地面变形地质灾害-地面沉降
地面沉降和地裂缝的评估与防治
降。这类地面沉降多为区域性的，在一定条件下随沉降伴生地裂缝。 洞穴塌陷包括岩溶塌陷和地下采掘洞穴塌陷，塌陷的范围局限于洞穴 和地下洞室的影响带。 （1）区域性地面沉降 （2）岩溶塌陷地面沉降 （3）地下采空区塌陷地面沉降
主要危害
（1）地面沉降及地裂缝会造成建筑物的直接破坏，如 房屋、桥梁破裂跨塌，地下管道、通道的断裂和破损 等。
S黏1ave0 •Dp•H
① ②黏 粉土 细1砂2，m，15现m地下S水位黏地表D下pE1•0mH
③粉质黏土，27m。15年S后水位S地黏 表下4S0m砂
④细中砂，7m
⑤粉质黏土，18m
⑥黏质粉土，7m
⑦页岩，50m
水 压 力 为 ： 1tf/㎡ =10kPa=0.01Mpa
第
1 层 沉 降 量 ： S1
地层资料及有关参数 表 6.5.3.1
层序 岩性 层 厚 层底埋 物理力学指标
备注
（m） 深（m） g (kN / m 3 ) e
a (MPa -1 ) E(MP
a)
1
粉土
12
12
18
086 0.332
5.6 目 前 地 下
2
粉细砂 15
27
17.5
12.0 水 位 为 地
3
黏 质 粉 27
54
18.6
在大多数情况下，这种压密可以认为是一维的。压密的时间延滞将随土层的透水性而
u 异。此压密过程一般仍近似采用Terzaghif 的经典固结方程表示，即：
p(suf)(uw 讲-u 义f)
u t
c0
2u z 2
8.2.3 地面沉降预测及估算方法 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
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。
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。
地面沉降处理方法
地面沉降处理方法地面沉降是指由于地质变化、人为活动或其他因素导致地面表面下降的现象。
地面沉降可能会对建筑物、基础设施和环境造成严重的损害。
为了减少地面沉降的影响，可以采取以下处理方法：1.地面加固地面加固是通过改良或增强土壤来提高地面的稳定性。
常用的地面加固方法包括钢筋混凝土地基板、地基灌浆、土石方加固、加固支撑等。
这些方法可以提高土壤的承载能力，减少地面沉降的发生。
2.沉降补偿在地面沉降已经发生的情况下，可以采用沉降补偿的方法来保护建筑物和基础设施。
沉降补偿可以通过调整建筑物的结构或使用补偿材料来平衡地面的下降。
常用的沉降补偿方法包括切割填充、拱桥状补偿、空回补偿等。
3.沉降监测与预警系统建立沉降监测与预警系统可以实时监测地面沉降情况，并提前预警可能的风险。
这样可以及时采取措施，避免地质灾害的发生。
常用的监测方法包括机械监测、遥感监测、地下水位监测等。
4.合理的土地利用规划合理的土地利用规划可以最大限度地减少地面沉降的危害。
确保建筑物和基础设施的建设在稳定的土壤上，避免在易沉降区域进行大规模的开发。
此外，还应合理规划地下水开采、污水排放等活动，避免对土壤造成不可逆转的破坏。
5.加强对地下水资源的管理地下水是引起地面沉降的主要原因之一，合理管理地下水资源可以减少地面沉降的风险。
采取措施控制地下水的开采量、合理分配地下水的利用、加强地下水的补给等，可以避免因地下水过度开采造成的地面沉降。
6.提高公众的环境意识提高公众的环境意识是预防地面沉降的重要措施之一、通过加强环境教育，增加公众对地面沉降的认识，以及对土地利用和自然资源的保护意识，可以减少人为活动对地面沉降的负面影响。
总之，在处理地面沉降时，需要综合考虑不同的因素，并采取综合的治理措施。
通过加固地面、补偿沉降、建立监测系统、合理规划和管理土地利用、加强环境意识等方法，可以最大限度地减少地面沉降带来的损害。
同时，也需要不断研究和探索更有效的处理方法，以应对不同地区和不同原因引起的地面沉降问题。
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。
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
地面沉降地质灾害的原因与防治方法
地面沉降地质灾害的原因与防治方法作者：巫永忠来源：《西部资源》2018年第05期摘要：地面沉降属于一种常见的地质灾害，危害非常大。
造成地面沉降的因素不仅和地下水有关，而且还和地层岩性结构、土质类型、水文地质条件、固结历史、压缩性大小等相关。
本文结合实际案例，首先对地面沉降出现的原因进行了分析，然后采用加强地基质量评估、加固地基、加强地基监测等措施对地质灾害进行防治。
关键词：地面沉降；地质灾害；地层结构地面沉降主要是在人为因素和自然因素的影响下产生较大幅度的变化，由于长期对地下水进行过量开采，导致区域内地下水持续降低并随之出现了附加应力。
一方面导致孔隙水压力转移到含水层骨架上，导致含水颗粒之间的应力增加，含水层排水压密出现弹性变形；另一方面含水层底板黏性土中的结合水会渗入到含水层，使黏性土出现固结，出现永久变形或塑性变形，因此地面沉降主要是由于水资源过度开采和地质条件不良共同作用下造成的。
1.工程概况某地区总占地面积17512km2，是我国工业化程度比较高的地区，该地区内出现了严重的地面沉降。
该区域主要为泥灰岩、白云岩、灰岩等，地貌结构错综复杂、断裂和褶皱租用强烈，基底地形非常复杂，存在多个发育软土层和含水沙层，地质历史时期赋存了非常丰富的地下水。
2.地面沉降出现的原因2.1人为因素人为因素会造成地面沉降现象的发生。
通过调查可知，地下水长期超负荷开采是造成地面沉降的主导因素。
为了提高施工的成效性，对地下水的开采量不断加大，甚至进行无节制地开采，使得地表沉降问题日益突出。
该区地面沉降涉及面广，而且沉降差异性较大，沉降量超过200mm的区域涉及五个镇区。
2.2地质因素（1）地层结构对地面沉降的不良影响。
地层结构会对地面造成一定的沉降影响。
通常情况下地层结构有两种类型：①平原区。
该地区平原区由于下伏基岩的深度较大，所表现出来的沉降分布较为均匀，对建筑物的影响也是较为缓慢式的整体均匀沉降。
②基岩起伏区，与平原区存在很大的差异，基岩起伏区的下伏基岩会产生显著地地面沉降现象，从而造成地表裂缝现象的发生。
地面沉降、地裂缝、地面塌陷地质灾害危...
4.3 上海市地面沉降 (摘自上海市地质调查研究院成果)
4.3.1 地面沉降动态
F16
F11
F17
4.3.2 地面沉降与地下水开采分析
图4-2-13 第2含水层采灌量与地下水位
图4-2-14 第3含水层采灌量与地下水位
图4-2-15 第4含水层采灌量与地下水位
图4-2-16 第5含水层采灌量与地下水位
谢 谢！
佛罗里达州温特帕克的落水洞
（b）从空中 看，这个坑 几乎完全对 称。 （a）开始 沉下去不久， 注意昂贵的 赛车掉入坑 内。 （c）堵塞后 的景观，落 水洞地区现 在成了一个 城市公园。
表示岩溶地区有 断开的河流，上 百个湖泊和几千 个落水洞。佛罗 里达州中部下伏 第三纪欧卡拉灰 岩，沿海地带由 年轻的碎屑砂质 沉积组成。这张 图解释了沿着该 州南北轴向的岩 溶地区位置。
C2—1—3 唐山地造成 的喷水冒砂 区分布图震
（a）圣华金河谷位置。湿陷土几乎完全沿河谷西界分布， 因抽地下水引起的沉降在整个河谷随处可见。（b）在河谷 的湿陷土中，做注水试验的小块地。这小块地的总沉降达到 3m（10英尺）。
3、土体收缩
3.1 季节性收缩试验
3.2 树根效应 3.3 粘土收缩效应
5.1 张裂隙发育成地裂缝
5.2 不均匀沉降引起张裂隙 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
5.1 张裂隙发育成地裂缝
图5-1 地裂缝发育概图（Bell 1981）
西安地裂缝分布 面积约155km2， 由11条地裂缝组 成，其中最长的 有20余公里。
佛罗里达州中部的卫星照片
实例 武汉市陆家街地区岩溶坍陷
灾害地质学复习资料
灾害地质学复习资料第一章地质灾害的概念、类型和分布1、地质灾害:指由于地质作用引起使地质环境产生突发的和渐变的破坏，并造成人类生命财产损失的现象或事件灾害：自然或人为环境中对人类的生命，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灾害效应：1)原生灾害效应:灾害本身造成的效应。
如地震造成的房屋倒塌、滑坡掩埋房屋、矿井瓦斯爆炸造成人员伤亡等。
2)次生灾害效应:主要灾害事件诱发的灾害性过程造成的，如地震造成煤气酿成火灾等。
3)后续灾害效应:往往是长期的，甚至是永久性的。
其中包括野生生物的绝灭、洪水造成的河道变迁、火山造成的农作物减产、气候变化等。
3.灾害损失：1）直接损失：指灾害发生后立即产生的后果，如地震后建筑物的破坏情况、人员伤亡及财产损失等；多数可用货币价值来衡量损失的大小。
2）间接损失：指一场灾难中第二顺序产生的后果，如灾害引发的饥谨、疾病、生产萧条、失业增加以及精神伤害等。
间接损失比直接损失持续的时间要长得多，其影响多是无形的，很难用货币来估量。
4、地质灾害的属性特征：(1)地质灾害的必然性和可预防性 (2)地质灾害的随机性和周期性(3)地质灾害的突发性和渐变性 (4)地质灾害的群发性和链生性(5)地质灾害的成因多元性和原地复发性 (6)地质灾害的区域性(7)地质灾害的破坏性和“建设性” (8)地质灾害的影响的复杂性和严重性(9)地质灾害人为成因的日趋显著性 (10)地质灾害防治的社会性和迫切性5.地质灾害分类：1.按空间分布状况：陆地地质灾害；海洋地质灾害。
2.按灾害成因：自然动力型；人为动力型；复合动力型。
6.中国地质灾害的分布规律分布规律：平原、丘陵地面沉降和塌陷为主的地质灾害大区；山地斜坡变形为主地质灾害大区；内陆高原、盆地干旱、半干旱风沙为主地质灾害大区；青藏高原及大、小兴安岭北段地区冻融为主地质灾害大区。
第四章地震灾害1、地震:岩石圈物质在地球内动力作用下产生构造活动而发生弹性应变，当应变能量超过岩体强度极限时，就会发生破裂或沿原有的破裂面而发生错动滑移，应变能以弹性波的形式突然释放并使地壳振动而发生地震。
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
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（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)
地面沉降地质灾害危险性评估方法
• 以温岭市石粘至松门一级公路地质灾害危险性评估报告为例， 说明如下:
• （1）根据地质条件对比，选择嘉兴市地面沉降研究成果作为本 次评估的依据。
• 即地下水位与沉降速率呈指数函数相关，回归方程为:
• S′=1.374e0.0758h
• S′——沉降速率(mm)计算值
• h ——平均水位（标高绝对值，m）
• 3.4 工程建设可能遭受地面沉降危险性预测评估
• 本节内容是“预测评估”的内容之一。也是对已 经发生地面沉降的地区进行地面沉降趋势预测, 并分析其对拟建工程的影响及其危害。
• 3.4.1 环境地质比拟法估算地面沉降量
• 本法是采用研究程度较高且地质环境条件相类似 地区的研究成果, 进而估算评估区拟建工程规划 （设计）年限内累计沉降量进行预测的方法, 是 一种经验类比法。
• （2）对建筑工程的危害: ①桥梁墩（台）下沉，使桥 下净空减少；②建筑地坪下沉，使地下管道坡度改变， 重力排水功能失效；③道路工程，由于地面沉降，使 潜水位相对“升高”且地面积水也相应增加，将使填 方路基的强度和稳定性造成不利影响，同时使路基排 水系统不畅乃至失效；④深井井台和桩基建筑物承台 与地坪脱开而相对上升等。
• 1.4.3评估内涵: 指由于常年抽汲地下水引起水位或 水压下降而造成的地面沉降，不包括由于其他原因 所造成地面沉降。
• 2.地面沉降区地质灾害危险性评估范 围的确定
• 地面沉降的评估范围应与地面沉降 范围或初步推测的可能沉降的范围 基本一致。
• 3.地面沉降无监测地区地质灾害危 险性评估方法
• 浙江省地面沉降均发生于经济最发达的沿海平原，自北 而南有杭（州）嘉（兴）湖（州）平原、宁（波）奉 （化）平原、温（岭）黄（岩）平原和温（州）瑞（安） 平原等地。地面沉降的产生均由于大规模开采平原区深 部孔隙承压淡水体所致。由于大量开采地下水导致地下 水位大幅度下降形成区域地下水下降漏斗，漏斗中心与 地面沉降中心基本一致。截止2003年，各地地面沉降现 状如下表所示。嘉兴市及宁波市自上世纪八十年代后期 起逐渐压缩地下水开采量，地面沉降速率分别自 42.35mm/a降至20、10mm/a以下。
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。
地面下沉如何处理方法
地面下沉如何处理方法
地面下沉是指地表层地面产生变形、下沉现象的一种地质灾害。
下面是一些处理地面下沉的方法：
1. 测量和监测：首先需要了解地面下沉的范围和程度，可以使用测量仪器和技术进行地形观测和监测，以确定下沉的位置和速度。
2. 控制地下水位：地面下沉通常与地下水位的变化有关，因此需要控制地下水位的变化。
这可以通过修建排水系统、水池和井控制地下水位的上升，或者通过引入外部水源来提高地下水位。
3. 地基加固：对于地面下沉严重的区域，可以进行地基加固以增强地基的稳定性。
例如，可以使用注浆技术将浆液注入地下，增加地基的承载能力。
4. 控制地面负荷：减少地面负荷的重量也可以减缓地面下沉的速度。
这可以通过减少建筑物或结构的重量、改变土地利用方式等措施来实现。
5. 地面填补和加固：对于已经出现下沉的地面区域，可以进行填补和加固来平衡地面。
这可以使用合适的填料（如沙土、石块等）填充下沉区域，并进行适当的压实和加固。
6. 监测和维护：对于处理地面下沉的区域，需要进行定期的监测和维护工作，
以确保处理措施的有效性和安全性。
监测可能包括测量地面高度、地下水位和地基稳定性等指标。
请注意，处理地面下沉的方法应根据具体情况和地质条件进行选择和应用。
在实施任何处理措施之前，应进行详细的勘察和评估，并请专业人士提供指导和建议。
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盆地等地面沉降 灾害严重区。
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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。
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长江浊黄，汉江碧绿
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华 北 平 原
地 面 沉 降
等 值 线 图
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三
、 地 1.地面标高损失，地表积水，放泄洪能力下降
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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
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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。
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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。
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
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地面加载引起的地面沉降
自然原因：
冰川期大陆 冰盖形成 厚度达
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土力学p90-板书一下
地面 原水位 下降后水位
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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；
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
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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
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，
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。
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பைடு நூலகம்
4.桥梁净空减小，影响通航
5.农村积水，农作物减产。
第六讲
变形
地质灾害
1
1. 概述 2. 类型 3. 分布规律 4. 地面沉降
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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。
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地面沉降-塌陷
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• 马路塌陷，还有的人被热水活活烫死
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• 山西 • 构造地裂缝 • -平原，不
是滑坡的张 裂隙。
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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。
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地面沉降
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（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。
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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；
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。
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建筑物受损
地面不均匀沉降错断供水管道
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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
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
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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
开采地下水、油气资源
地面加载
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构造运动引起的地面沉降
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五、地面沉降的时空特征
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。
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1、地面沉降的变形形式
垂直位移 水平位移
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（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
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。
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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