城市道路塌陷趋势与展望(李学义)分解
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• 据2013年1月31日（新闻1+1今日关注）广州地铁建设中 的塌陷报道：一天之内发生3次塌陷，时间是2013年1月 28日，地点:广州市地铁6号线文化公园站，塌陷范围： 150多平米，深达10多米，两栋3层楼房陷落；仅隔40分 钟现场再度塌陷，晚上9点钟左右，同一地点，一座3层楼 的小吃店又陷下去。该处9年前即2004年曾发生塌陷，其 范围30多平方米。
• 海滨城市大连市，2011年3月17日起，一周之内3次塌陷 • 全国各地，上海、北京、广州、深圳（一线城市） • 南京、西安、青岛、昆明、成都、杭州、大连、太原等城
市都发生了塌陷 • 全国28个城市在建地铁有19个都发生过塌陷（最近国务院
已批准了35个城市修建地铁，在2015年前后将建设87条 线路，Hale Waihona Puke Baidu长度为2495KM）
• 1、物探他侧塌陷的物性基础 • 物探解决塌陷的技术前提是能否正确建立地质（介质）—
—地址物理模型。例如下图：地电断面和密度断面示意图
• 因此物性差客观存在决定了物探技术他侧塌陷技术上的可 能性。显然，电性差，密度差反映在观测仪器上就是塌陷 异常。必须指出，我们在地表上观测到的塌陷异常是复杂 异常，是塌陷地下管线和其他干扰（噪声）背景场产生的 异常共同叠加的结果
• 3、上世纪60到70年代深挖洞的人防工事，如今年久失修， 自身坍塌，这在北方城市尤为明显，如：哈尔滨市、太原 等城市。
• 4、废弃的供排水管线仍然存留在地下空间，形成空洞， 上部水土流失形成塌陷。
• 5、洪涝灾害、大量降水涌入地下或排水不畅，长期浸泡 而致。
三、城市道路塌陷探测的物探技术方法分析
• 能否用综合物探方法探测预警城市道路塌陷的问题，引起 了物探工作者的关注，与城市管理部门合作进行了有益的 尝试和实践，取得了较好的效果和经验。如，中国电波所， 北京勘察研究院，保定金迪公司等单位也有企业与物探专 家合作研发应用瞬变电磁法找塌陷，如北京派普维尔管网 公司取得了积极的进展，可望近期用于生产。
• 以上塌陷情况确实是触目惊心的，塌陷与地铁如影随形。 以下几点是值得我们关注的：
• 1、塌陷发生的城市有一线城市也有二、三线城市。 • 2、大多数塌陷发生在城市道路的主干道，交叉路口，地
铁车站，基建施工处附近。 • 3、在发生塌陷的同一地点，有可能发生再次塌陷，甚至
是多次。 • 4、大多数塌陷与地下管线关系密切，尤其是与供水、排
• 形成的原因及机理可以归纳为： • 1、城市地下管线损坏，如：供水、排水、热力、天然气
管道泄漏 • 1）长期腐蚀、泄漏 • 2）管道铺设施工过程中工程质量问题，留下隐患
• 3）主干道负载长期超负荷重压（垂向压力过大）损坏地 下管线
• 2、城市建设施工过程中的爆破和震动破坏了地下空间 （0-20米）地质应力结构平衡，其中地铁施工影响尤为严 重（功率强大的盾构和爆破形成的震动）（横向S波）对 其侧向弹性波能量传递，扰动行程地层脱空、地下管线破 坏从而形成塌陷。
水、热力、天然气管道有关。
• 5、塌陷发生具有突然性（瞬时性） • 6、塌陷的深度有深有浅，从0到N*10M都有出现，其范围
从N平方米到N*100平方米。 • 因此，我们认为塌陷是次生灾害，是人类生产活动对城市
地下空间环境平衡状态破坏所致。
二、塌陷形成的原因及机理的初步分析
塌陷形成的原因比较复杂，通过对大量已经发生塌陷的观察， 往往是多种原因相互影响、叠加而成，同时又是一个由量 变到质变的相当长的时间过程。
一、我国城市道路塌陷现状
• 当前，我国许多城市塌陷频频发生，对城市安全构成极大 威胁，因此解决塌陷探测和预警的方法技术是十分迫切的 现实问题，也是城市的管理者、地下管线工作者不可回避 的问题。
• 现将我们搜集的部分城市近年来发生塌陷的有关影像资料 及新闻报道，请大家观看。
• （演示视频）
• 为了加深印象，以广州等城市塌陷的典型案例予以介绍：
的地址信息探测，也可称“浅部瞬变电磁法” • 利用时间域电磁法中的瞬变场即阶跃变化电流作用下产生
• 5)2013年1月28日，一天之内3次塌陷，3座楼房陷落 • 几年来发生了5次塌陷，多半发生在地铁车站和区界的交
汇处。 • 再看一个杭州市的实例： • 时间：2008年11月15日9时许，地点，杭州市风情大道地
铁施工工地塌陷，十多辆汽车坠入陷坑，9人死亡，12人
• 下落不明，24人受伤，这是中国地铁建设史上伤亡最惨重 的事故。
• 需要指出，从大量使用该方法的实践看（主要是国外设备） 对浅部反映较灵敏（0——5M）深部反映较差；资料解释 中经验判断成分大，缺乏更加深入的分析及对波谱的认识 还不够充分，处理手段也有限，尽管如此，该方法仍然不 失为普查塌陷的首选方法。
➢ 瞬变电磁法（TEM） • 这里介绍的是瞬变电磁法(TEM)应用于浅部地层（近地表）
• 普查方法选择： • 探地雷达（GRK） • 是当前用于探测非金属管线和城市道路塌陷比较广泛，效
• 果也比较好的方法，重要的优点是装备（收发）车载化， 仪器轻便，易于移动，工作效率高，资料反映直观。如： 中国电波所是国内生产探地雷达和拥有自己的试验基地， 在用于非金属管线和城市道路塌陷都有大量的实践和成果， 很值得我们学习和借鉴，本次会上有专门报告，这里不再 赘述。
• 2、方法技术的选择和思路 • 1）城市道路物探特殊的技术要求 • （1）非破坏性（不能破坏道路和设施）
• （2）发射和接受方便，移动性好，轻便快速，连续记录
工作效率高。 • （3）抗干扰能力强。 • （4）现场处理观测数据、图像结果显示直观清晰。 • （5）具有满意的探测深度及分辨率。 • 2）方法选择建议
• 粗略统计，广州市从2008年以来至今已发生过五次塌陷： • 1）2008年1月18日地铁5号线，原因是多雨，下方泥土松
散。 • 2）2009年7月地铁6号线上方，原因是路面下方存在充满
水的不明空洞。 • 3)2009年9月，在地铁施工工地发生塌陷，原因是地基不
稳。
• 4）2012年也是在地铁6号线发生塌陷，原因是连日暴雨， 水土流失。
• 海滨城市大连市，2011年3月17日起，一周之内3次塌陷 • 全国各地，上海、北京、广州、深圳（一线城市） • 南京、西安、青岛、昆明、成都、杭州、大连、太原等城
市都发生了塌陷 • 全国28个城市在建地铁有19个都发生过塌陷（最近国务院
已批准了35个城市修建地铁，在2015年前后将建设87条 线路，Hale Waihona Puke Baidu长度为2495KM）
• 1、物探他侧塌陷的物性基础 • 物探解决塌陷的技术前提是能否正确建立地质（介质）—
—地址物理模型。例如下图：地电断面和密度断面示意图
• 因此物性差客观存在决定了物探技术他侧塌陷技术上的可 能性。显然，电性差，密度差反映在观测仪器上就是塌陷 异常。必须指出，我们在地表上观测到的塌陷异常是复杂 异常，是塌陷地下管线和其他干扰（噪声）背景场产生的 异常共同叠加的结果
• 3、上世纪60到70年代深挖洞的人防工事，如今年久失修， 自身坍塌，这在北方城市尤为明显，如：哈尔滨市、太原 等城市。
• 4、废弃的供排水管线仍然存留在地下空间，形成空洞， 上部水土流失形成塌陷。
• 5、洪涝灾害、大量降水涌入地下或排水不畅，长期浸泡 而致。
三、城市道路塌陷探测的物探技术方法分析
• 能否用综合物探方法探测预警城市道路塌陷的问题，引起 了物探工作者的关注，与城市管理部门合作进行了有益的 尝试和实践，取得了较好的效果和经验。如，中国电波所， 北京勘察研究院，保定金迪公司等单位也有企业与物探专 家合作研发应用瞬变电磁法找塌陷，如北京派普维尔管网 公司取得了积极的进展，可望近期用于生产。
• 以上塌陷情况确实是触目惊心的，塌陷与地铁如影随形。 以下几点是值得我们关注的：
• 1、塌陷发生的城市有一线城市也有二、三线城市。 • 2、大多数塌陷发生在城市道路的主干道，交叉路口，地
铁车站，基建施工处附近。 • 3、在发生塌陷的同一地点，有可能发生再次塌陷，甚至
是多次。 • 4、大多数塌陷与地下管线关系密切，尤其是与供水、排
• 形成的原因及机理可以归纳为： • 1、城市地下管线损坏，如：供水、排水、热力、天然气
管道泄漏 • 1）长期腐蚀、泄漏 • 2）管道铺设施工过程中工程质量问题，留下隐患
• 3）主干道负载长期超负荷重压（垂向压力过大）损坏地 下管线
• 2、城市建设施工过程中的爆破和震动破坏了地下空间 （0-20米）地质应力结构平衡，其中地铁施工影响尤为严 重（功率强大的盾构和爆破形成的震动）（横向S波）对 其侧向弹性波能量传递，扰动行程地层脱空、地下管线破 坏从而形成塌陷。
水、热力、天然气管道有关。
• 5、塌陷发生具有突然性（瞬时性） • 6、塌陷的深度有深有浅，从0到N*10M都有出现，其范围
从N平方米到N*100平方米。 • 因此，我们认为塌陷是次生灾害，是人类生产活动对城市
地下空间环境平衡状态破坏所致。
二、塌陷形成的原因及机理的初步分析
塌陷形成的原因比较复杂，通过对大量已经发生塌陷的观察， 往往是多种原因相互影响、叠加而成，同时又是一个由量 变到质变的相当长的时间过程。
一、我国城市道路塌陷现状
• 当前，我国许多城市塌陷频频发生，对城市安全构成极大 威胁，因此解决塌陷探测和预警的方法技术是十分迫切的 现实问题，也是城市的管理者、地下管线工作者不可回避 的问题。
• 现将我们搜集的部分城市近年来发生塌陷的有关影像资料 及新闻报道，请大家观看。
• （演示视频）
• 为了加深印象，以广州等城市塌陷的典型案例予以介绍：
的地址信息探测，也可称“浅部瞬变电磁法” • 利用时间域电磁法中的瞬变场即阶跃变化电流作用下产生
• 5)2013年1月28日，一天之内3次塌陷，3座楼房陷落 • 几年来发生了5次塌陷，多半发生在地铁车站和区界的交
汇处。 • 再看一个杭州市的实例： • 时间：2008年11月15日9时许，地点，杭州市风情大道地
铁施工工地塌陷，十多辆汽车坠入陷坑，9人死亡，12人
• 下落不明，24人受伤，这是中国地铁建设史上伤亡最惨重 的事故。
• 需要指出，从大量使用该方法的实践看（主要是国外设备） 对浅部反映较灵敏（0——5M）深部反映较差；资料解释 中经验判断成分大，缺乏更加深入的分析及对波谱的认识 还不够充分，处理手段也有限，尽管如此，该方法仍然不 失为普查塌陷的首选方法。
➢ 瞬变电磁法（TEM） • 这里介绍的是瞬变电磁法(TEM)应用于浅部地层（近地表）
• 普查方法选择： • 探地雷达（GRK） • 是当前用于探测非金属管线和城市道路塌陷比较广泛，效
• 果也比较好的方法，重要的优点是装备（收发）车载化， 仪器轻便，易于移动，工作效率高，资料反映直观。如： 中国电波所是国内生产探地雷达和拥有自己的试验基地， 在用于非金属管线和城市道路塌陷都有大量的实践和成果， 很值得我们学习和借鉴，本次会上有专门报告，这里不再 赘述。
• 2、方法技术的选择和思路 • 1）城市道路物探特殊的技术要求 • （1）非破坏性（不能破坏道路和设施）
• （2）发射和接受方便，移动性好，轻便快速，连续记录
工作效率高。 • （3）抗干扰能力强。 • （4）现场处理观测数据、图像结果显示直观清晰。 • （5）具有满意的探测深度及分辨率。 • 2）方法选择建议
• 粗略统计，广州市从2008年以来至今已发生过五次塌陷： • 1）2008年1月18日地铁5号线，原因是多雨，下方泥土松
散。 • 2）2009年7月地铁6号线上方，原因是路面下方存在充满
水的不明空洞。 • 3)2009年9月，在地铁施工工地发生塌陷，原因是地基不
稳。
• 4）2012年也是在地铁6号线发生塌陷，原因是连日暴雨， 水土流失。