上海现阶段主要沉降层及其变形特征分析

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1、·6·水文地质工程地质2003年第5期上海现阶段主要沉降层及其变形特征分析112张云,薛禹群,李勤奋(11南京大学地球科学系,南京210093;21上海市地质调查研究院,上海200072)摘要:以上海地质条件为基础,根据最近十几年分层标和含水层水位观测资料分析了上海地面沉降的主要沉降层,分析结果表明目前上海的主要沉降层是第五砂层。从第五砂层水位与时间的关系、变形与时间的关系和水位与变形的关系出发,结合室内实验的结果,指出第五砂层的变形特征是地下水位在一定范围内反复上升-下降时,变形以弹性为主、一

2、般情况下则以塑性变形为主、应力应变关系为非线性以及存在蠕变变形。在建立地面沉降模型时必须考虑含水砂层的这些变形特点。关键词:地面沉降;沉降层;变形特征中图分类号:P642.26文献标识码:A文章编号:100023665(2003)04200062062上海地处长江三角洲前缘,面积约6340km,地表形特征,为进一步建立地面沉降模型提供基础。覆盖着较厚的第四纪松散沉积物,从西南部的100～1水文地质工程地质特征250m,向东逐渐增厚至300～400m,市区及近郊区的厚度一般为270～290m。上海

3、市利用深井抽取地下水的本地区是在全新世海侵旋回和构造沉降的背景上历史可追溯至1860年,但直到1921年才由水准测量通过长江和潮流的共同作用逐步形成的滨海平原,具发现地面沉降。随着地下水开采量及开采层次的变有独特的砂土、粉土、粉质粘土和粘土的沉积韵律,其化,上海地面沉降经历了不同的发展阶段。1972年以间的砂土厚度较大,且均含地下水。在垂向上呈现砂前,开采量的8015%都来自第二和第三承压含水层,土、粉土、粉质粘土和粘土相间出现的地层结构。在集中开采区出现了大面积的地面沉降,对地面沉降根据松散沉

4、积物的成因、埋藏条件,上海地区的地的研究主要集中于埋深70m以内的土层变形,对其中下水可划分为1个潜水含水层和5个承压含水层,在的承压含水层的变形都作为弹性处理。此后,为控制含水层之间是由粘土、粉质粘土和粘性土与粉土、粉细市区地面沉降量,进行了开采层次的调整,限制第二、砂互层等构成的弱透水层。除第五承压含水层主要分三承压含水层的开采量,增加第四、五承压含水层的开布于北部地区以外,其它含水层在全区的分布都极为[1]采量,1985年这两个含水层的抽水量占总开采量的稳定(图1)。目前地下水的开采量主要

5、来自第四和7114%,但总开采量不大。1990年以后,总开采量的再第五承压含水层,第四承压含水层的降落漏斗中心位次增加,使得第四、五承压含水层的水头大幅下降,地于刘行附近,中心水位已达-4619m,第五承压含水层面沉降又呈增长趋势,而且承压含水层(特别是第四承的降落漏斗中心位于华漕附近,中心水位已达[2]压含水层)的变形表现出不同于以往的特性。最近两-6911m。年虽然地下水位的下降趋势得到遏制,甚至有少量回升,但地面沉降仍在增长,上海地面沉降问题变得更加复杂。本文旨在通过对地质资料和最近十几年

6、的水位观测孔和分层标的实测数据来分析当前情况下上海地面沉降的主要沉降层,并结合室内试验结果研究其变收稿日期:2003204209;修订日期:2003206209基金项目:国家自然科学基金(40172082)和博士点基金图1上海水文地质剖面图(据文献[1]修改)(20010284002)资助项目。Fig.1HydrogeologicalprofileofShanghai作者简介:张云(19652),女,副教授,从事岩土工程及工程地质1—含水层;2—弱透水层;3—基岩;4—含水层编号的教学和研究工作

7、。E2mail:cloudzhy@sohu.com2003年第5期水文地质工程地质·7·根据上海地区工程地质钻孔资料,结合地面沉降承压含水层;第三软土层为灰色粘土夹薄层粉砂或灰的研究特点,并采用上海工程地质界普遍采用的方法,色粘土与粉砂互层,微层理特别发育,俗称为“千层将地层分为16个工程地质层,从上到下各工程地质层饼”;第三砂层为灰色粉细砂夹薄层粘土和灰色粉细及其物理力学性质指标如表1所示(表中部分数据的砂,向下渐变为含砾中粗砂,相当于水文地质剖面中的取值参考文献[2])。其中表土层为褐黄色粉

8、质粘土;第二承压含水层;第三硬土层为蓝灰、褐黄色粉质粘土第一砂层为灰色粉砂、粉土,相当于水文地质剖面中的夹少量粉土;第四砂层为黄灰色粉细砂、含砾中粗砂,潜水含水层;第一硬土层为黄褐、暗绿色粘性土,厚0对应于水文地质剖面中的第三承压含水层;第四硬土～10m,可塑～硬塑,中低压缩性,压缩系数为层,杂色粉质粘土、粘土;第五砂层为灰黄、灰白色细-10118MPa,该层土的分布范围小,仅局限于西部的青砂、砂砾石,埋深150～200m,对应于水文地质剖面中浦、松江境内,表1中未列出;第一软土层为灰色淤泥的第