地面变形灾害

3.96 9 1 3
1－2
0.3 7.5 ＞0.25 2.667
1.76
1.70
发生沉降的 主要时间 1892－1968 1925－1968 1954－1965
1915－1967 1935－1968
－1955
备注
开 发 地 下 水
1926－1954 1926－1968 1935－1963 1952－1970
(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。
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； 海平面上升导致地面相对下降。
3. 地震导致地面沉降。
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4
地面沉降的人为原因
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8
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9
天 津 市 地 面 沉 降
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西 安 市 地 面 沉 降
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地面沉降引起的房屋裂缝
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西安地下水超采 导致大雁塔严重 倾斜
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地面沉降的形成机制
有效应力原理： 在外荷载作用下，土 中应力被土骨架和土 中的水气共同承担， 但是只有通过土颗粒 传递的有效应力才会 使土产生变形，具有 抗剪强度。
在相同的条件下，超固结土层的压密量将小 于正常固结土层，同理欠固结土层的压密量则将 大于正常固结土层。
(2). 砂层与粘土层的压密在地面沉降中的相对重要 性
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。
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地面沉降的产生条件
地面变形灾害
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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 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。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， 结果就会引起土层的固结。
地面变形灾害
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地面沉降的监测和预测
1. 地面沉降的工程地质研究 为了掌握地面沉降的规律和特点，合理拟定控
制地面沉降的措施，研究工作必须包括下述内容： (1)地区地质结构的研究； (2)地面水准点的定期测量， (3)地下水开采量统计及地下水位的长期观测； (4)粘性土层孔隙水压力的观测； (5)土层性质的测试； (6)各土层实际沉降量的监测及土性参数的反算。
地面变形地质灾害
一、地面沉降 二、地裂缝 三、地面塌陷
地面变形灾害
1
地面变形地质灾害
狭义的定义：地面垂直变性破坏或地面标 高改变为主的地质灾害。
分类： 地面沉降 地裂缝 岩溶地面塌陷
地面变形灾害
2
地面沉降
原因、分布和危害 形成机制 产生条件 监测与预测 防治
地面变形灾害
3
地面沉降的地质原因
沉降面积 （km2）
290
88
最大沉降速率 （cm/a）
19.5 16.3 20
600
21
9000
46.0
2330
40
32 500 310
10000
＞30 71
500
7560
42
800
30
10.1
7300
21.6
地面变形灾害 2
最大沉降量 （m） 4.23 2.8
3.1 3.90 8.55 4.88
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粘性土层孔隙水压力的观测
为研究抽、灌水作用下，土层不 同深度处孔隙水压力的有关数据， 应有计划地开展现场孔隙水压力观 测工作。除常规土工试验外，还需 进行以下一些专门性质的试验研究 工作：
1943－1969
1934－1965 1890－1957 1953－1960 1921－1987
1959－1983
1963－
开采石油
抽 取 地 下 水
开采石油 抽 取 地
6下
地面沉降分布特征
地面沉降主要分布在平原、盆地的大城市和油气开发区。
（1）大型河流三角洲及沿海平原区，如上海、天津、沧 州等。
•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。
•大面积地面堆载和大范围密集建筑群使天然地基 或桩基持力层大面积整体性沉降（工程性地面沉 降）。
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5
国名
日 本
地 州或省市
东京 大阪 九州
尼崎 加州
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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。
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图2 由承压水头降低引起的土层固结的模拟试验结果
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2. 土层的性质及其变化与地面沉降的关系
(1). 土层的固结状态与地面沉降的关系
1、从地质、水文地质条件来看，存在疏松的多层含 水体系；其中承压含水层的水量丰富，适于长期 开采；开采层的影响范围内，特别是它的顶、底 板，有厚层的正常固结甚或欠固结的可压缩性粘 性土层等，对于地面沉降的产生是特别有利的。
2、从土层内的应力转变条件来看，承压水位大幅度 波动式的趋势性降低，则是造成范围不断扩大的、 累进性应力转变的必要前提。
美
内华达州 亚利桑那州
国
得克萨斯州
墨西哥 意大利
中 国
路易斯安那州 墨西哥城
上海 天津 台湾
点 具体地点 江东及城北工业区
佐贺县 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 拉斯维加斯
凤凰城 休斯顿－ 加尔维斯顿 巴吞鲁日
波河三角洲 市区及郊区
台北盆地
（2）小型河流三角洲区，如福州、湛江、宁波等 （3）山前冲洪积扇及倾斜平原区，如北京、保定、郑州
等。 （4）山间盆地和河流区，如西安、太原、运城等。
地面变形灾害
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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)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;