地面沉降论文

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《三江平原水资源开发利用致地面沉降分析及对策》

《三江平原水资源开发利用致地面沉降分析及对策》

《三江平原水资源开发利用致地面沉降分析及对策》一、引言三江平原,位于中国东北的黑龙江省,是中国重要的农业产区和水资源富集区。

近年来,随着该地区水资源的不断开发利用,出现了地面沉降的现象,这既影响了当地的经济社会发展,也对生态环境带来了不小的挑战。

本文旨在分析三江平原地面沉降的成因,特别是水资源开发利用过程中的问题,并提出相应的对策。

二、三江平原地面沉降的现状与成因分析1. 地面沉降现状三江平原地面沉降现象日益严重,主要表现为土地塌陷、地面裂缝等问题。

这不仅影响了当地居民的生活和农业生产,也对区域生态环境造成了破坏。

2. 地面沉降成因分析(1)水资源过度开发:三江平原水资源丰富,但近年来过度开发、过度利用的情况严重,导致地下水位下降,进而引发地面沉降。

(2)不合理的土地利用:过度开垦、不合理灌溉等土地利用方式,导致土壤结构破坏,地下水补给不足,加剧了地面沉降的现象。

(3)地质因素:三江平原地处松嫩平原,地质构造复杂,加之长期的地质作用,使得地面容易发生沉降。

三、三江平原水资源开发利用与地面沉降的关系三江平原地面沉降与水资源开发利用密切相关。

由于过度开采地下水、不合理的水资源利用方式,导致地下水位下降,土壤固结,进而引发地面沉降。

因此,科学合理的水资源开发利用是防止和减缓地面沉降的关键。

四、对策与建议1. 科学规划水资源开发利用(1)制定科学的水资源开发利用规划,合理分配水资源,确保农业、工业和居民生活用水的需求。

(2)加强水资源保护,严格控制地下水开采量,防止过度开采。

2. 推广节水农业和生态农业(1)推广节水灌溉技术,减少农业用水量,提高水资源利用效率。

(2)发展生态农业,合理利用土地资源,保护土壤结构,提高土壤保水能力。

3. 加强地质监测和预警系统建设(1)加强地质监测,及时掌握地面沉降情况,为防治工作提供依据。

(2)建立地面沉降预警系统,及时发现并处理潜在的安全隐患。

4. 加大政策支持和资金投入(1)制定相关政策,鼓励和支持水资源保护和地面沉降防治工作。

地面沉降的原因分析

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。

地面沉降论文

地面沉降论文

地面沉降是孔隙水承担的孔隙水压力和土骨架承担的有效应力发生变化的结果。

产生地面沉降的原因包含两个部分自然因素和人为因素。

开采地下水是产生地面沉降的人为因素,松散未固结土层的存在是地面沉降产生的自然因素。

因为地面沉降机理的复杂性,目前学术界尚未有一个完整的定论。

但是鉴于地面沉降范围广,含水层因开采地下水引起的压缩量相对于含水层厚度相比太小,可假定土颗粒间无胶结,即土颗粒间作用力忽略不计汇,,运用一维太沙基固结理论中的有效应力原理近似地解释开采地下水所引起的地面沉降演变过程,这是目前学术界普遍应用的一种理论。

土体的有效应力原理根据有效应力原理,饱和土体中任何一点的法向总应力不随着时间变化。

开采地下水之前,含水层上覆荷载由含水层骨架及水体共同承担达到平衡,随着地下水开采的增加,孔隙水压力不断减小,而上覆荷载总应力没有改变,含水层中有效应力必然会增加,即原先由孔隙水体承担的一部分荷载转而由土体骨架承担,引起土体骨架所受附加应力增大导致颗粒间孔隙缩小,含水层在宏观上表现为压缩土颗粒压缩忽略不计。

当抽取承压含水层地下水引起水位下降时,含水层的相邻弱透水层中孔隙水压力也随之减小,弱透水层也因有效应力增大而压缩,所以地面沉降总量包括含水层压缩量与弱透水层压缩量之和,。

下面对含水层组开采地下水后的应力变化进行分析。

含水层应力变化的基本规律假定含水层因开采地下水孔隙水压力下降了△H,根据有效应力原理,含水层有效应力就增加了△σ研究区域的土层概化在进行地面沉降计算之前,需要对地下各土层运用水文地质中有关含水层分类的概念进行简化。

含水层一般是指位于地下水面之下的透水层,且经常为地下水所饱和的土层。

土层按其透水性的强弱和受压情况可分为潜水含水层、弱透水层、承压含水层三种。

潜水含水层:直接与包气带相接具有自由表面的含水层。

弱透水层:在自然条件下几乎不能透水或只能透过数量很少水的土层称为弱透水层。

在某些假定理想条件下也可称为隔水层,但这种情形在自然界中是不存在的,所以此类土层称为弱透水层较为合适。

区域地面沉降论文:区域地面沉降对桥梁桩基的影响研究

区域地面沉降论文:区域地面沉降对桥梁桩基的影响研究

区域地面沉降论文:区域地面沉降对桥梁桩基的影响研究【中文摘要】近年来,高速铁路在我国得到了快速发展,但一些高速铁路所经过的区域,地面沉降现象比较严重,为此,深入研究区域沉降对桥梁桩基工作特性的影响及其与桩基沉降间的相关关系,尤为必要。

本文首先从了解影响区域地面沉降的因素出发,利用人工神经网络技术以及三维地下水数值模拟软件Visual Modflow进行区域沉降预测分析,同时,利用Plaxis软件分析得出在一定范围内,抽水引起的地下水位变化对桥梁桩基工作特性的影响,以及影响桥梁桩基工作特性的因素分析,接着通过数据分析得出地面沉降与桩基沉降的相关关系,最后提出控制桥梁桩基沉降的相应工程技术措施。

通过本文研究,主要取得以下成果:(1)引起区域性地面沉降的主要原因是由于过量抽取地下水引起的;(2)根据现有的实测沉降数据,采用人工神经网络技术对10年内的地面沉降进行了分析预测;(3)运用Visual Modflow软件,基于地面沉降实测值和预测值,对于抽水引起的地下水位变化进行了研究,并使用经验公式计算出了降水引起的地面沉降;(4)利用Plaxis二维有限元分析软件,进行抽水影响下的不同水位降深时,桩基的工作特性分析,发现随着水位降深的不断增大,桩基承载力不断减小;(5)在区域地面沉降的情况下,持力层土的模量及内摩擦角的变化对于桩基周围地面的沉降影响较为显著,而桩长的增加虽对桩基周围地面的沉降影响并不大,却对桩基沉降有一定的控制作用,而桩径的变化对桩基沉降的影响并不大;(6)提出了桩基沉降随地面沉降的变化关系式;(7)提出了一些控制桥梁桩基沉降的相应措施。

【英文摘要】In recent years, high-speed railway in China has been rapid development, however, some high-speed railway passed through the area where land subsidence was severe.so it was particularly necessary to research on the effect of the land subsidence for working pile foundation characteristics and its relationship with the pile settlement.This article first to understand the factors that influenced regional land subsidence, predicted the regional settlement by artificial neural network technology and three-dimensional groundwater simulation software Visual Modflow, at the same time, making use of the plaxis software,obtained the work of the bridge foundation characteristics under the influence of the pumping groundwater level changes, and analysised of the factors which affected the characteristics of the bridge pile foundation, then continuly analysised of the relationship between the land subsidence and the pile settlement by data. Finally,proposed the corresponding control engineering measures of bridge pile foundation.Through this research, mainly achieved the following results:(1) the regional land subsidence was caused mainly due to excessive pumping of underground water; (2) the land subsidence of 10 years was predicted by artificial neuralnetwork technology which was based on existing experimental data; (3) made using of Visual Modflow software, based on the measured and predicted subsidence values, stady the water level changes which was caused by pumping groundwater,and calculatedthe precipitation caused by land subsidence by the empirical formula; (4) made using of PlaxisⅡdimensional finite element analysis software, analysised of the pile of the operating characteristics under the influence of the different pumping drawdown, it was showed that with the drawdown increasing, pile foundation decreasing; (5) In the case of regional land subsidence, the bearing layer of soil modulus and internalfriction angle of the impact of change on the ground subsidence around pile was more obvious, while the pile length increased,the ground settlement around the pile was not affected,however,it was workful to pile settlement, and pile diameter effectedon the pile settlement less; (6) proposed the relationship formula of the pile settlement with the changes of land subsidence; (7) proposed a number of regulatory measures of bridge pile foundation settlement.【关键词】区域地面沉降抽水桥梁桩基控制措施【英文关键词】Regional land subsidence Pump water Bridge pile foundation Regulatory measures【目录】区域地面沉降对桥梁桩基的影响研究摘要6-7Abstract7第1章绪论10-16 1.1 研究背景10 1.2 区域地面沉降研究现状10-13 1.2.1 国外发展动态11-12 1.2.2 国内发展动态12-13 1.3 区域地面沉降对工程结构影响的研究现状13-15 1.4 本文研究内容及技术路线15-16第2章区域地面沉降影响因素及沉降趋势预测16-36 2.1 地面沉降概述16-17 2.2 区域沉降影响因素分析17-21 2.2.1 过量抽取地下水,引起土体固结沉降17-18 2.2.2 土体次固结和蠕变效应18-19 2.2.3 地质构造作用19-20 2.2.4 地热开发20 2.2.5 城市化建设20-21 2.3 基于人工神经网络技术的地面沉降预测分析21-27 2.3.1 人工神经网络数值方法简介21-23 2.3.2 基于现场实测数据的沉降预测分析23-27 2.4 基于MODFLOW软件的地面沉降预测分析27-35 2.4.1 数值分析模型的建立27-33 2.4.2 地面沉降的预测33-35 2.5 本章小结35-36第3章区域地面沉降与桥梁桩基沉降相关关系研究36-60 3.1 地质条件概述36-38 3.2 区域沉降影响下桥梁桩基的工作特性38-55 3.2.1 模型的建立38-39 3.2.2 地下水位变化对桩基工作特性的影响39-44 3.2.3 桥梁桩基工作特性的影响因素分析44-55 3.3 桥梁桩基沉降特性与地面沉降相关关系研究55-58 3.4 本章小结58-60第4章控制桥梁桩基沉降的工程技术措施60-64 4.1 现行的控制桥梁桩基沉降的措施60-61 4.1.1 严格控制地下水的开采60 4.1.2 合理选址,优化桥梁结构布局60-61 4.1.3 工程适应性措施61 4.1.4 加强地面沉降的监测61 4.2 本文优选的控制桥梁桩基沉降的措施61-64 4.2.1 管理措施61 4.2.2 压缩工程沿线地下水开采量61-62 4.2.3 建立工程沿线地面沉降灾害监测网62 4.2.4 工程干预地面沉降措施62 4.2.5 强化施工管理,避免工程建设加剧地面沉降62-63 4.2.6 加强政府宏观管理,增强全民防灾减灾意识63 4.2.7 提高桩体承载力63 4.2.8 研制新型桥梁支座63 4.2.9 在桩侧和桩端采用后注浆措施63 4.2.10 桩基工程施工完毕之后在桩侧加若干道钢套筒63-64结论与建议64-66致谢66-67参考文献67-71附录攻读硕士学位期间参与的科研项目71。

水文地质学论文1

水文地质学论文1

水文地质学论文过度开采地下水导致的地面沉降问题摘要:人类的工农业生产需要消耗大量的天然水资源,其中对于地下水的开采在一些缺少河流和湖泊的地方尤为严重。

但一个不容忽视的问题是,地下水开发利用不当,不仅会造成土壤盐渍化、植被退化等生态环境问题,而且由于过量开采地下水,因而引发严重环境质量问题。

本文对于地下水过度开采引起的环境问题主要讨论了地面沉降。

地面沉降是一种缓变型地质灾害,为沿海平原城市常见的地质灾害,许多地区的地面形变监测资料表明,地面沉降中心与地下水漏斗分布范围有较好的对应关系。

对于地面沉降,本文主要从三个方面来讨论,首先介绍地面沉降的形成机制及其主要危害,第二介绍近期发生在我国的一些地下水过度开采导致地面沉降的实例,第三简单介绍地面沉降的控制和治理。

关键词:地面沉降;形成机制;实例分析;防治对策一、绪言地面沉降是指某一区域内由于各种原因导致的地表浅部松散沉积物压实加密引起的地面标高下降现象,又称作地面下沉或地陷。

地面沉降的特点是波及范围广、下沉速率缓慢、以垂直运动为主,往往不易察觉,但它对于建筑物、城市建设和农田水利危害极大。

联合国教科文组织地面沉降工作组是地面沉降的国际研究机构,从1965年以来通过研讨会的形式,将世界各国或地区的地面沉降工作者组织到一起,从地面沉降的原因、危害、防治和监测等角度进行了深入的探讨。

我国目前已经有96个城市或地区发生不同程度的地面沉降,而各地经济的快速发展又加大了用水的需求量,使得用水现状进一步恶化。

二、地面沉降的形成机制及主要危害2.1地面沉降的形成机制对于地下水开采造成的地面沉降的机理解释主要是土力学中的有效应力原理和水动力固结原理。

由于开采地下水引起含水层水位下降,因而引起相邻黏土层中孔隙水压力降低。

根据太沙基的有效应力原理及固结理论可知,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。

假定粘土地层内应力保持不变,如果孔隙水压力降低,必将引起粘土间有效应力增加,从而使颗粒间距减小,引起孔隙体积减小,而导致地面沉降。

《2024年北京市平原区地面沉降研究进展与思考》范文

《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、引言地面沉降是一种常见的地质灾害,对城市基础设施和居民生活产生重大影响。

作为中国首都的北京市,其平原区地面沉降问题尤为突出。

本文旨在梳理北京市平原区地面沉降的研究进展,并对其现状及未来发展趋势进行思考。

二、北京市平原区地面沉降的研究进展(一)研究背景与意义随着城市化进程的加速,北京市平原区地面沉降问题日益严重。

地面沉降不仅影响城市基础设施的安全运行,还可能引发一系列地质灾害,如地下管线破裂、房屋倒塌等。

因此,对北京市平原区地面沉降的研究具有重要的现实意义。

(二)研究方法与成果目前,针对北京市平原区地面沉降的研究主要采用地质勘探、地下水观测、卫星遥感等技术手段。

通过这些方法,研究人员发现地面沉降与地下水开采、土壤固结、地壳运动等因素密切相关。

同时,针对不同区域的地质条件,制定了相应的防治措施和政策建议。

(三)主要研究成果概述近年来,北京市平原区地面沉降研究取得了显著的成果。

研究人员通过对历史数据进行梳理和分析,建立了地面沉降的监测和预警系统,为城市规划和防灾减灾提供了重要的科学依据。

此外,针对不同区域的特点,研究还发现了一些新的影响因素,如人类活动、土壤类型等。

三、对北京市平原区地面沉降的思考(一)问题与挑战尽管北京市平原区地面沉降研究取得了一定的成果,但仍面临诸多问题和挑战。

首先,地面沉降的成因复杂,涉及多种因素的综合作用。

其次,目前的研究主要集中在宏观层面,对于微观机制的了解还不够深入。

此外,防治措施的实施难度较大,需要政府、企业和社会各方的共同努力。

(二)应对策略与建议针对上述问题与挑战,本文提出以下应对策略与建议:1. 加强监测与预警:进一步完善地面沉降的监测和预警系统,提高其准确性和时效性。

2. 深入研究成因机制:加大对地面沉降成因机制的研究力度,深入探讨各种影响因素的作用机理。

3. 制定防治措施:根据不同区域的特点和需求,制定相应的防治措施和政策建议。

《2024年北京市平原区地面沉降研究进展与思考》范文

《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、引言地面沉降作为一种常见的地质灾害,在全球范围内均有发生。

特别是在城市化进程迅速的北京市平原区,地面沉降问题尤为突出。

本文旨在梳理北京市平原区地面沉降的研究进展,并对未来的研究方向进行思考,以期为该领域的深入研究提供参考。

二、北京市平原区地面沉降的研究背景北京市作为我国的首都,城市化进程迅速,人口密集。

然而,随着城市的发展,地面沉降问题逐渐凸显,给城市的安全和可持续发展带来了严重威胁。

地面沉降的原因主要包括自然因素和人为因素,如地下水资源过度开采、土地压实、地质构造等。

其中,人为因素在地面沉降中起到了重要作用。

三、北京市平原区地面沉降研究进展(一)研究方法与成果近年来,北京市平原区地面沉降研究取得了显著进展。

学者们运用地质勘探、地球物理探测、遥感技术等多种方法,对地面沉降的成因、发展规律及影响因素进行了深入研究。

同时,通过建立地面沉降监测网络,实时监测地面沉降的变化情况,为防控地面沉降提供了科学依据。

此外,还有学者从政策、经济、社会等方面探讨了地面沉降的防控策略,提出了许多有价值的建议。

(二)研究成果的应用这些研究成果的应用,一方面为北京市平原区地面沉降的防控提供了科学依据,另一方面也为其他地区的地面沉降研究提供了借鉴。

同时,这些研究成果还为城市规划、建设和管理提供了重要参考,有助于推动城市的可持续发展。

四、对北京市平原区地面沉降研究的思考(一)加强基础研究虽然北京市平原区地面沉降研究取得了一定的成果,但仍需加强基础研究。

包括深入探讨地面沉降的成因、发展规律及影响因素,完善地面沉降监测网络,提高监测精度和覆盖范围等。

(二)跨学科合作地面沉降问题涉及地质、水文、气象、城市规划等多个学科领域,需要加强跨学科合作。

通过跨学科合作,可以更全面地了解地面沉降的成因和影响因素,提出更有效的防控策略。

(三)政策支持与公众参与政府应加大对地面沉降研究的政策支持和资金投入,推动相关研究的深入开展。

论地面沉降的危害性及其防治

论地面沉降的危害性及其防治

论地面沉降的危害性及其防治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,给居民的生命财产安全造成了巨大的威胁。

本文系统的分析和论述了地面沉降的分危害表现,提出了较为科学的控沉措施。

关键词地面沉降;危害;控沉措施地面沉降是在自然或人类工程的影响下,由于地下松散土层固结收缩压密作用,导致地表发生的下降运动。

地面沉降的变形形式以整连体、连续性为特点,具体表现为向下运动的弯曲、凹洼地、破裂等。

当地面沉降一旦形成一定的规模和可观的破坏,以人类现有的能力和技术,治理和恢复是极其困难的,地面沉降若任其发展后果将是灾难性的,它将成为制约社会经济可持续发展的重要灾种。

我国地面沉降绝大多数是地下水超量开采所致,主要分布在我国东部平原地区,尤其以沿海城市和华北平原等地区最为严重。

发生沉降的城市或地区有的孤立存在,有的密集成群或断续相连,形成大面积的地面沉降区。

1地面沉降灾害的危害地面沉降给工农业生产,交通运输、城市建设和人民经济、生活造成的危害,使城市环境明显恶化,对农村农田的影响也较大,具体环境灾害表现如下:1)地面沉降造成房屋桥梁开裂、倾斜、倒塌,道路凹凸不平或开裂,尤其使铁路交通安全受到威胁。

苏锡常地区因地面沉降造成1343栋房屋损坏,不仅造成了3.89亿元的经济损失,房屋建筑开裂还加剧了本区的地震灾害。

天津市塘沽海门大桥两端更是因地面沉降相差135mm,引发桥错裂。

2)地面沉降使桥梁下沉,河道桥下净空减少,通航能力降低。

苏州平门大桥和上海苏州河上的一些桥梁的通航能力受到影响。

3)地面沉降引起的地裂缝加剧建筑物的破坏程度,同时往往可成为地面污染源渗入地下水源的通道,造成水质污染,而且常常可成为深部有害气体逸出地面的通道,对人体健康危害极为严重。

4)城市地下管网受到破坏。

不均匀地面沉降会使埋藏于地下的煤气管、给排水管、电线光缆等管线弯曲变形,甚至破裂。

轻者“滴、漏、冒”引起停水停电通信中断等事件,重者将造成所输送能源的浪费和地下水的污染。

《2024年北京市平原区地面沉降研究进展与思考》范文

《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、引言地面沉降作为一种常见的地质灾害,对城市建设和人民生活带来严重的影响。

北京市平原区作为我国重要的城市群,近年来也面临着地面沉降的严峻挑战。

本文将围绕北京市平原区地面沉降的研究进展进行综述,并提出对未来研究的思考。

二、北京市平原区地面沉降概况北京市平原区地面沉降主要受地质、人为活动等多重因素影响。

其中,人为因素如过量抽取地下水、工程建设等是导致地面沉降的主要原因。

随着城市化进程的加快,地面沉降问题日益突出,给城市规划、建设和管理带来了巨大压力。

三、北京市平原区地面沉降研究进展1. 地质因素研究地质因素是导致地面沉降的重要因素之一。

研究表明,北京市平原区地层的土质疏松、含水层分布不均等因素均对地面沉降产生影响。

近年来,学者们通过地质勘探、地球物理勘察等技术手段,对北京市平原区的地质结构进行了深入研究,为地面沉降的防治提供了重要的理论依据。

2. 人为活动因素研究人为活动是导致地面沉降的另一重要原因。

过量抽取地下水、工程建设等活动会改变地下水的分布和土体的应力状态,从而导致地面沉降。

近年来,学者们通过监测和分析人为活动与地面沉降的关系,提出了相应的防治措施,如合理利用地下水、加强工程建设的监管等。

3. 监测技术研究监测技术是研究地面沉降的重要手段。

随着科技的发展,遥感技术、GPS技术、InSAR技术等被广泛应用于地面沉降的监测中。

这些技术能够实时监测地面沉降的变化情况,为防治工作提供了重要的数据支持。

4. 防治措施研究针对地面沉降问题,学者们提出了多种防治措施。

如加强地下水管理、优化工程建设方案、实施地质灾害防治工程等。

这些措施的实施能够有效减缓地面沉降的速度,保护城市的安全和稳定。

四、对未来研究的思考1. 加强综合研究未来研究应加强地质、气象、水文等多学科的交叉融合,综合分析地面沉降的形成机制和影响因素,为防治工作提供更加科学的依据。

2. 强化监测预警加强地面沉降的监测预警系统建设,提高监测技术的精度和覆盖范围,实时掌握地面沉降的变化情况,为防治工作提供及时、准确的数据支持。

精选范文--地面沉降不能掉以轻心

精选范文--地面沉降不能掉以轻心

地面沉降不能掉以轻心“沉默寡言”的大地因为人类的过分索取,变得不再温驯,开始“发怒”……地面沉降在不断扩大,目前已经由沿海城市向内陆扩展。

地面沉降是我国平原地区的主要地质灾害,已经成为制约我国社会、经济可持续发展的重要灾种之一。

如果我们仍不采取措施,那么大范围的地面沉降是极有可能出现的,人类也会受到更多的“报复”。

杭州地铁坍塌事故11月15日15时20分许,杭州地铁一号线施工工地突然发生路面大面积塌陷事故,导致萧山湘湖风情大道75米路面坍塌,并下陷15米。

正在路面行驶的多辆车陷入深坑,多数地铁工地施工人员被困地下。

截至16日22时20分,事故已致4人遇难,17人失踪。

官方调查尚在进行之中,但已有地铁工程专家指出,问题症结可能出在杭州当地土质、基坑维护设计以及施工单位操作这三方因素上。

事实上,杭州地铁塌陷事故并非首例。

在网络搜索引擎上输入相关关键词,可以找到为数不少的事故报道。

2008年4月1日,广东省深圳市龙岗区横岗街道地铁3号线荷坳段工地进行桥墩浇筑混凝土施工时,模板突然发生坍塌,混凝土倾泻而下,5人被埋,最终3死2伤。

2007年3月28日,位于北京市海淀南路的地铁10号线工程苏州街车站东南出入口发生一起塌方事故,6名施工者被埋。

30天之后,这条地铁又由于基坑坍塌,造成燕莎桥东北角地下一处直径600毫米的自来水管线断裂,涌出的水迅速淹没了整个燕莎桥路口。

业内人士指出,目前我国地铁建设规模之大、速度之快,世界上少有。

北京地铁复兴门到八王坟段用了约10年才建成通车,而如今4号线、5号线、10号线等共114公里,却要求6到7年建成。

事实上,在当前中国的地铁建设热潮之中,地铁塌陷事故已非首例。

在北京、广州等城市发生地铁塌陷事故时就有专家指出,各地城市决策者们还存在着一定程度上不够清醒的地方。

比如说,对一个城市地铁路网的层次和分工缺乏系统性、整体性的考量;有些线路设计的前期论证做得不够扎实,给后期工作带来很多隐患。

地面沉降论文

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。

降水引起地面沉降的论文

降水引起地面沉降的论文

深基坑降水引起的地面沉降分析摘要:结合北京中冠大厦基坑降水工程实例,分析了中冠大厦基坑降水所引起地面沉降的机理。

通过应力面积法基本原理计算法对基坑降水引起的地面沉降进行了理论计算,揭示出降水所引起的地面沉降与水位降深呈正比,与压缩模量呈反比;离基坑越近,单位间距内地面沉降增量越大,所造成的差异沉降越明显;其降水影响半径约为131.8m,最大沉降量约为35mm,对离基坑10m远的中关大厦影响不大,而离红线1m左右的高压线和电信线必须将其移走或采取有效措施。

关键词:深基坑;降水;地面沉降;应力面积法城市地下空间开发利用的规模深度和广度日益加强,基坑降水工程不可避免的引起基坑周围土层中地下水位和应力场的改变,这必然导致基坑周围地面的沉降水平位移和支护结构的变形,从而影响相邻建筑物和市政管线的正常使用甚至破坏[1-6]。

因此,研究和探讨基坑工程降水所引起的地面沉降变形机理,从理论上指导降水工程的设计和施工对保护深基坑周边环境具有重要意义。

本文结合北京中冠大厦基坑工程,用应力面积法基本原理计算法对基坑降水引起的地面沉降进行了理论计算,对基坑工程降水引起的地面沉降进行了分析。

揭示了基坑降水引起地面沉降的规律,对工程实践起了很好的指导作用。

1工程概况中冠大厦工程位于北京海淀区海淀南街北侧,大厦地上13层,地下3层,地面标高约52.4m,基底埋深-16.05m,基坑开挖深度为-16.15m。

东侧约10m处为已完成新中关大厦,其基础埋深约20m,其基坑采用护坡加锚索支护;其余各侧均为马路。

另西侧距离红线1m左右(局部至红线)有高压线和电信线。

根据勘察资料,场地地层构成及土层参数见表1,钻探40.0m深度范围内存在3层地下水见表2。

表1场地地层构成及土层参数Tab.1formationofstratuaandparametersofthesoil表2地下水埋藏情况场地水文地质条件,第一层台地潜水不连续,局部可见;第二层层间潜水,水量不大;第三层潜水普遍存在,水位于基底以下较深处,无承压性。

《2024年北京市平原区地面沉降研究进展与思考》范文

《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的首都,其地面沉降问题愈发引人关注。

特别是平原区,因多种因素影响,地面沉降现象愈发严重。

本文将针对北京市平原区地面沉降的研究进展进行综述,并提出一些思考与建议。

二、北京市平原区地面沉降现状及成因北京市平原区地面沉降现象主要源于两个方面:一是自然因素,如地质构造、地下水开采等;二是人为因素,如过度开采地下水、工程建设等。

这些因素导致土层压缩、地壳变形,进而引发地面沉降。

三、北京市平原区地面沉降研究进展近年来,针对北京市平原区地面沉降问题,众多学者进行了大量研究。

在研究方法上,主要采用地质勘探、地下水观测、卫星遥感等技术手段。

在研究内容上,涉及地面沉降的成因、发展规律、预测预报以及防治措施等方面。

1. 地面沉降成因研究学者们通过地质勘探和地下水观测,发现北京市平原区地面沉降的主要原因是过度开采地下水和工程建设。

其中,地下水开采导致土层压缩,地壳变形;工程建设则改变了土层的应力分布,导致地面沉降。

2. 地面沉降监测技术随着卫星遥感技术的发展,学者们开始利用该技术进行地面沉降监测。

通过分析卫星图像,可以实时监测地面沉降情况,为防治措施的制定提供依据。

3. 地面沉降预测预报针对地面沉降的预测预报,学者们建立了多种数学模型和方法。

这些方法主要包括基于地下水开采量的预测模型、基于地质条件的预测模型等。

这些模型可以为政府决策提供科学依据。

四、思考与建议1. 加强监测与预警为更好地掌握北京市平原区地面沉降情况,应加强监测与预警工作。

除了采用传统的地质勘探和地下水观测方法外,还应利用卫星遥感技术进行实时监测。

同时,建立完善的预警系统,及时发现地面沉降现象,为防治措施的制定提供依据。

2. 严格控制地下水开采过度开采地下水是导致北京市平原区地面沉降的主要原因之一。

因此,应严格控制地下水开采量,确保地下水位保持在合理范围内。

同时,推广节水型设备和工艺,减少水资源浪费。

《2024年北京市平原区地面沉降研究进展与思考》范文

《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。

地面沉降的原因和处理方法

地面沉降的原因和处理方法

地面沉降的原因和处理方法随着城市的不断发展和人口的增加,地面沉降问题越来越引人注目。

地面沉降指的是地面表面在一定时间范围内不断下降的现象,其原因多种多样,包括地质条件、人类活动、气候变化等。

本文将探讨地面沉降的原因和处理方法,帮助人们更好地理解和解决这一问题。

地面沉降的原因多种多样。

首先,地质条件是地面沉降的重要原因之一。

例如,地下水开采使得地下水位下降,导致地表下沉;地壳运动和构造变形也会引发地面沉降。

其次,人类活动也对地面沉降产生了较大影响。

大规模建筑、挖掘、填埋等工程活动会改变地下水流动状况和土壤结构,引发地面沉降。

第三,气候变化也是地面沉降的因素之一。

气候的干湿变化会导致土壤的收缩与膨胀,进而导致地面沉降。

面对地面沉降问题,我们需要采取一系列的处理方法。

首先,我们应该加强地表监测与预警体系的建设,及早发现地面沉降的迹象。

通过监测地表沉降速率和范围,我们可以更准确地评估地质风险,及时采取措施,减少潜在的损失。

其次,我们应该加强地下水管理与保护。

合理利用地下水资源,避免过度开采导致地下水位下降,从而减少地面沉降现象的发生。

同时,限制工业和农业排放含有有机物质的废水,减少土壤有机质的分解,以保持土壤的稳定性。

此外,我们还应加强建筑工程的管理与规划。

在规划新的建筑项目时,应充分考虑地质条件和地下水位状况,合理选择建筑材料和施工方式,以减少地面沉降产生的影响。

同时,在城市更新和维修项目中,也要注意保持地表和地下的平衡,避免局部地面沉降引起的问题。

此外,加强土地治理和保护,保持土壤的稳定性和适宜的湿度,也是减少地面沉降的重要措施。

综上所述,地面沉降是一个复杂的问题,其原因涉及地质条件、人类活动和气候变化等多方面因素。

然而,通过加强地表监测与预警、地下水管理与保护以及建筑工程管理与规划,我们能够有效减少地面沉降的发生,保护我们的环境和生活质量。

地面沉降问题的解决需要各方共同努力,采取综合性的措施,确保我们的城市可持续发展。

地面沉降成因分析及防治对策

地面沉降成因分析及防治对策

地面沉降成因分析及防治对策摘要:地面沉降是一种不可逆的地质灾害,地面沉降较为严重时会出现海水倒灌、加剧洪涝灾害次数、地面出现裂缝以及建筑物地基遭到破坏等现象,这些现象的发生不仅会影响地区发展,还会对沿海城市和各城市重大基础设施安全构成更大风险。

我国经常发生地面沉降的区域主要有华北平原、长江三角洲、汾渭盆地和淮北平原等。

本文主要针对我国经常发生地面沉降区域的现状,分析产生地面沉降的两点成因,并根据成因提出相应的解决对策。

关键词:地面沉降;成因分析;防治20世纪20年代是我国最早出现地面沉降的时间,最开始出现地面沉降的城市是上海市与天津市,随后根据时间的推移有越来越多的城市也开始出现了地面沉降的问题。

截止2019年,我国地面沉降较为严重的区域面积已经达到1.14万km2,年沉降量大约为50mm。

其中,珠江三角洲出现地面沉降的主要原因是因地面有软土自然固结,黑龙江地区的大庆、哈尔滨、三江平原等地区出现地面沉降的位置主要分布在开采区域以及经济开发区域。

1.我国地面沉降现状我国主要地面沉降区分布在华北平原、长江三角洲、汾渭盆地和淮北平原等,主要诱因是过量开采第四系承压水[1]。

区域的地面沉降与深层承压水降落漏斗空间的分布情况基本一致,沉降的发展趋势也会与地区的开采强度有直接关系,一般情况下地面沉降的情况会根据开采强度的变化而变化,具有一定的滞后性。

通过国内外相关实践的证实可知,地面发生沉降的主要原因是部分区域的地面存在松散层或者深层承压水过量开采。

2.地面沉降成因2.1侵蚀因素我国堆积河谷平原地区的用水量都比较大,过度用水后该地区的部分区域水井周围或者地势比较低的地方就会形成下降,承压含水层中的水压降低,支撑上覆岩层孔隙水的压力会逐渐转移到含水层的颗粒中,从而导致该地方部分区域的地面出现不均匀的沉降问题。

出现沉降后区域之间的差异性也将增加,进而导致地面逐渐出现裂缝、区域内的建筑墙体逐渐出现倾斜与裂缝等问题。

地面沉降科普演讲稿范文

地面沉降科普演讲稿范文

尊敬的各位领导、亲爱的老师们、同学们:大家好!今天,我很荣幸站在这里,与大家分享一个与我们生活息息相关的话题——地面沉降。

地面沉降,顾名思义,就是地面高度下降的现象。

它不仅影响着城市的建设和发展,还关系到人民群众的生命财产安全。

下面,就让我们一起揭开地面沉降的神秘面纱。

一、什么是地面沉降?地面沉降,是指地面在自然和人为因素作用下,发生的持续下降现象。

根据成因,地面沉降可分为自然沉降和人为沉降两大类。

1. 自然沉降:主要是指地壳运动、地质构造变化等因素引起的地面下降。

这种沉降速度较慢,影响范围较小。

2. 人为沉降:主要是指人类活动,如过量开采地下水、开采矿产资源、建设大型工程等,导致地面下沉。

这种沉降速度快,影响范围广,危害性大。

二、地面沉降的危害地面沉降的危害是多方面的,主要体现在以下几个方面:1. 建筑物破坏:地面沉降会导致建筑物地基下沉,造成建筑物倾斜、裂缝、破坏,甚至倒塌。

2. 交通设施受损:地面沉降会导致道路、桥梁、隧道等交通设施变形、下沉,影响交通安全。

3. 水资源浪费:地面沉降会导致地下水位下降,加剧水资源短缺问题。

4. 生态环境恶化:地面沉降会导致地面裂缝增多,土壤水分蒸发加快,生态环境恶化。

5. 经济损失:地面沉降造成的建筑物破坏、交通设施受损等问题,将给国家和个人带来巨大的经济损失。

三、地面沉降的原因地面沉降的原因主要有以下几点:1. 过量开采地下水:为了满足生活和工业用水需求,一些地区过量开采地下水,导致地下水位下降,地面下沉。

2. 开采矿产资源:在矿产资源开采过程中,若处理不当,会导致地面下沉。

3. 大型工程建设:大型工程建设如隧道、桥梁、水库等,在施工过程中,若施工不当,也会导致地面沉降。

4. 地质条件:地质条件如岩层松软、地下水丰富等,也会导致地面沉降。

四、地面沉降的防治措施面对地面沉降这一严峻问题,我们应采取以下防治措施:1. 严格管理地下水开采:加强对地下水开采的管理,合理调配水资源,减少地下水过度开采。

国内外地面沉降现状与研究

国内外地面沉降现状与研究

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勺沉降量剧增。

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。

区域地下水控采后地面沉降特点论文

区域地下水控采后地面沉降特点论文

区域地下水控采后地面沉降特点论文摘要:通过永强平原禁采地下水可以看出对于改善地面沉降具有积极意义,但是地面沉降作为在多种复杂影响因素共同作用下而形成的一个较为漫长的地质过程,它的诸多影响在短时间内并不能够全部得以表现,所以在当前禁采的时间相对较短的情况下,我们应当通过长期的观察和分析,只有如此才可以真正控制地下水以及地面沉降。

温州地区随着工农业水平的提高和人口密度的增加,人们对于地下水的需求也越来越大,永强地区由于长时期过量开采地下水,导致了地面发生沉降。

为了应对地面沉降问题,温州市先后颁布了《浙江省水资源管理条例》等相关条例,并积极建立地面沉降监测网络,大力推行地下水控采措施,并取得了一定成效。

一、地区水文地质特征永强平原位于温州市东侧的鸥江入海口处,该地区第四纪地层自从更新世到全新世都有发育,其中第四纪沉积物具有以下几个方面方面的特征:(1)沉积物厚度变化较大。

该地区从山麓沟谷区厚度3米到10米逐渐向滨海平原递增到150米,其中永强平原最厚达175. 37米。

(2)永强平原沉积物成因类型复杂,同时岩相变化相对较大。

中上更新统主要包括冲积、洪冲积和冲海积地层等几个部分,而全新统的最主要的组成部分为海相淤泥质粘性土。

(3)地层存在着典型的粗细相间的沉积韵律,因此形成了一种多层结构。

深部出现了从河流相到河湖相的砂砾石层到河湖相亚土的不断变化,而浅部则经历了从滨海相、海相到顶部的河湖相粉质粘土的转变过程。

(4)永强平原自晚更新世以来至今共遭受了3次海侵。

前两次均较弱,影响较轻微,但是在全新世中期发生的第三次海侵,规模大影响范围广,几乎波及到整个永强平原,其生成的淤泥质粘土沉积物也逐渐形成了隔水层,从而导致了该地区地下水的补给条件发生改变,影响至今。

永强平原含水组主要涵盖了更新统以及中更新统冲积砂砾石这两者而形成的深层承压水系统。

其中,在第Ⅰ含水组的覆厚层中存在着带有较高压缩性的淤泥质粘土,勘察显示含水层顶板埋深在60 到70米之间,而第Ⅱ含水组顶板埋深在95到132米之间,该组和第Ⅰ含水组之间存在着1到15米之间的粉质粘土、粘土,但是由于该层开采较少,因而本文对其不做统计分析。

《2024年北京市平原区地面沉降研究进展与思考》范文

《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、引言随着城市化进程的加快,地面沉降已成为北京市平原区面临的重要地质环境问题。

地面沉降不仅影响城市基础设施的安全,也对城市居民的生活质量产生深远影响。

因此,对北京市平原区地面沉降的研究显得尤为重要。

本文将就北京市平原区地面沉降的研究进展进行梳理,并就相关问题提出思考。

二、北京市平原区地面沉降研究进展1. 地面沉降现象的发现与初步研究自上世纪以来,北京市平原区地面沉降现象逐渐显现。

学者们通过实地调查、监测和数据分析,初步掌握了地面沉降的分布、规律及成因。

研究发现,地面沉降与地下水开采、土壤固结、地质构造等因素密切相关。

2. 地面沉降监测技术的进步随着科技的发展,地面沉降监测技术不断进步。

遥感技术、GPS监测、InSAR等技术手段的应用,为地面沉降的监测提供了更为精确的数据支持。

这些技术手段可以实现对地面沉降的实时监测,为后续研究提供了有力保障。

3. 地面沉降成因与机理研究学者们通过大量实地调查、实验室测试和数值模拟等方法,深入研究了地面沉降的成因与机理。

研究发现,地下水开采、土壤固结、地质构造等因素共同作用,导致地面沉降的发生。

此外,人类活动如建筑、道路施工等也会加剧地面沉降的程度。

4. 地面沉降防治措施的研究针对地面沉降问题,学者们提出了多种防治措施。

包括加强地下水管理、优化土地利用、实施地质灾害防治工程等。

这些措施的实施,有助于减缓地面沉降的速度,保护城市基础设施和居民生活安全。

三、对北京市平原区地面沉降的思考1. 加强地面沉降监测与预警系统建设建立完善的地面沉降监测与预警系统,是实现地面沉降有效防治的关键。

应加强遥感技术、GPS监测、InSAR等技术手段的应用,实现对地面沉降的实时监测和预警,为政府决策提供科学依据。

2. 优化土地利用与城市建设规划在城市建设规划中,应充分考虑地面沉降问题,优化土地利用。

合理安排建筑、道路等工程项目的布局,减少对地面的压力,降低地面沉降的风险。

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地面沉降是孔隙水承担的孔隙水压力和土骨架承担的有效应力发生变化的结果。

产生地面沉降的原因包含两个部分自然因素和人为因素。

开采地下水是产生地面沉降的人为因素,松散未固结土层的存在是地面沉降产生的自然因素。

因为地面沉降机理的复杂性,目前学术界尚未有一个完整的定论。

但是鉴于地面沉降范围广,含水层因开采地下水引起的压缩量相对于含水层厚度相比太小,可假定土颗粒间无胶结,即土颗粒间作用力忽略不计汇,,运用一维太沙基固结理论中的有效应力原理近似地解释开采地下水所引起的地面沉降演变过程,这是目前学术界普遍应用的一种理论。

土体的有效应力原理
根据有效应力原理,饱和土体中任何一点的法向总应力不随着时间变化。

开采地下水之前,含水层上覆荷载由含水层骨架及水体共同承担达到平衡,随着地下水开采的增加,孔隙水压力不断减小,而上覆荷载总应力没有改变,含水层中有效应力必然会增加,即原先由孔隙水体承担的一部分荷载转而由土体骨架承担,引起土体骨架所受附加应力增大导致颗粒间孔隙缩小,含水层在宏观上表现为压缩土颗粒压缩忽略不计。

当抽取承压含水层地下水引起水位下降时,含水层的相邻弱透水层中孔隙水压力也随之减小,弱透水层也因有效应力增大而压缩,所以地面沉降总量包括含水层压缩量与弱透水层压缩量之和,。

下面对含水层组开采地下水后的应力变化进行分析。

含水层应力变化的基本规律
假定含水层因开采地下水孔隙水压力下降了△H,根据有效应力原理,含水层有效应力就增加了△σ
研究区域的土层概化
在进行地面沉降计算之前,需要对地下各土层运用水文地质中有关含水层分类的概念进行简化。

含水层一般是指位于地下水面之下的透水层,且经常为地下水所饱和的土层。

土层按其透水性的强弱和受压情况可分为潜水含水层、弱透水层、承压含水层三种。

潜水含水层:直接与包气带相接具有自由表面的含水层。

弱透水层:在自然条件下几乎不能透水或只能透过数量很少水的土层称为弱透水层。

在某些假定理想条件下也可称为隔水层,但这种情形在自然界中是不存在的,所以此类土层称为弱透水层较为合适。

承压含水层:含水层上面存在稳定弱透水层,含水层中的水具有承压性。

开采后承压水水头出露于其上的弱透水层标高之上。

地面沉降的数学模型
本文研究对象为大面积区域的地面沉降,暂不考虑开采地下水所引起的土体水平运动,所以采用三维土体渗流基本微分方程与一维固结方程相结合的完全耦合模型模拟开采地下水引起的地面沉降运动基本上是可行的。

(1)土体渗流基本微分方程
式中:x,y,z--为笛卡尔坐标系中的三个方向并与渗透系数主方向相一致,单位(L)kx ky kz--分别为与坐标轴方向一致的主渗透张量,单位(LT-1)
H--含水层某计算单元的总水头,单位(L)
W--为计算单元的源汇项。

定义为单位体积含水层中,单位时间内产生或消耗的水量,W为正值时表示为源;W为负值时表示为汇,单位(L-1)
Ss--含水层的单位释水(储存)系数,单位(L-1)
t--时间计算长度,单位(T)
(2)土体一维固结方程
一维固结方程基于Terzaghi-Jacob理论形式,在弹性变形阶段一般假设含水层(弱透水层和含水层)固结的压缩变形与有效应力增量成正比:
Δb-含水层的压缩量,正值代表压缩;负值代表膨胀,单位(L)
-有效应力增量,正值代表增大,负值代表减小,单位(FL-2)
-水的容重(KN/L3)
b0--含水层的初始厚度(L)
Sske--含水层的弹性释水系数,单位(L-1)
应用有效应力原理对于沉降变形的饱和含水层其总应力是常数,有效应力增量,等于水的容重与水头降深的乘积
所以式可以表示为含水层固结变形的压缩量与含水层水头降深成正比:
适用于计算含水层组的一维垂向弹性变形。

大量固结实验数据和观测数据表明,当含水层压缩变形所受到的有效应力大于前期固结应力,含水层变形为非弹性变形且是不可恢复的。

在非弹性阶段,有效应力的增量幅度大于弹性阶段,当有效应力减小时,含水层变形又会出现弹性性质。

如果有效应力再次大于新的前期固结应力,含水层变形又再次表现为非弹性变形。

因此,Helm(1975)在发展一维非弹性固结模型时认为含水层组变形量仍然与有效应力增量成正比关系,其方程式与一维弹性固结方程相类似:
其中?b'-含水层在非弹性阶段中的压缩量,单位(L)
Sskv-含水层非弹性释水系数,单位(L-1)
运用有效应力原理相应地可以得到含水层的非弹性固结压缩量与含水层水头降深成正比:
以上各式表达的是弹性和非弹性沉降,可统一为如下一个表达式来表示:
其中b(t)-单位时间内,含水层的压缩量
Φ(t)-单位时间内,含水层的有效应力增量与水的容重之间的比值
将地下水运动与土体变形方程的耦合
式中
X,y,z--为笛卡儿坐标系中的三个方向并与渗透系数主方向相一致,单位(L)
kx,ky,kz--分别为与坐标轴方向一致的主渗透系数张量,单位(LT-1)
H--含水层某计算单元的总水头,单位(L)
W--为计算单元的汇源项。

定义为单位体积含水层中,单位时间内产生或消耗水量,为正值时表示为源为负值时表示为汇,单位(L-1)
Ss--含水层的单位释水储存系数,单位(L-1)
t--时间计算长度,单位(T)
b(t)--单位时间内,含水层的压缩量
φ(t)--单位时间内,含水层的有效应力增量与水的容重之间的比值
应用此模型对美国的波士顿、德克萨斯州、加利福尼亚地区的地面沉降进行计算与预测,取得较为精确的结果,证明了该模型对于处理大面积区域的一结沉降是可行的。

而一维非弹性
固结方程的可靠性在固结试验中得到近似地证明。

模型的应用:
(1)单位释水系数一般定义为测压水头上升下降一个单位时,从单位体积含水层柱体所储存释放的体积水量。

从式可以看出地面沉降量的大小取决于含水层的释水储水系数、含水层厚度、水头降深。

含水层厚度可以通过地质资料得到,水头降深由三维水流方程得到,所以释水系数的确定至关重要。

在地面沉降计算中常常将释水系数看作常数或看作相关变量的函数。

如果认为释水系数为常数可以利用大量沉降量与水头降深的实测数据运用上述模型反推出含水层的弹性释水系数和非弹性释水系数。

在leake《区域地下水流模型中的土层垂向压缩模拟》中提出单位释水系数是孔隙比及有效应力的函数。

其中e0--初始孔隙比C-e-logσ'曲线上确定的压缩指数和回弹指数,当有效应力小于前期固结应力时为压缩指数Cc,当有效应力大于前期固结应力时为回弹指数Cs (2)简化方法求释水系数的方法
去上述方法反演比较繁琐,需要长期的水位观测资料和沉降观测资料,在很多地区都难以满足这一条件,且上述模型只适用于般应用于一维准弹性固结模型,针对大面积区域的地面沉降,能够模拟计算出抽水引起的土层主固结基本上是满足沉降预测要求的,因此运用一维弹性固结方程是合理的。

根据土力学知识结合地下水动力学有
其中μ--土的泊松比
E--土的变形模量
在一般情况下,因弱透水层释水产生的压缩量往往大于成员含水层,因为土体压缩量大其压缩系数就小,承压含水层多为砂砾颗粒所组成,其压缩模量往往大于由粘土颗粒组成的弱透水层的压缩模量。

(3)软件的使用
对以上建立的三维水流方程和一维固结方程相结合的完全耦合模型进行有限差分法求解即可用于地面沉降预测工作实际,本文利用地下水流动模拟软件ProeessingModflow (PMWIN)求解模型。

地下水流动模拟软件proeessingModflow(PMWIN)是由美国地质调查局于二十世纪80年代开发出来的一套专门用于地下水三维流动数值模拟的软件。

该软件由许多标准模块组成,每一个模块解决一个特定问题。

由于各模块的代码完全公开,所以可以对某一模块进行改进或编写一个新的模块加入其中。

对于开采地下水引起的地面沉降问题主要调用Intethed一stora模块包,它是由Leake和prudie(1991)编写加入的,能够模拟计算含水层组的弹性变形和非弹性变形。

下面
自编算例研究区域假设为5km*5km,含水层组有三层分别为潜水含水层、弱透水层、承压含水层:水位埋深为10m:含水层组初始水头相一致为14m;区域内有一口抽水深井一直打到承压含水层底板,出水量初始为5000(单位:吨/天),以后每年逐步加大开采量,总共计算5年最后一年采量为9000t/d边界条件为:
东西向只有第一层有水头补给其余各层没有,南北向三层均有山脉割断,与外界没有水头联系;观测连续抽水五年后的沉降。

根据参考文献,各含水层的水地质参数见下表。

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