地面沉降和地裂缝机制评估（王兰生）

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1、地面沉降和地裂缝的评估与防治主讲：王兰生2004年4月5.1.1地面沉降与地裂缝及其危害地面沉降与地裂缝作为地质灾害的一种灾种区别于崩塌滑坡，它是地面岩土体在自重应力场（或构造应力场的参与）条件下垂向变形破坏及向深部架空或潜在空间方向的运动。美国地质调查局（USGS）1999年出版的美国地面沉降研究报告中将地面沉降按引发的原因分为地下水开采型（MiningGroundWater-Introduction）;土壤疏干型（DrainageofOrganicSoils-Introduction）；和洞穴塌陷型（CollapsingCaviti

2、es-Introduction）三种类型。按成因机制地下水开采与土壤疏干属于同一类型，两者的区别前者是将地下水作为水资源开采，后者则是为了开垦湿地采取排水疏干，但两者均因下伏土层中地下水位的降落，有效应力的降低造成固结压密而引起地面沉降。这类地面沉降多为区域性的，在一定条件下随沉降伴生地裂缝。洞穴塌陷包括岩溶塌陷和地下采掘洞穴塌陷，塌陷的范围局限于洞穴和地下洞室的影响带。（1）区域性地面沉降（2）岩溶塌陷地面沉降（3）地下采空区塌陷地面沉降8.1慨述主要危害（1）地面沉降及地裂缝会造成建筑物的直接破坏，如房屋、桥梁破裂跨塌，地下管道、通道

3、的断裂和破损等。（2）地面沉降可能造成近海和河流附近地面低于海潮或洪水警戒线而造成海潮和洪水袭击及海水倒灌恶化地下水质，造成土壤盐碱化等。（3）地面沉降引起的地裂缝往往可成为地面污染源侵入深部地下水源的通道，造成水质污染。（4）城市地下水位大面积，大幅度的降落，改变了地质体的热容量，可能会造成热岛现象，破坏了原有的生态环境。（5）地裂缝常常可成为深部有害气体逸出地面的通道，尤其是氡气的超标，对人体的健康的危害是极为严重的。8.1．1地面沉降涵义及危害1．地面沉降的涵义(1)广泛涵义：系指地壳表面在自然力作用下或人类经济活动影响下造成区域性

4、的总体下降运动。其特点是以向下的垂直运动为主体，而只有少量或基本上没有水平向位移。其速度和沉降量值以及持续时间和范围均因具体诱发因素或地质环境的不同而异。(2)工程涵义：目前国内外工程界所研究的地面沉降主要是指由抽取液体(以地下水为主，也包括油、气)所引起的区域性地面沉降。我国《岩土工程勘察规范》中规定的：在较大面积(100km2以上)内由于抽取地下水引起水位下降或水压下降而造成的地面沉降。2．地面沉降的公害特点地面沉降作为一项公害，其主要特点有：(1)一般发生得比较缓慢而难以明显感觉。(2)一旦发生了地面沉降，即使不考虑产生地面沉降的原

5、因，沉降了的地面是几乎不可能完全复原样。3．地面沉降给工农业生产，交通运输、城市建设和人民生活造成的危害和严重的经济损失，它使城市环境明显恶化，对农村农田的影响也较大，其具体环境灾害表现如下：(1)沿海、沿江城区区域、潮水上岸，潮水可能漫溢市区，道路、工厂、商店及村庄、农田，经济损失严重。(2)城市中，下水道排水不畅，降雨积水成灾，发生大面积内涝灾害，市区、农村遭受损失。(3)河道桥下净空减少，过航能力降低，影响交通运输o(4)城镇区内，建筑物由于地面沉降影响会产生不均匀变形，危及稳定、安全。(5)既有河、海堤坝或防汛墙，其防洪潮能力降低

6、，致使城市抵御自然灾害的能力下降。(6)港口码头失效，其作用功能降低。(7)道路设施及地下管道遭受破坏。(8)地下水取水设备失效。8．2区域性地面沉降1．区域性地面沉降的成因及主要类型分为自然因素和人为因素两大类(1)自然因素分析1)新构造运动可使地面随基底面升降以垂直升降为主的新构造运动可使地面随基底而升降。中国天津、西安和大同等城市66地面沉降均受到新构造运动的影响。例如，天津处于新华夏构造体系华北沉降带，长期以来缓慢下沉。2)强烈地震对地面沉降的影响强烈地震是新构造运动的一种突发事件，在短期内可引起变幅较大的区域性地面垂直变形。另外

7、，强震使软土地基震陷和古河道新近沉积土液化，也可造成局部地区的地面下沉。3)海平面上升海平面上升将导致地面的相对下降，如意大利威尼斯市海平面上升速度为1．27mm／年，所引起的地面相对下沉约占该地区年平均沉降量的40％。另外全球气候的转暖，气温上升，必加速冰川消融，从而使海平面上升，地面相对下沉。4)土层的天然固结欠固结土在其自重力的固结作用和正常固结土的次固结作用，将使土层压缩变形，进而引起地面沉降。(2)人为因素原因人类工程及经济活动的能力和强度与日俱增，其对地面沉降的影响通常已占主导地位，这类地面沉降现象，目前已成为重点。影响地面沉

8、降的人为因素包括：抽取地下气、液体，大面积地面堆载，固体矿产开采和诱发性岩溶塌陷等。1)抽取地下气、液体的影响因各种目的而进行的浅层疏干排水和抽取深层的气、液体，使地层内的气、液压降低，土粒间