地质灾害-地面沉降、地裂缝、地面塌陷地质灾害危险性评估

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1、地面沉降、地裂缝、地面塌陷地质灾害危险性评估王瑞久坍陷（沉降）的分析调查前言1、坍陷（沉降）的定义2、土体压密3、土体收缩4、地面沉降5、地裂缝6、岩溶坍陷7、构造与火山活动引起的沉降8、人工开挖引起的坍陷结语补充材料亚利桑那州地面沉降和地裂缝成因前言地质事件本身具有二大特点：1）事件都不完全相同；2）事件都不是单因素造成。所以地质事件不存在有模式可套，只能从最基本的原理去分析和掌握。本讲义要着重介绍一些基本原理和实际例子。1、坍陷（沉降）的定义坍陷、沉降（Subsidence），该专有名词用于地壳表面，通常定义为地面的点下沉到更低的水平位置。换句话说，亦可定义为点的垂向位移，同时意

2、味着临近点借助于向下运动而产生横向位移。2、土体压密2.1影响土体压密的重要因素2.2土体压密过程概要实例2—1砂土液化概述实例2—1砂土液化概述（摘自Pipkin，B.WandTrent.T.T，2001，GeologyandtheEnvironment）日本新泻1964年地震时砂土液化影响。这些设计为抗震的建筑物倾斜而未受损坏。加州沃森维尔附近的野外涌沙图C2—1—2砂土液化（横向移动）系因地震时球粒（理想砂粒）的重新堆集。地震振动造成这种固体颗粒堆集更加有效，这会占据少量体积。一部分覆盖层荷载由水来支撑，这就无法阻止水体横向运移。震前，水，不稳定（立体）堆集，震后，液化土中剩余孔隙水

3、负担覆盖层荷载稳定（六边形）堆集C2—1—3唐山地造成的喷水冒砂区分布图震（a）圣华金河谷位置。湿陷土几乎完全沿河谷西界分布，因抽地下水引起的沉降在整个河谷随处可见。（b）在河谷的湿陷土中，做注水试验的小块地。这小块地的总沉降达到3m（10英尺）。3、土体收缩3.1季节性收缩试验3.2树根效应3.3粘土收缩效应3.4土体收缩过程概要实例3—1茂名民房裂缝和膨胀土图3-1树根效应（SHE1965）4、地面沉降4.1含水层弹性的概念4.2含水层压密引起沉降的模拟4.3水位下降引起沉降过程概要实例4—1上海市地面沉降监测资料实例4—2上海地面沉降和开采水量关系4.1含水层弹性的概念4.2含水层压

4、密引起沉降的模拟图4-2含水层压密过程模拟弹簧，静水压力，过剩压力图10.7降落漏斗的形成与效应（A）在潜水含水层中，一个抽水井周围降落漏斗的水位下降。（B）重迭的降落漏斗造成水位的净下降，浅井干枯。图10.9过度开采地下水引起的地面沉降使威尼斯下沉，慢慢淹掉具有建筑艺术的宝库。4.3上海市地面沉降(摘自上海市地质调查研究院成果)4.3.1地面沉降动态F16F11F174.3.2地面沉降与地下水开采分析图4-2-13第2含水层采灌量与地下水位图4-2-14第3含水层采灌量与地下水位图4-2-15第4含水层采灌量与地下水位图4-2-16第5含水层采灌量与地下水位图4-2-5第2含水层水量、水

5、位、沉降历时变化曲线图图4-2-6第3含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图图4-2-7第4含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图图4-2-8第5含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图4.3.3地面沉降体积和地下水开采水量体积大致相当通过基本以5年为间隔的全市水准复测，可以全面地了解地面沉降的现状与发展趋势。在1980、1996、2001年一、二等水准测量数据基础上，编制了全市1980~1995、1996~2001年地面沉降等值线图。上海市1980~1995年累积地面沉降图反映出地面沉降主要发育在中心城区、闵行华漕地区，影响范围不断扩大；受邻近省区地下水开采影响，在金山枫泾、嘉定华亭附近沉降量较

6、大。上海市1996~2001年累积地面沉降图上海外滩百年巨变，外滩防汛墙不断加高的过程从侧面反映了市区地面沉降的演化历史！4.4上海地面沉降选例(摘自上海市地质调查研究院成果)4.4.1京沪高速铁路(上海段)图3-4-3京沪高速铁路(上海段)工程地质分区图图4-2-2京沪高速铁路(上海段)1980-1995沉降等值线图4-2-3京沪高速铁路(上海段)1995-2001沉降等值线4.4.2南浦大桥南浦大桥4.3.3延安东路隧道4.4.4地铁二号线由于地铁等线型市政设施穿越不同沉降速率的空间，不可避免地受到不均匀沉降的影响！区域地面沉降是地铁一、二号线隧道变形的主要影响因素。盾构掘进中扰动

7、土体产生的固结变形随时间逐渐趋于稳定后，隧道变形则表现出区域地面沉降动态的规律。地铁二号线隧道平均累计沉降量为40.3毫米，东方路—人民广场区间隧道累计沉降量为59.7毫米。隧道穿越黄浦江段沉降量明显小于相邻区间。隧道差异性变形明显，陆家嘴—黄浦江段、黄浦江段—人民广场、人民广场—石门路段累计差异性变形分别为74.3、131.2、91.9毫米/公里。5、地裂缝5.1张裂隙发育成地裂缝5.2不均匀沉降引起张裂隙实例5—1西