的过程中，土体 也会形成侧向拉力，产生水平位移。 与垂直位移相比，水平位移形成的变
第六讲
变形
地质灾害
1. 概述 2. 类型 3. 分布规律 4. 地面沉降
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。
开采地下水、油气资源
地面加载
构造运动引起的地面沉降
急剧变形：因基底断块快速下降造成地表高程降低， 地面急剧变形，如地震。
构造蠕变：构造运动以一种缓慢连续的方式进行， 表现为基底断块持续的缓慢沉降或岩层的拗陷。 变形速率小、持续时间长
天津市 基底下降形成的沉降值约为1.7mm/a
地面加载引起的地面沉降
③粘性土失水压密过程失去的水主要是结合水 ，骨架的压密是塑性变形，两者都是不可逆过程 ，所以，所造成的地面沉降大部分是永久性的。 ---回弹很小。
4、地面沉降的产生条件
(1) 厚层松散细粒土层的存在 (2) 长期过量开采地下流体 (3) 新构造运动的影响 (4) 城市建设对地面沉降的影响
五、地面沉降的时空特征
一、概述
1、定义
地面沉降：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。
2、成因类型
（1）自然因素 构造升降运动 地震 火山活动 地面加载 （2）人为因素
归属于地壳形变或构 造运动的范畴，作为 形自成然的动地力面现沉象降加范以围研 大究、速率小
归形属成于的地质面灾沉害降现范象围 进小行、研速究率和防幅治度较大
小 形量要
得多
2、地面沉降的影响因素及其对地面形变的作用
（1）地层组合对地面沉降的影响作用 地层岩性 地层厚度 岩性组合
（2）抽水对地面沉降的影响 距抽水井远近的影响 抽水量的影响 抽水方式
（2）粘性土的失水压密特点
①粘性土孔隙虽小，但孔隙度大， 远远超过砂砾质土，粘性土一旦失水 压密，可压缩空间大，能够产生较大 的地面下沉量；--尤其是软土，如上 海。
②由于粘性土中的水主要是结合水，水压传递和 应力消散慢，失压后需要相当长的时间才可建立 新的压力平衡，所以抽水对它的影响来得慢，即 滞后时间长，延迟效应也十分明显，这就是为什 么在许多粗细颗粒相迭置的地下水分布区抽水时 地面沉降不明显，水位恢复后，地面沉降仍会持 续发展的原因；
自然原因：
冰川期大陆 冰盖形成 厚度达
2000m
巨大 静压 力
挪威/芬兰发 生地面沉降 最大值达 2.5m
冰川消融
回弹
人为原因：如修建水库、建造房屋等
上海市 30%地面沉降来自高层建筑和大型工程的影响 浦东陆家嘴 2004年 地面沉降量达3cm 上海沉降最严重 的地区
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
地面不均匀沉降错断供水管道
建筑物受损
四、地面沉降的成因机制
1、饱水多孔介质的失水压密原理 （1）抽水条件、地面加载条件下压密 2、不同类型岩土失水压密特点 （1）砂砾质含水层失水压密特点 （2）粘性土的失水压密特点 3、地面沉降的产生条件
土力学p90-板书一下
地面 原水位 下降后水位
二、地面变形地质灾害的类型
1. 按地面变形的形式分类
地面沉降—逐步的 地面塌陷—突然的 地裂缝
渗透变形 特殊岩土胀缩变形—黄土湿陷性，膨胀土等。
地面沉降
主要内容
一、概述 二、我国地面沉降的现状 三、地面沉降的危害 四、地面沉降的成因机制 五、地面沉降的时空特征 六、地面沉降的主要特点 七、地面沉降的监测与预测 八、地面沉降的防治
危 桑田变沧海了。
害 3.地下管线扭曲断裂，天然气泄漏，自来水管泄
漏。次生灾害很多。
4.桥梁净空减小，影响通航
5.农村积水，农作物减产。
6.高程资料失效。
7.房屋下沉，花钱买一楼，过几年变成地下 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。