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1、铁路工程论文专区浅析沧州地区地面沉降对铁路工程的影响摘 要 地面沉降在我国东部沿海地区普遍存在。本文着重分析了该地区地面沉降的原因、现状、规模,结合某拟建高速铁路分析了其对铁路工程的危害程度,并提出了具体的防治措施。关键词 地面沉降,铁路工程,危害程度,防治措施沧州地区的地貌单元为冲积平原,地形为西南高东北低,自然坡降为0.08%。该区地层主要为第四系地层,厚度较大,一般为500~620m。该高速铁路自东北向西南横穿该区。1 地面沉降的现状及分布据国家地震局测量大队资料,沧州市区的地面沉降始于1970年,当年沉降9mm,其后沉降速率加快,至1986年沉降中心累
2、计沉降量744mm,沉降量大于100mm的面积9400km2,占全市面积的67%,大于600mm的面积2000km2,占全市面积的14.2%。至1990年沧州四水与天津测绘大队测得沧州市沉降中心(火车站附近)累计沉降量1131mm,至1997年累计沉降量为1961.6mm,至2001年累计沉降量为2236mm,说明地面沉降越来越严重。由于深层地下水开采量逐年增加,深层地下水位逐年下降,地下水位降落漏斗也在不断扩大,地面沉降也随之下降,总趋势是区域的地面沉降形态与深层地下水位降落相对应,地面沉降中心与深层地下水位降落漏斗中心也相对应。2 地面沉降形成原因众所周知
3、,地面水准点和高程下降称地面沉降现象。一般是发生在新生代末期冲积、湖积或海相沉积形成的厚层松散堆积物分布的特定地质环境。地面沉降的主要成因是由不同地区环境质量因素和人为因素造成的。地面沉降的产生主要是人为因素,自70年代以来,为了适应国民经济及人民生活水平的需要,大量的开发利用深层地下水,地下水位逐年下降,至2000年已形成区域地下水位降落漏斗,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。地面沉降的机理是地下水降低,使含水层颗粒间的自然相对均衡承受压力状态遭受破坏,为使承受力平衡,地下水所承受的那部分力转嫁于含水层骨架,造成空隙减少,含水层
4、变薄,长期下去,产生地面沉降。再就是粘性土层在释水后产生垂向塑性变形,导致永久性地面沉降。区域上开采地下热水对地面沉降的影响,也是十分显著的,热储层虽然埋深大,但据有关资料提供其固结特征仍属于正常固结地层,因此抽取地下热水引起深层地下水下降必然引起地层进一步压实而导致地面沉降。开采地下油气层对地面沉降也会产生一定影响,据油田有关资料提供,目前,2500~4500m也普遍存在欠压缩地层,近年来开发地下油气,更促使了地面沉降量逐年加大,面积也随之逐年扩大。因此开采油气对地面沉降也是一个不可忽视的因素。自然因素造成地面沉降主要是区域性的山区地面相对上升而平原区相对下
5、降。区域性一般年下降幅度1~2mm。地面沉降量的大小直接与地下水开采量有关。但开采地下水只是形成地面沉降的外部条件,而产生地面沉降的内在因素与地质结构密切相关,同时受地层中粘性土厚度的控制,河北平原地面沉降均分布于地下水集中开采区,沉降的产生和发展过程与地下水的开采过程基本保持同步,且略为滞后。其分布范围与地下水水位下降漏斗基本一致。地面沉降量与地下水位下降幅度呈正相关。地面沉降量与地下水开采量和水位埋深关系。该区地下水的过度开采是引起地面沉降的外部原因,而不同地区地质环境质量是产生地面沉降的控制因素。特别是第四系粘性土厚度是地面沉降产生的基础。粘性土在深层地
6、下水开发中的释水压缩是永久性的,从统计分析可以看出,在沧州地区产生地面沉降比较严重的沉降中心,第四系粘性土厚度和主要开采段的粘性土厚度均较大。沧州市沉降中心,粘土厚度达214.42m,亚粘土厚度131.41m,主要开采段200~400m的粘土厚度达179.01m,亚粘土厚度达64.80m,是产生地面沉降的物质基础。3 地面沉降对铁路工程的危害程度然而地面沉降是缓慢的沉降过程,往往不宜被人们发现,但是却能引起一些工程或设施的损坏。地面沉降一般可使供水设施遭到破坏、影响河道输水、铁路路基本体下沉、城市积水,公路及铁路安全受到威胁。根据调查与访问,地下水降落漏斗中心
7、即地面沉降中心区域(沧州市市区),铁路设计时道碴铺设厚度为30~50cm,在维护过程中不断抬道加厚,使道碴铺设厚度达到70cm。这是由于该区地面下沉致使铁路路基下沉,为维持轨顶标高控制在允许限度之内,增补道碴厚度以抵消下沉影响的缘故。拟建高速铁路在沧州地区从辛集乡至王祥庄乡一线东侧通过,距集中采水地点约500m左右,从收集到的资料来看,CIK206+000~CIK225+000地面年沉降量为65~125mm左右,其中以CIK214+500附近年沉降幅度最大,约为125mm。以此点为基准,该点沿线路走向沉降差分别为北段40mm,南段为60mm。以线路纵向纵坡度为
8、例,CIK206+000~CIK214
