地下水开采引起的地面沉降
承压水位下降引起的地面沉降机制
承压水位下降引起的地面沉降机制1.地下水抽取引起的立体崩塌：当地下水抽取引起地下水位下降时，地下水对土壤的支撑力减小，同时土壤的自身重力依然存在。
由于地下水的减少，土壤饱和度减小，土壤颗粒之间的摩擦力增大，导致土体内的应力重新重新分布。
在一定的条件下，地下水抽取会引起土体内的挤压力，从而导致土体的崩塌。
这种机制主要出现在软弱黏性土壤中，地下水抽取对其引起的影响较为显著，如泥质地层和淤泥地层等。
2.地下水抽取引起的沉降碾压：在地下水位下降的情况下，由于地下水的减少，会使得土壤的饱和度减小，土壤中的颗粒摩擦力增加。
同时，地面上的重力作用会使得土壤颗粒之间产生滑移，从而引起土体内部的挤压作用。
这样一来，原本密实的土壤会出现沉降碾压现象，进而引起地面的沉降。
这种机制主要出现在海滩、河道、湖泊等沉积层较为坚硬的土壤中。
3.地下水抽取引起的溶洞塌陷：在地下水位下降的情况下，地下水溶洞中的水位下降，使得溶洞中的地下水压力减小。
同时，地下水的减少也会使得溶洞内的溶质浓度增加，进一步导致溶控矿物的溶解作用。
这种情况下，溶洞可能会发生坍塌，引起地面沉降。
这种机制主要出现在石灰岩、石膏岩等溶蚀作用较为明显的地区。
4.地下水抽取引起的孔隙水压力释放：在地下水位下降的情况下，地下水系统中的水压力减小，土质孔隙中的水压力也随之减小。
当地下水位下降时，土壤颗粒之间的摩擦力逐渐减小，土壤中的孔隙水开始排出，并且孔隙水的排出速度将会逐渐加快。
土壤颗粒之间的空隙也会随之增大，土壤结构会发生疏松，从而引起地面沉降。
总之，承压水位下降引起的地面沉降机制涉及到地下水对土壤的支撑力减小、土壤颗粒之间摩擦力增加、溶洞坍塌以及孔隙水压力释放等多个方面。
这些机制的发生主要取决于地下水系统的减水幅度、土壤类型和结构、地下水与岩石的相互作用等因素。
因此，在进行地下水开采和水资源调度时，应该充分考虑这些机制对地面沉降的影响，以避免或者降低地面沉降带来的环境和工程问题。
地面沉降的处理标准
地面沉降的处理标准摘要：一、引言二、地面沉降的原因1.大量开采地下水、地下水溶性气体和石油2.开采地下固体矿藏，形成大面积的采空区3.重大的工程建筑物对地基施加的荷载4.在低荷载的持续作用下，土体的蠕变三、地面沉降的处理方法1.预防措施2.房屋维修与加固3.地面沉降的监测与控制四、结论正文：地面沉降是指地表或建筑物基础下的土体在自然或人为因素作用下产生的垂直位移。
地面沉降的处理标准主要取决于沉降原因、沉降程度以及影响范围等因素。
本文将从地面沉降的原因、处理方法等方面进行探讨。
一、地面沉降的原因1.大量开采地下水、地下水溶性气体和石油：这是人类活动中造成大幅度、急剧地面沉降的首要原因。
地下资源的过度开采会导致地下空洞，使得地表承受的压力分布发生变化，从而导致地面沉降。
2.开采地下固体矿藏，形成大面积的采空区：地下矿藏的开采会形成大面积的采空区，这些区域在地表荷载作用下容易发生塌陷，导致地面沉降。
3.重大的工程建筑物对地基施加的荷载：重大的工程建筑物对地基施加的荷载会使地基土体发生变形，从而导致地面沉降。
4.在低荷载的持续作用下，土体的蠕变：土体在低荷载的持续作用下，可能发生蠕变，导致地基的缓慢变形，从而引起地面沉降。
二、地面沉降的处理方法1.预防措施：针对地面沉降的原因，采取相应的预防措施，如合理开发利用地下资源、加强工程建筑物的设计与施工等。
2.房屋维修与加固：对于已有的房屋地面沉降，可采取维修与加固措施，如修复裂缝、加固地基等，以确保房屋的使用安全。
3.地面沉降的监测与控制：对地面沉降进行实时监测，采取必要的控制措施，如地下水回灌、土体压实等，以减缓地面沉降的发展。
综上所述，地面沉降的处理标准需要根据沉降原因、沉降程度以及影响范围等因素来制定。
10-地下水对工程的影响-PPT课件
渗透变形的类型
流土（流砂）
潜蚀
流土：在渗流 作用下，土 体或颗粒群同 时发生悬浮、 移动的现象。
支挡防渗结构
基坑
透水层 不透水层
基坑工程中的流土现象
流砂引起上海轨道交通4号线区间隧道事故（2019.7.1）
潜蚀 管涌
机械潜蚀 潜蚀
化学潜蚀
主要指岩溶作用
堤防
过程演示
渗流
管涌：在地下水的渗透力（动水压力）作用下， 土体中的细小颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动流 失，土体孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较 粗颗粒也相继被水带走，最终形成贯穿的渗流通 道，造成土体塌陷的现象。
圣母教堂(墨西哥) 严重倾斜成为危险建筑物
上海市地面沉降
从1921年明显出现地面沉降现象以来，上海市区地面累 计沉降量已经超过2米（最严重处下沉2.63m），最大年 均沉降量达110毫米。
天津市地面沉降导致桥梁桥墩下沉，桥梁净空减小。
（天津塘沽区最大沉降量3.14m。）
1米多
大雁塔倾斜西ຫໍສະໝຸດ 市地面沉降导致大雁塔倾斜 地下水对混凝土建筑物材料的腐蚀是一项复杂的物理 化学过程，对建筑材料的耐久性影响很大．要对照<岩 土工程勘察规范>进行地下水侵蚀性评价．
地下水对混凝土腐蚀类型 结晶型腐蚀 分解型腐蚀 复合型腐蚀
基坑突涌发生的条件：
当
M wH
基坑突涌
如何防止基坑突涌发生：
对承压含水层预先降水 减小基坑开挖深度
H≤ M w M ≥ w H
练习： 1、某建筑场地的地下水为承压水，承压水水位比含水 层顶板高15m，进行基坑开挖后，基坑底部粘土层容 重是16kN/m3,基坑底面距离含水层顶板5m，请判断该 基坑工程是否安全？若不安全，应采取何种措施？
地下水开采对地质环境的影响研究
地下水开采对地质环境的影响研究地下水是地球上重要的自然资源之一，广泛应用于农业灌溉、城市供水以及工业生产等领域。
然而，随着地下水开采的不断增加，其对地质环境造成的影响也日益显现。
本文将探讨地下水开采对地质环境的影响，并尝试提出一些解决方案。
一、地下水开采引起的地质环境问题地下水开采对地质环境造成的最直接影响之一是地层的下沉。
由于地下水的抽取，地下水位下降，导致地层上方的压力减小，进而引起地面沉降。
这种沉降现象不仅会导致建筑物、道路等设施的损坏，还会增加洪涝和土地沙化的风险。
此外，地下水开采还可能导致地质灾害的发生。
当地下水位下降达到一定程度时，地层中的孔隙水会受到释放，并带走颗粒物质，导致地层的坍塌。
这种地质灾害不仅会威胁到人们的生命财产安全，还会破坏生态环境，影响生物多样性。
二、地下水开采对水系统的影响地下水开采可能导致水系统的变化，进而对地质环境产生重要影响。
首先，地下水开采会改变地下水的流向和水位，进而改变地下水对地层的维持作用。
这种变化会导致地质构造弱化，增加地震和地面沉陷的风险。
此外，地下水的抽取还会导致地下水补给不足，使地表河流和湖泊的水位下降，影响当地生态系统的稳定。
大量地下水的开采还可能引发地下水质的污染，进而影响饮用水和农田灌溉水的质量。
三、解决地下水开采对地质环境的影响为了解决地下水开采对地质环境的影响，需要综合考虑自然和人为因素。
首先，应加强对地下水资源的监测和管理，确保合理的开采量，避免过度开采导致地下水位的下降。
其次，应加强对地下水补给的保护。
通过合理的水资源管理和环境保护措施，减少地下水的污染和过度使用，确保地下水系统的持续稳定。
此外，可以通过采取工程措施来减轻地下水开采对地质环境的影响。
例如，在地下水开采区域进行地下注水或人工补给，以维持地下水位的平衡。
同时，在地下水开采区域加强地质灾害监测和预警系统，及时采取措施减小地质灾害的发生概率。
总之，地下水开采对地质环境造成的影响不容忽视。
地面沉降原因及措施
地面沉降原因及措施
一、地面沉降的原因
1. 地下水开采过度
过度开采地下水是导致地面沉降的主要原因之一。
当大量的地下水被抽取时，土层中的孔隙压力发生变化，有效应力减小，使土层在自重作用下发生压缩变形，最终导致地面沉降。
2. 土体固结
土体在自重或外荷载作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙体积减小，土体发生压缩变形。
这种由于孔隙水排出而引起的土体压缩变形是永久性的，土体在固结过程中地面标高降低，导致地面沉降。
3. 构造运动
构造运动包括地震、地壳升降等地质活动，这些活动会导致地面的升降。
地震会使地面产生裂缝和塌陷，地壳升降则会引起大面积的地面沉降。
4. 土壤侵蚀
土壤侵蚀会导致表层土壤流失，降低地表的支撑能力，从而导致地面沉降。
5. 采矿活动
采矿活动如地下采煤、矿石开采等，会破坏地层结构，降低地层的稳定性，导致地面沉降。
二、防止地面沉降的措施
1. 合理控制地下水开采
加强地下水资源的管理和监测，合理控制地下水的开采量，避免过度开采。
同时采取回灌等措施，补充地下水，保持地下水位的稳定。
2. 强化土体固结的预防措施
在建设过程中，采取有效措施防止土体固结。
例如优化排水设计，防止地表水渗入地下，减少土体中的孔隙水压力。
3. 监测与预警系统建设
建立地面沉降监测网络，实时监测地面沉降的变化情况。
同时建立预警系统，根据监测数据及时发出预警信息，为采取应对措施提供依据。
地下水开采引发的地质灾害及防治方法
地下水开采引发的地质灾害及防治方法作者：刘莹来源：《西部资源》2023年第06期［关键词］地下水；防治；开采；地质灾害；方法地下水在人类社会的生存发展中，作为最重要的一种供水来源，对保障居民的生活、生产用水需求与基本用水安全具有极其重大的影响[1]。
可是，在地下水开采过程中，难免会受到多项不确定与不稳定因素的影响，从而容易引发地下水的水位出现大幅度、不规律波动现象，而且地下水资源的水质也会受影响而下降，结果使其不符合城市供水标准，严重情况下，甚至可能导致地下水资源数量的大量减少，甚至可能会逐渐枯竭。
除此之外，地下水开采还会降低开采土体的稳定性，从而造成周边地面需要面对随时可能沉降的危险[2]。
基于此，在地下水开采期间，采取科学合理的地质灾害防治方法，对保护环境、保障社会安全、创造经济效益至关重要[3]。
本文主要针对岩溶地区矿山开采过程中，因抽排地下水而引发的一些地质灾害问题，并且根据其中突显的相关灾害提出一些行之有效的防治措施，以改善地下水开采活动的安全性与效益性。
1. 矿山地质概况该矿山位于海拔高度为40～469.8 m的地区，最低侵蚀基准面海拔高度为240 m。
山坡的坡度范围为10°～25°，局部位置存在较为陡峭的地形。
在地下水开采过程中，可能会对山体的整体稳定性造成一定程度的影响，引发滑坡、崩塌之类的地质灾害。
该地区的年平均降雨量为1706.8 mm，平均气温为17.6 ℃。
降雨较为充沛，可能导致地下水位的大幅度升高，降雨量大时，还会出现地下水涌出现象。
地下水位的升高必然会增加地下水给矿山地质体带来的压力，可能引发地面下陷、塌陷之类的灾害。
此外，矿床中水的来源比较多，包括地表水、地下水、大气降水和构造断裂水。
这些水源的同时存在，导致地下水在开采过程中，其水位可能突然出现明显变化，进而引发多种地质灾害。
断层F1、F3和F4的倾角范围为50°～80°，其中断层F4的破碎带宽度为50～70 m，长度为3～4 km。
地下水开采引起苏州地区地面沉降的机理分析及防治措施
地下水开采引起苏州地区地面沉降的机理分析及防治措施摘要：地面沉降的出现与区域地层岩性结构、水文地质条件、土的类型、厚度、压缩性的大小、固结历史等因素有关，本文以苏州地区为例，对抽汲地下水引起的地面沉降、建设工程性地面沉降等问题进行阐述与分析，并针对这些问题提出了相应的预防与治理措施。
关键词：地下水；开采；沉降；地裂缝；地面沉降作为一种缓变型地质灾害，是世界上许多国家、尤其是位于广大平原区并以开采地下水为主要供水水源的地区共同面临的问题。
苏州地区位于长江三角洲地带江苏省南部，是我国经济最发达、城市工业化程度较高的地区之一，随着工程经济活动强度和规模的不断扩大，地质灾害频繁发生，地质环境日趋恶化。
其中在该地区分布最广、影响最大的地质灾害就是地面沉降。
1、城市地面沉降产生的原因1.1抽汲地下水引起地面沉降抽汲地下水引起的地面沉降大多发生在大量开采松散沉积物孔隙承压水的地区。
其机理是:根据有效应力原理,饱和土体的自重应力由颗粒和孔隙水共同承担,由土颗粒所承担的那部分应力为有效应力。
当抽水引起承压水水位下降时,含水层本身及其上下隔水层中孔隙水压力也随之降低。
在总应力不变的条件下,饱和土体中孔隙压力减小必然会使土中有效应力等量增大。
使土体被压密并导致地面沉降。
如图1，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。
有效应力原理: σ =σ′+μ式中:σ为平面上法向总应力, kPa;σ′为平面上有效法向应力, kPa;μ为孔隙水压力, kPa。
图1：有效应力原理图有效应力原理表示研究平面上的总应力、有效应力与孔隙水压力三者之间的关系，当总应力保持不变时,孔隙水压力与有效应力可以相互转化,即:有效孔隙水压力减小等于有效应力的等量增加。
1.2工程降水引起局部地面沉降在深基坑和地下构筑物的开挖过程中往往会遇到地下水位高于施工作业面的情况,为防止基坑边坡失稳,保证顺利开挖,避免水下作业,须进行基坑降(排) 水。
探讨地下水开采引起的地面沉降问题以及解决措施
探讨地下水开采引起的地面沉降问题以及解决措施摘要：当中国的城市正竭力向上发展，农村正拼命追求高产的时候，却没想到脚下的土地，已不堪重负，正悄无声息地下降。
华北平原在下降、长江三角洲的一些地方、汾渭盆地也在下降，地面沉降的范围还在扩大。
不能承重的土地之下，是急遽下降的地下水水位。
而如何控制地下水的过度攫取，又牵涉到多个部门，成为社会治理的一个难题。
本文结合笔者多年的工作经验,对地面沉降和地下水开采的矛盾问题进行简要的阐述。
关键词: 概述; 地面沉降;解决措施To explore the land subsidence caused by mining groundwater problems and solving measuresLiDeBiaoJiangsu province hydrology water resources suwey yancheng branch 22400Pick to: when Chinese cities are trying to up development, rural are desperately seek high yield, but didn't expect at the foot of land, is already crumbling, are quietly down. North China plain on the decline, the Yangtze river delta, some places, Fen Wei basin is also on the decline, the land subsidence in expanding the scope. Not bearing land under, is rapidly falling groundwater level. And how to control the excessive groundwater grab, and involves many departments, become social governance a difficult problem. The author discusses many years of work experience, and to the ground settlement and the problem of groundwater exploitation are discussed briefly. Keywords: introduction, The ground settlement; solutions0 概述地面沉降又称为地面下沉或地陷。
过度开采地下水的不利影响
过度开采地下水的不利影响地下水水位大幅急速下降。
以致形成地下水降落漏斗。
造成地面沉降、塌陷。
河流,湖泊水量减少形成干涸等灾害。
减少泉流量。
而泉流量减少那么破坏了古建筑物与文物的保护,甚至因泉水枯竭使古井和旅游景点失去了应有的旅游地下水水位大幅急速下降。
以致形成地下水降落漏斗。
造成地面沉降、塌陷。
河流,湖泊水量减少形成干涸等灾害。
减少泉流量。
而泉流量减少那么破坏了古建筑物与文物的保护,甚至因泉水枯竭使古井和旅游景点失去了应有的旅游价值。
过度开采地下水的不利影响1、地面沉降
地面沉降是一种地面变形现象。
长期开采地下水，特别是过度开采，降低了开采含水层的水头压力，从而导致黏土(淤泥)质隔水层及含水层中黏土(淤泥)质透镜体被压缩，造成地面区域沉降。
称这种现象为地面沉降。
地面沉降的高度称为沉降量。
2、地面塌陷
地面塌陷系指上覆的第四系松散岩类或隐伏岩溶顶板在人为活动或天然因素作用下，特别是水动力条件变化引起的环境效应引起的突然塌陷。
地面沉降也是一种地表变形现象，主要发生在隐伏岩溶地下水矿区，又称岩溶塌陷。
3、海水入侵和咸水入侵
据有关调查分析资料，辽宁省、黄渤海、山东胶东半岛、河北省秦皇岛市、广西壮族自治区北海市等局部沿海地区遭受海水入侵。
海水入侵总面积已超过1500平方公里，重海地下水氯离子含量超过1000毫克/升。
进水面积350多平方公里。
地面沉降产生机理及解决措施
超采地下水引起的沉降，房屋严重损坏
广州金沙县地铁 工程抽排地下水 引起地面沉陷， 使周边的建筑 物损坏
西安地下水超采 导致大雁塔严重 倾斜
上海地铁事故
三、如何解决地面沉降问题
⒈抽汲地下水 地面沉降具有累进性及不可逆性特征,其 产生的影响亦具有持续性特点。为此,在 抽汲地下水时，必须采取切实有效的防治措施: ①强化宣传,充分认识地下水超采的危害性、严重性; ②大力推广改水、节水经验,加大改水、节水力度;
③加大行政管理力度,强化和落实各项开采 措施,加强地下水监测; ④采用人工回灌地下水,促进地下水位回升, 使地面不再继续下沉甚至地面略有回升;
⑤调整开采层次,以此减缓地区的地面下沉。
⒉工程降水
在工程降水前,首先要查明场地的水文 地质条件、周围建筑物的分布情况及地下 管线性质及分布范围,根据实际情况设计 科学的降水方案与防范措施。
⒋由于地面沉降、水准点失准，城市工程 建设所需水准资料，需从地面未沉降区 水准点引测，增大了水准测量的工作量。 ⒌影响建筑物抗震能力，致使地震灾害加重。 ⒍由于地面沉降作用，局部改变地形地貌条件， 形成地面沉降降落漏斗，降低防洪排涝工程效 能，造成大面积积水，洪涝灾害加剧。
地面沉降引起的房屋裂缝
①由于孔隙水从土中排出,导致有效应力 增加,地层固结沉降; ②水位降低,减少了土中地下水对地上建筑物 的浮托力,使软弱土、层受到压缩而沉降; ③土壤中的细小颗粒随着流动的水不断流失,在土 层中形成空洞,随着抽水的不断进行,空洞扩大, 最终形成塌陷沉降。
二、地面沉降的危害
⒈对建筑物的破坏和影响，建筑物地基 下沉、房屋开裂破坏。 ⒉形成地裂缝，它直接或间接地恶化环境。 ⒊许多机井因地面沉降，井管较地面相对上升， 泵房地面及墙体开裂，造成泵房破坏，严重影 响抽水。
例析地下水开采引起的地面沉降
例析地下水开采引起的地面沉降1 概况沧州市位于河北省东南部，市区地势平坦，目前可供利用的含水层主要包括第Ⅰ至第Ⅳ含水组。
第Ⅰ含水组为无压浅水层；第Ⅱ含水组绝大部分为咸水，仅少量开发；第Ⅲ含水组是主要开采层，是诱发地面沉降的主要层位；第Ⅳ含水组作为后备水源，开采量相对较少。
据有关部门资料显示，沧州地区地面沉降已相当严重，尤以沧州市、任丘、河间、黄骅、青县为最，而沧州市乃是最大的沉降中心。
2 地面沉降現状分析多年过量开采地下水，导致地下水位常年持续下降，最终导致地面沉降。
地下水开采量与水位埋深、地面沉降量关系见图1。
沧州市区地面沉降始于1970年，当年沉降量9mm，至1986年沉降中心累计沉降量744mm，此阶段的沉降速率为45.94m/a。
至1990年，测得沧州市沉降中心（火车站附近）累计沉降量1131mm，此阶段的沉降速率为96.75mm/a，至2001年沉降中心累计沉降量已近2200mm，从1990～2001年沉降速率达100.45mm/a。
75～00年间，地面沉降量随开采量与水位埋深的增加而增加，79～86年地面沉降速率较之前明显增加，79年水位埋深值为地面沉降的一个拐点，约为50m；87～00年随开采量的大幅增加，86年的水位埋深值为地面沉降的另外一个拐点，约75m。
可见，沧州市要想避免地面沉降必须将水位埋深控制在50m 以上，减缓地面沉降须将水位埋深控制在75m以上。
图1 地下水开采量与地面沉降关系图3 地面沉降机理分析（1）主要沉降地层的确定目前可供开采利用的地下水层主要是第四系松散沉积地层，第Ⅲ含水组多年来是地下水资源的主要开采层，漏斗中心的水位埋深已达到95.17m，约占漏斗区有效弹性水头的五分之四，（漏斗区顶板平均埋深117m），埋深≥50m的面积已达5326 km2，占全区总面积的38%，可见其地层的压力平衡受到严重破坏。
地面沉降主要是第Ⅲ含水组地层压密变形引起的。
（2）沉降机理分析由成井资料统计可知，区内第Ⅲ含水组厚度在150～200m，含水砂层累计厚度约占28%，弱透水粘性土层累计厚度约占72%，当开采地下水时，其含水砂层与粘性土层的压密变形具有不同的特点：a. 含水砂层的压密变形特性，当抽取地下水形成降落漏斗后，原来由孔隙水承担的压力转加给砂层颗粒骨架上而发生弹性压密。
地面沉降与地下水开采关系研究
地面沉降与地下水开采关系研究地面沉降是指地球表面在一定时间内向下沉降的现象。
在现代城市化进程中，地面沉降被视为一种普遍现象。
与此同时，地下水开采也是城市发展中不可或缺的一环。
然而，这两者之间存在着密切的关系。
本文将探讨地面沉降与地下水开采之间的关系以及可能的解决办法。
地下水开采对地面沉降的影响是复杂而长期的。
当地下水被过度开采时，地下岩石中的空隙被抽干，导致地下水位下降。
而地面上的土壤则因为没有足够的水分支撑而发生压缩，从而引发地面沉降现象。
此外，地下水开采还会导致含水层中的地下水位下降，使得岩土层变得松散，加速了地面沉降的发生。
因此，合理控制地下水开采是预防地面沉降的重要措施之一。
为了解决地面沉降问题，一种常见的方法是进行地下水补给。
通过将水源引入地下水含水层，重新补充水分，可以增加含水层的水位，减少地下水位下降的速度，从而减缓地面沉降。
这种方法被广泛应用于一些沿海城市和干旱地区，取得了一定的效果。
此外，提高地下水开采效率也是减少地面沉降的重要手段。
过去，在许多地方，地下水开采主要依靠人工提取。
然而，这种方式效率低下，开采不均匀，容易导致地下水位下降过快，从而诱发地面沉降。
为了解决这个问题，一些地区开始采用现代化的地下水开采技术，例如地下水泵站、注入井等，以提高地下水开采的效率和均匀性。
除了控制地下水开采和提高开采效率外，我们还可以采用一些其他措施来减缓地面沉降。
例如，合理规划城市建设布局，避免在地面沉降区域进行大规模的建设和开挖工作。
此外，加强地质勘探和监测也是非常重要的。
通过对地下水位、地面沉降的实时监测，可以及时发现问题并采取相应的措施。
总之，地面沉降与地下水开采之间存在着紧密的关系。
合理控制地下水开采、补给地下水以及提高开采效率是解决地面沉降问题的关键。
此外，采取合理的城市规划和加强监测也是减缓地面沉降的重要手段。
只有通过多方面的综合措施，我们才能够有效地解决地面沉降问题，保障城市的可持续发展。
城市采水导致的地面沉降分析及防治措施
城市采水导致的地面沉降分析及防治措施摘要：目前，经济发展对地下水的需求量的不断加大，但同时地下水开采导致地面沉降的问题也日益突出。
针对我国城市地区地面沉降的现状，本文主要探讨我国城市地区地面沉降的成因机制和影响因素以及防治措施。
关键词：城市，地下水，地面沉降，成因机制，影响因素，防治措施Abstract：At present, the economic development of groundwater demand increasing, but at the same time the groundwater exploitation in the problem of ground subsidence has become more obvious. In view of China's urban areas of land subsidence present situation, this paper mainly discusses the urban area in our country land subsidence the cause of formation mechanism and the influence factors and prevention and control measures.Key words: the city, groundwater, ground subsidence, formation mechanism, influencing factors, prevention and control measures近年来，随着城市建设的飞速发展，地面沉降对城市建设的影响日益显著。
它分布广，最集中于城市范围内，其变化过程一般不易被人察觉，但危害性相当大。
它造成铁路中断、建筑物开裂、市政设施破坏、海水入侵等，其严重后果已引起了人们的高度重视。
湛江市区地下水开采引发地面沉降模拟预测及其防治措施
湛江市区地下水开采引发地面沉降模拟预测及其防治措施[摘要]本文根据湛江市区丰富的水文地质资料和工程地质资料，利用水文观测资料来进行水土模型计算，概化水文地质及工程地质条件，建立水文地质及工程地质概念模型，建立三维地下水流数学模型及一维沉降固结数学模型，并对模型进行求解，通过调参拟合得到与实际监测结果相符的地下水位及地面沉降量。
并针对地面沉降问题提出了相应的防治措施及建议。
[关键字]湛江市区地下水概化数学模型地面沉降本文采用两步计算水土模型，其中粘土层的变形计算采用了线性模型。
首先概化研究区的水文地质及工程地质条件，建立水文地质及工程地质概念模型，然后建立研究区三维地下水流数学模型及一维沉降固结数学模型，并对模型进行求解，通过调参拟合得到与实际监测结果相符的地下水位及地面沉降量。
其中三维水流模型的求解可以得到含水层系统中各土层的水头变化，再根据Terzaghi有效应力原理，通过编程计算求出各土层的的变形量，求和得出总的地面沉降量。
1概念模型1.1模型概化1.1.1含水层结构确定。
依据含水层结构模型，将研究区划分为5大层，其中含水层划分为浅层水、中层承压水和深层承压水三大层组，两两之间具有弱透水性的粘性土层所隔，三层含水层通过隔水“天窗”及火山喷发通道存在水力联系，形成一个三层结构的越流含水系统。
1.1.2边界条件确定。
包括侧向边界的概化和垂向边界的概化。
1.1.3各层土体参数确定。
包括降雨入渗系数、渗透系数与给水度。
1.1.4源汇项确定。
包括降雨入渗、水库、运河和渠道渗漏补给、地下径流等补给项，以及人工开采、蒸发排泄、地下径流等排泄项。
补给量计算包括降水入渗补给量计算，水库、运河和渠道渗漏补给量计算，地下水侧向径流补给量计算。
排泄量计算包括地下水开采量计算、潜水蒸发排泄量计算、地下水侧向径流排泄量计算。
1.2地下水流动数学模型根据研究区水文地质条件，研究区三层结构越流系统地下水流动可以用数学模型描述，在计算区域内采用矩形剖分和线性插值，利用有限单元法求解三层结构的地下水准三维非稳定流定解问题。
因超采地下水引起的地面沉降问题
人类工程活动与地质作用专题——因超采地下水引起的地面沉降问题现状、成因以及防治对策授课教师：杜广印教授班级：217152班学号：21715202姓名：孙旭升摘要：地面沉降，是自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失。
在《地质灾害防治条例》中，被定义为“缓变性地质灾害”，具有形成时间长、影响范围广、防治难度大、不易恢复等特点。
本文介绍的主要因素是开发利用地下流体资源（地下水、石油、天然气等）。
地下水是我国有限水资源的重要组成部分，在严重缺水的我国，地下水的开采关系重大。
本文先指出地下水过度开采导致地面沉降这一地质作用的原因，再主要以我国北方三个因过度开采地下水导致地面沉降的三个地区为例，通过对个案分析，从文献中提炼、总结提出了相应解决方案以及治理与防御措施。
关键词：地下水；地面沉降；成因；合理开采；治理；预防。
Abstract：Land subsidence is the loss of ground elevation caused by natural factors and human factors. In the "Regulations on the prevention and control of geological disasters", which is defined as "the geological disaster of slow change", has the characteristics of long formation time, wide influence range, difficult to control and difficult to recover. This paper introduces the development and utilization of underground fluid resources (groundwater, oil, natural gas, etc.). Groundwater is an important part of limited water resources in our country. This paper first points out the cause of the ground subsidence geological processes of groundwater over exploitation, mainly in northern China three for three regions over exploitation of groundwater caused by ground subsidence as an example, through the case analysis, from the literature summarized and put forward the corresponding solutions and governance and prevention measures.Key words: groundwater; land subsidence; causes; rational mining; treatment; prevention.目录一、前言 (4)二、概述： (5)2.1我国地下水开采情况 (5)2.2地面沉降概述 (5)2.3我国因过度开采地下水导致地面沉降的现状 (6)2.4超采地下水引起地面沉降的原因 (7)三：文献综述 (8)3.1贾口洼蓄滞洪区地面沉降分析 (8)3.2陕西省西安市地下水超采及生态修复量研究 (9)3.3广东省徐闻-新疆维吾尔自治区昌吉市居民水井超采地下水 (12)四、问题分析与对策 (14)4.1问题分析 (14)4.2具体方案措施整理 (15)4.2.1城市雨水渗透利用技术 (15)4.2.2加压式人工回灌 (15)4.2.3高效节水灌溉工程 (15)4.2.4改种低耗水农作物 (16)4.2.5推行农艺节水措施 (16)4.2.6管理节水措施 (16)五、综合防御治理方案总结 (17)5.1回灌地下水复原地面高度 (17)5.2南水北调工程减轻缺水状况 (17)5.3严格执行环境成本内部化的经济政策 (17)5.4加强地下水管理 (17)六、参考文献 (18)一、前言学生来自于黑龙江哈尔滨市尚志县。
地面沉降的防治措施
地面沉降的防治措施
地面沉降是一种常见的地质灾害，通常由于地下水开采、人类活动、地铁建设等因素导致。
地面沉降可能会严重影响到建筑物的稳定性和使用寿命，因此需要采取有效的防治措施。
以下是几种常见的防治措施：
1. 控制地下水位
地下水位是引起地面沉降的主要原因之一，因此通过控制地下水位可以减缓或避免地面沉降。
例如，在地铁建设过程中，可以采用封闭式隧道掘进技术，避免对周围地层的扰动，同时在地铁站点附近设置井筒，进行地下水位的监测和控制。
2. 加固基础
加固建筑物的基础可以有效地预防地面沉降对建筑物的损害，特别是在沉降较为严重的地区。
常见的加固方法包括增加地基承载能力、加厚地基、加固基础桩等，这些方法可以增强建筑物与地面的连接性，减轻地面沉降带来的影响。
3. 建造地下结构
在地面沉降较严重的区域，可以考虑建造地下结构。
地下结构能够将建筑物的重量分散到更深的地层中，减缓地面沉降对建筑物的影响。
4. 实行土地利用限制
为了避免过度开采地下水和开发土地等导致地面沉降，可以实行土地利用限制。
例如，禁止在地下水受威胁的区域进行大规模的开采
或建设，限制土地利用总量等。
总之，防治地面沉降需要综合考虑多种因素，采取科学有效的措施才能达到预期的效果。
地面沉降机理
地面沉降机理
地面沉降是指由于地下工程施工、地下水开采、地震活动等因素导致地表下沉的现象。
地面沉降机理可以分为地下水开采引起的沉降、地下工程施工引起的沉降以及地震引起的沉降等。
1. 地下水开采引起的沉降：地下水开采时，地下水位下降，引起地层中的孔隙水压力减小。
当孔隙水压力减小到地下水气泡点以下时，孔隙水会被部分蒸发或气泡空化，导致岩土体体积收缩，进而引起地面沉降。
2. 地下工程施工引起的沉降：地下工程施工涉及地下土层的开挖、补偿以及地下水流动的改变等过程。
地下土层的开挖和补偿都会破坏原有的土层结构，使土层发生变形和沉降。
同时，地下水流动的改变会引起地下水和孔隙水的压力分布变化，从而进一步引发地面沉降。
3. 地震引起的沉降：地震活动会导致地壳发生破裂、滑动和变形等现象，从而对地下土层施加剪切力和压力。
这些力的作用下，地下土层会发生位移、地裂缝形成以及土体变形，进而导致地表沉降。
需要注意的是，地面沉降的机理是多种因素综合作用的结果，不同因素在不同地区、不同条件下可能具有不同的重要性。
因此，地面沉降的机理研究需要考虑多种因素的综合影响。
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O F A B D
表2
总应力
������O0 ������O0 + ∆ℎ������1 ������O0 + ∆ℎ������1 + (������1 − ∆ℎ)������1sat ������O0 + ∆ℎ������1 + (������1 − ∆ℎ)������1sat + ������2 ������2sat ������O0 + ∆ℎ������1 + (������1 − ∆ℎ)������1sat + ������2 ������2sat + ������3 ������3sat
图1
潜 水 含 水 层
相 对 隔 水 层
0
层 间 无 压 水
含 水 层
承 压 水 头 相 对 隔 水 层
含 水 层
相 对 隔 水 层
很显然，随着地下水位或水头的变动，土层中的孔 隙水压力会发生变化，当总应力不变时，其有效应 力也会随之改变。地下水开采引起地下水位或水头 下降，相关土层中孔隙水压力减小，当产生有效应 力增加时，就会发生土层的固结变形，从而造成地 面沉降。由于潜水水位和承压水水头变化影响的范 围和内在机理不同，产生的后果亦有很大的差异， 以下分别讨论。
������r ∙������ +1 1+������
∙ ������w 之间变动；
2） 在 F 点至 A 点之间，即潜水水位变动带以下的潜水含水层中，土 层中总自重应力减小， 减小的数值为定值∆ℎ ∙ ������ ∙ 1 − ������r ∙ ������w ； 其有效自重 应力增加，增加的数值为定值∆ℎ ∙
初 始 孔 隙 水 压 力 分 布
孔隙水压力
有效应力
相 对 隔 水 层 承 压 水 水 头 、
B
、 承 压 含 水 层
D
潜水水位由O点下降到F点后各点应力变化量
O
潜 水 初 始 水 位 、 、
O点：总应力变化量
孔隙水压力变化量
有效应力变化量 F点：总应力变化量
潜 水 含 水 层
F A
潜 水 下 降 后 水 位
H2
H1
h
F A
承 压 水 水 头
相 对 隔 水 层 r 2、E 2
初 始 孔 隙 水 压 力 分 布
B
Байду номын сангаасH3
r 3、 E 3
承 压 含 水 层
D
多含水层条件下，假定只开采潜水含水层，其它含 水层水位或水头不变，潜水水位大面积下降前后， 各土层均达到稳定渗流状态。潜水水位下降前，土 中各点自重状态下的总应力、孔隙水压力和有效应 力见表1：
进一步分析还可得出如下结论： 1）在 O 点至 F 点之间即潜水水位变动带，土层中总自重应力减小， 减小的数值呈线性分布且由 O 点至 F 点在 0～∆ℎ ∙ ������ ∙ 1 − ������r ∙ ������w 之间变动； 其有效自重应力增加，增加的数值呈线性分布且由 O 点至 F 点在 0～ ∆ℎ ∙
B
、 承 压 含 水 层
D
潜水水位由O点下降到F点后各点应力状态
O点：总应力
O
潜 水 初 始 水 位 、 、
孔隙水压力 有效应力为 F点：总应力
潜 水 含 水 层
F A
潜 水 下 降 后 水 位
水 位 下 降 后 孔 隙 水 压 力 分 布
初 始 孔 隙 水 压 力 分 布
孔隙水压力 有效应力 A点：总应力
自然条件下，地下水往往是分层存在的，多层 地下水的水头分布受地质条件及边界条件的影 响和控制。稳定渗流条件下，在含水层中，孔 隙水压力即压力水头呈静水压力分布，在两个 含水层之间的弱透水层即相对隔水层中，孔隙 水压力由其上下两个含水层的压力水头决定。 根据达西定律及水流连续原理，均质土层中孔 隙水压力分布为线性。典型的孔隙水压力分布 见图1。
总应力变化量∆������
0 −∆ℎ ∙ ������ ∙ (1 − ������r ) ∙ ������w −∆ℎ ∙ ������ ∙ 1 − ������r ∙ ������w −∆ℎ ∙ ������ ∙ 1 − ������r ∙ ������w −∆ℎ ∙ ������ ∙ 1 − ������r ∙ ������w
初始状态各点应力状态
O点：总应力
O
潜 水 初 始 水 位 、 、
；
孔隙水压力 有效应力为 F点：总应力
潜 水 含 水 层
F A
潜 水 下 降 后 水 位
水 位 下 降 后 孔 隙 水 压 力 分 布
初 始 孔 隙 水 压 力 分 布
孔隙水压力 有效应力 A点：总应力
相 对 隔 水 层 承 压 水 水 头 、
隙水压力降低，从而使土层的有效应力增加，进而
产生固结变形。
对于承压水容易理解，因为在承压含水层水头降低 的过程中，土层中总应力保持不变，孔隙水压力减
小，故而土层中有效应力增加。
但对于潜水或层间无压水来说，问题就复杂得多， 地下水位降低一方面引起土中孔隙水压力减小，另 一方面也造成总应力减少，土层中有效应力是增是 减则不能一概而论。
孔隙水压力
0 0 (������1 − ∆ℎ)������w ������B0w ������D0w
有效应力
������O0 ������O0 + ∆ℎ������1 ������O0 + ∆ℎ������1 + ������1 − ∆ℎ ������1sat − (������1 − ∆ℎ)������w ������O0 + ∆ℎ������1 + (������1 − ∆ℎ)������1sat + ������2 ������2sat − ������B0w ������O0 + ∆ℎ������1 + (������1 − ∆ℎ)������1sat + ������2 ������2sat + ������3 ������3sat − ������D0w
水 位 下 降 后 孔 隙 水 压 力 分 布
初 始 孔 隙 水 压 力 分 布
相 对 隔 水 层 承 压 水 水 头 、
B
式中：
、 承 压 含 水 层
为潜水含水层的孔隙率； 为潜水含水层的孔隙比； 为潜水水位下降后，水位变动带的饱和度。
D
潜水水位由O点下降到F点后各点应力变化量
F点：孔隙水压力变化量
孔隙水压力
0 ∆ℎ������w ������1 ������w ������B0w ������D0w
有效应力
������O0
′ ������O0 + ∆ℎ������1 ′ ������O0 + ������1 ������1
������O0 + ������1 ������1sat + ������2 ������2sat − ������B0w ������O0 + ������1 γ1sat + ������2 γ2sat + ������3 γ3sat − ������D0w
有效应力变化量
D
直观起见，将各点自重状态下地下水位下降前
后总应力、孔隙水压力和有效应力及其变化量
列表如下：
潜水水位下降前，各点自重状态下的总应力、孔隙水压 力和有效应力
潜水水位下降前土中各点自重状态下的总应力、孔隙水压力和有效应力 表 1
点号
O F A B D
总应力
������O0 ������O0 + ∆ℎ������1sat ������O0 + ������1 ������1sat ������O0 + ������1 ������1sat + ������2 ������2sat ������O0 + ������1 γ1sat + ������2 ������2sat + ������3 ������3sat
孔隙水压力变化量∆������w
0 −∆ℎ ∙ ������w −∆ℎ ∙ ������w 0 0
−∆ℎ ∙ ������ ∙ 1 − ������r ∙ ������w −∆ℎ ∙ ������ ∙ 1 − ������r ∙ ������w
注：表中������r 为水位下降后潜水含水层水位变动带的饱和度；������为潜水含水层的孔隙率；������为潜水含水层的孔 隙比。
现在我们进行详细的分析。先来看一下总应力的变化，由表 3 可见， 潜水水位降低后，除 O 点保持不变外，A、B、D、F 各点的总应力均减小， 且减小量相等，为∆ℎ ∙ ������ ∙ 1 − ������r ∙ ������w ，这正是潜水水位下降∆ℎ时含水层 单位面积内排出的地下水重量，������ ∙ 1 − ������r 即为潜水含水层的给水度。
注：表中������������ 为第 i 土层的天然湿重度。
潜水位由O点下降到F点后，各点自重状态下总应力、孔 隙水压力和有效应力的变化量
潜水水位下降后土中各点应力变化量
点号
O F A B D
表3
有效应力变化量∆������ ′
0 ∆ℎ ∙ ∆ℎ ∙ ������r ∙ ������ + 1 ∙ ������w 1 + ������ ������r ∙ ������ + 1 ∙ ������w 1 + ������
目
录
0.引言
1.潜水水位下降引起的地面沉降 2.承压水水头降低引起的地面沉降 3.其他情况下的地面沉降 4.结论
1 潜水水位下降引起的地面沉降
图2