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第四章地面沉降、滑坡、岩溶塌陷灾害与防治4．1 地面沉降灾害防治一、地面沉降的定义：指地层在各种因素的作用下，造成地层压密变形或下沉，从而引起区域性的地面标高下降。
二、地面沉降的原因：（1）自然因素：①新构造运动以及地震、火山活动引起的地面沉降；②海平面上升导致地面的相对下降（沿海）；③土层的天然固结（次固结土在自重压密下的固结作用）。
自然因素所形成的地面沉降范围大，速率小。
自然因素主要是构造升降运动以及地震、火山活动等一般情况下，把自然因素引起的地而沉降归属于地壳形变或钩造运动的范畴，作为一种自然动力现象加以研究。
（2）人为因素：①抽汲地下气、液体引起的地面沉降。
抽取地下水而引起的地面沉降，是地面沉降现象中发育最普通、危害性最严重的一类；②大面积地面堆载引起的地面沉降；③大范围密集建筑群天然地基或桩基持力层大面积整体性沉降——工程性地面沉降。
人为因素引起的地面沉降一般范围较小，但速率和幅度比较大。
人为因素主要是开采地下水和油气资源以及局部性增加荷载。
将人为因素引起的地面沉降归属于地质灾害现象进行研究和防治。
三、地面沉降的成因机制和形成条件（一）地面沉降的成因机制由于地面沉降的影响巨大，因此早就引起了各国政府和研究人员的密切注意。
早期研究者曾提出一些不同的观点，如新构造运功说、地层收缩说和自然压缩说、地面动静荷载说、区域性海平面上升说等。
大量的研究证明，过量开采地下水是地面沉降的外部原因，中等、高压缩性粘土层和承压含水层的存在则是地面沉降的内因。
因而多数人认为沉降是由于过量开采地下水、石油和天然气、卤水以及高大建筑物的超量荷载等引起的。
在孔隙水承压含水层中，抽取地下水所引起的承压水位的降低，必然要使含水层本身及其上、下相对隔水层中的孔隙水压力随之而减小。
根据有效应力原理可知，土中由覆盖层荷载引起的总应力是山孔隙中的水和土颗粒骨架共同承担的。
由水承担的部分称为孔隙水压力（p w），它不能引起土层的压密，故义称为中性压力；而由土颗粒骨架承担的部分能够直接造成上层的压密，故称为有效应力（p s）；二者之和等干总应力。
机加工厂房地面承载—般是22KN/m²总装车间北跨地面裂缝处理措施一、现场情况概述：总装车间北跨地面为C25钢筋混凝土，板厚为200mm，Φ8@200×200单层双向钢筋网片，铺设在板中下区域。
经现场观查地面表面裂缝主要为横向裂缝，裂缝共有8道，裂缝宽度在0.2mm—0.5mm，裂缝深度较浅。
裂缝出现时间大约在10月中旬。
二、裂缝产生的原因分析工业厂房大面积地面在建成后的二三年内，裂缝的活动比较频繁，裂缝产生的原因也受多种因素影响，因由材料、温度、收缩、不均匀沉降引起的变形而造成裂缝占总量的80% ，荷载等原因占总量的20%。
根据现场观查、分析：1、北跨地面在施工完成后，地面上并未堆放较重荷载，可排除因荷载原因造成地面开裂。
2、北跨地面基层为土方开挖区，基层土质较好，土质为粘土层承载力达到220Kpa，同时经过仪器检测裂缝处地面并无下沉，因此也可排除因不均匀沉降原因造成地面开裂。
3、地面同条件试块经试验室检测达到设计要求。
4、高标号混凝土的水泥用量的增加，在混凝土水化热时混凝土内部因水泥收缩产生细微裂缝，易产生收缩裂缝。
现进入秋冬季节，又因近期晴雨交替温度差异和干湿度很大，极易产生温度裂缝和收缩裂缝。
5、经检查板块之间设置缩缝并未按要求切至板的2/3深度，导致板在收缩时并未在缩缝处断裂。
6、在北跨混凝土施工完成后的二三个月内并未发现地面开裂现象，地面裂缝主要出现在10月中旬。
根据以上几点所述，地面开裂主要是由温度裂缝、收缩裂缝，共同造成地面产生裂缝。
三、裂缝的分析与处理措施根据以上对裂缝产生的原因，主要为温度裂缝及收缩裂缝。
裂缝主要分部在北跨靠门窗边的板块内，裂缝主要为横向裂缝，缝宽较小，因钢筋的拉结，裂缝深度较浅。
施工单位为防止地面裂缝对车间使用性能造成影响，特用自重达到40T的运砂车对裂缝处板块进行试压，经检测地面并无破坏及下沉，能够满足地面使用设计荷载（10T）。
综上所述，根据裂缝宽度采用二种处理办法：裂缝较宽的采用填充处理方法：施工前沿裂缝凿成八字形，并用水冲洗干净，填补同标高膨胀性水泥砂浆，为保证表面色泽一致，在水泥砂浆表面增加金刚砂，同水泥砂浆一同抹平压光。
地面沉降力学知识点总结归纳
地面沉降是指地表或建筑物基础下沉或降低的过程。
它是岩土
力学中的一个重要问题，对于工程建设和土地利用具有重要意义。
以下是地面沉降力学的一些基本知识点：
1. 地面沉降的原因：
- 地下水位变化：地下水位下降或上升会对地表造成压力变化，导致地面沉降。
- 土壤压缩：土壤在受到外部荷载作用时会发生压缩变形，引
起地面沉降。
- 地下开采：地下矿产资源的开采会导致地下空洞形成，进而
引起地表沉降。
- 地震活动：地震引发的地层震动会引起土壤液化，导致地面
沉降。
2. 地面沉降的影响：
- 给建筑物和基础带来不均匀沉降，导致建筑物变形、破裂、
倾斜等损坏。
- 影响城市交通道路的平整度，增加维修难度和成本。
- 对于地下管线网络造成破裂和泄漏。
- 影响土地利用规划和城市规划，限制建筑物的高度和密度。
3. 地面沉降的监测和预测：
- 利用全站仪、卫星测量等手段对地面沉降进行实时监测。
- 建立地面沉降模型，通过数值模拟和预测手段对未来可能的
沉降进行预测。
4. 地面沉降的修复和控制：
- 采取适当的基础加固和改进措施，提高建筑物的抗沉降能力。
- 控制地下水位变化，减少地下水开采对地面沉降的影响。
- 加强土地利用管理，避免在高风险地区进行密集建设。
总结起来，地面沉降是一个复杂而重要的问题，需要在工程建
设和土地利用中引起足够的重视。
通过科学监测、合理预测和有效
修复控制，可以减少地面沉降带来的风险和损失。
39一、引言三、工程性地面沉降特征分析（一）第一软土层沉降比（二）地面沉降与建筑容积率的对应关系（三）工程性地面沉降发育规律二、地质环境条件概述（一）第四系地层结构（二）软土的工程地质性质四、地面沉降控制管理区划（一）现状城市沉降危险性区划1.指标量化低渗透性等特点。
因此，宁波平原地质环境条件十分敏感和脆弱。
地面沉降是缓变型地质灾害，涉及经济、社会、资源、环境等各个领域，可造成城市重力排污失效，地区防洪防汛效能降低，城市建设和维护费用剧增，管道、铁路断裂，建筑物开裂，威胁城市安全。
我国地面沉降宁波市地面沉降监测中心监测数据显示， 2009较严重的有上海、天津、苏州、西安、宁波、常州等年、2010年和2013年第一软土层沉降量占总体沉降量50多个城市，造成的经济损失仅长江三角洲地区高达的93.7%、98.4%和90.9%，与该中心邻近的和丰创意4000亿元，成为沿海城市主要的环境地质问题，长期广场、银亿•东岸住宅楼相继于2009年底、2013年开威胁着城市的建设和发展。
始基坑工程施工。
无论是从空间上、时间上，基坑工程宁波地处滨海软土地区，属于典型的丰水型缺水城建设周期与第一软土层沉降比显著增加有极为密切的关市。
过去不合理地开采地下水资源，形成了以和丰创意系。
广场（原和丰纱厂）为中心的地面沉降漏斗区。
在现状和未来城市中，高层建筑以及密集建筑群建2008年底，中心城区实施地下水禁采措施后，地面沉设的荷载特征主要反映在建筑容积率上。
对比分析发降速率得到有效控制。
但在城市化快速推进中，出现了现，在建筑容积率出现峰值部位，累积沉降量、沉降速多个沉降漏斗区，并有扩大连片的趋势，工程建设的地率均出现峰值，说明累积沉降量、沉降速率与建筑容积面沉降效应逐渐凸显。
严学新、唐益群等研究了在地下率之间存在对应关系。
水开采条件下密集建筑群诱发地面沉降的规律和机理， 提出了防治地面沉降的合理化建议与措施。
本文主要探讨在地下水零开采条件下工程性地面沉降的发育规律，按照不同围护形式，选取拟建与在建的典型基坑工参照地面沉降管理危险性、风险性区划成果，提出具体程，开展专项地面沉降监测，绘制地面沉降曲线。
一、前言（一）目的与任务1、目的宁波是我国沿海开放、开发较早的的港口城市，随着近年来全市开放开发的日趋深入，经济发展进一步提升。
与此同时，城市基础设施建设迅猛发展，旧区改造、新居住区成片开发，大量高层、超高层建筑不断密集兴建，城市面貌日新月异。
在此条件下，工程建设的地面沉降效应逐渐凸显，成为宁波近年来新的沉降重要诱导因素。
宁波地面沉降由来已久，以往主要是由于不合理地下水开采所致。
自上世纪80年代开始，陆续实施地面沉降综合调控措施，地下水资源的开发利用也得到科学有效的管理，特别是90年代以来，宁波中心城区地下水的开采得到严格控制，地下水水位基本保持稳定态势，并在地区和层次上的展布也较为均衡，因而由不合理开采地下水引发地面变形的发展过程在中心城区较为平缓。
在此背景下，90年代末期兴起的宁波市大规模城市改造建设诱发的工程性地面沉降问题便逐年凸现。
宁波市地质环境条件复杂，软弱土层深厚，土体物理力学指标低，建于软土地基上的高层建（构）筑物多半采用桩基；宁波市区工程地质条件的特性决定了绝大多数桩基为摩擦桩的属性，故建（构）筑物自重将由桩基依次传递到各持力土层中。
因此，由单个建筑物自重必然会引发地基变形和局部地面沉降，这种局部地面沉降点到线，再线发展到面，随着成片密集建筑群效应的累积和扩大，从而产生大范围、区域性建设工程性地面沉降。
由于我国城市化正处于刚刚起步或加速发展的初期，因此，工程性地面沉降的出现相对较晚，现状和危害都还不甚显著，相对于不合理地下水开采导致的大范围、大幅度区域性地面沉降的危害还不为社会和政府决策所重视。
但从目前国内各大城市的地面沉降统计与研究程度而言，工程性地面沉降正成为妨碍“科学发展”的重大隐患。
上海市已经发布了界定地面沉降与地基变形的相关法规、规程，为更有效、更明确的开展工程性地面沉降研究和工作作了一定的探讨。
宁波市更应该结合自身的实际和特点，从解决实际问题的角度、深化科学发展的高度，将工程性地面沉降的研究和应用开展下去。
随着城市建设的快速发展，宁波市区相继形成了多个工程性地面沉降小漏斗（见表 1.1），其中鄞州中心区建设工程规模相对较大，其年沉降速率达到5.5～36.5毫米，对宁波市整体地面沉降控制目标提出了更严峻的考验。
表1.1 工程性地面沉降小漏斗特征汇总表地面沉降危害极大，它可造成城市标高资源的全面损失；引起滨海平原防洪工程的防洪能力和城市排水工程的排放能力降低，洪涝灾害加剧；水准点高程失真，影响城市规划建设；桥梁净空减小，影响内河航道的通航能力；城市交通线网的差异沉降破坏，直接影响到交通线网的运营安全和维护成本；危及古迹、名胜和各种建（构）筑物的安全等。
地面沉降已严重影响城市化进程和经济社会的可持续发展，有关部门也已采取了防治措施，但尚未达到有效控制，因此进行工程性地面沉降调查和监测网络建设至关重要又迫在眉睫。
宁波市工程性地面沉降调查和监测网络建设，是指通过对宁波市区及周边地区区域地质环境条件及由人类活动引发的工程性地面沉降问题的调查研究，摸清工程性地面沉降状况与趋势，初步掌握工程性地面沉降的规律和机理，拟定工程性地面沉降的防治对策，为区域经济与社会可持续发展、生态环境建设与保护提供地质依据，更是为各级政府决策提供专业技术保障打下基础。
2、任务工程性地面沉降调查的主要工作任务：（1）查明调查区区域地质环境条件；（2）查明区域工程性地面沉降的分布、特征、成因、危害及影响因素；（3）根据工程性地面沉降特征，结合城市化建设，初步建立工程性地面沉降监测网络。
（二）范围宁波平原，主要为海曙和江东全部，江北大部分和鄞州部分地区。
（三）依据1、《地质灾害防治条例》，中华人民共和国国务院令（2004年3月1日）；2、《浙江省人民政府关于加强地面沉降防治工作的意见》，浙政发［2006］30号（2006年10月）；3、《宁波市地面沉降“十一五”防治规划》，宁波市人民政府（2008年4月）；4、《地面沉降监测技术要求》，中国地质调查局（2006年7月）；5、《1:25万区域地质调查技术要求》，中国地质调查局（2006年）；6、《区域环境地质调查总则》，中国地质调查局（2004年2月）；7、《地质调查成果图数字制图技术规程》，中国地质调查局。
（四）研究程度宁波市已有的区域地质、水文地质、工程地质、环境地质调查或勘查资料较多，为本次工作提供了丰富的基础资料（见表1.2）。
表1.2 前人主要工作成果一览表9宁波市地面沉降“十一五”防治规划2007.710宁波市城市环境地质问题调查评价报告2007.311宁波市快速轨道交通地面沉降监测规划报告2007.5二、调查背景（一）自然地理1、地理位置宁波位于中国海岸线中段，浙江省东部，长江三角州东南角，浙江宁奉平原东端，东临东海，北跨杭州湾，西接绍兴市，南接三门湾，东面宽175km，南北长192km，地理位置介于东径1205225～1222650，北纬284338～302718之间。
2、地形地貌宁波市区由低山丘陵和滨海平原组成，西郊、东郊为低山丘陵，面积287.5km2，海拔一般在400m（黄海高程，下同）以下，分别属四明山和天台山山脉。
滨海平原面积745.5 km2，标高2.0～3.0m，沿江两岸低洼处不足2.0m。
市区由第四系全新统冲湖积层组成，地形开阔平坦，新垦滩涂低于1m，地貌类型单一，地势自西向东微倾，平原表面坡降小于0.2‰。
3、气象水文宁波市区属亚热带季风气候区，温暖湿润，雨量充沛，四季分明，光照强，气候和降水受自然地带、季节环境和地形的综合影响，随冬夏季风而变化，冬季以晴暖天气为主，春末夏初，雨量充沛，称“梅雨季”，夏秋七、八月间，台风活动频繁，多年平均气温16.2C，多年平均降雨量1370mm，年平均相对湿度为78%，2005年城区年降雨量为1514.3mm，蒸发量762.4mm，全年中6月15平均相对湿度最大，可达90%，12月份最小。
市区水文情况较复杂，平原河道密布成网，主要河流有甬江及独流入海的岩河等溪流，甬江由奉化江及姚江，在宁波城区三江口汇合而成，流向东偏北，在镇海口入海，姚江全长107.4km，流域面积1934km2，奉化江全长92.6km，流域面积1354km2。
甬江为感潮河，年运流量约40亿m3，潮水可至鄞江、萧镇及西坞等地，宁波站潮位：历年最高潮水位2.98m，历年最低水位-1.72m，平均高潮位1.15m，平均低潮位0.51m，历年最大潮差3.62m，平均潮差1.66m。
宁波平原河渠密布，每平方公里面积内河渠长度在2.5～4.0公里之间，河渠宽度15～50cm之间，河水位一般低于地面0.5～1.2m，水源0.8～2.5m。
大碶平原河渠密布，每平方公里面积内河渠长度2.5～3.5公里之间，河渠宽度在15～45m之间，河水位主要受大气降水和人工控制。
（二）社会经济发展宁波地处我国大陆海岸线中段，是我国著名的港口城市。
宁波市下辖6个区，即海曙区、江东区、江北区、镇海区、北仑区和鄞州区，共有60个镇（乡、街道），1122个行政村，2005年，总人口为556.70万人，国内生产总值为2449.31亿元，国内生产增长率为12.6%，基本形成临港工业，高新技术产业和传统优势行业为主体的三大板块。
宁波交通便捷，以铁路、公路、航空、港口为主，主要公路交通干线有：杭甬高速公路、同三国道主干线、甬金高速公路、宁波杭州湾跨海大桥及连接线、甬舟高速公路、甬台温复线。
铁路以萧甬铁路、甬台温铁路、甬金铁路、杭甬客运专线铁路、沪甬客运专线铁路组成，航空以栎社机场为主，中运期考虑庄桥机场搬迁，规划在慈溪观海卫东北预留新机场场地，港口坚持“合作繁荣”的共同发展原则，整合宁波港和舟山港资源，加快港口一体化建设，在有效保护和合理开发岸线资源的前提下，推进金塘岛、六横岛联合开发和象山港建设，形成长江三角洲和长江沿线地区主要物资转运枢纽。
到2020年，经济和社会保持持续、稳定、快速发展，产业结构合理，基础设施完善，城市发展协调，生态环境，人民生活更加殷实，现代化都市格局基本形成，长江三角洲南翼经济中心地位牢固确定，力争在2020年前率先基本实现现代化，经济和社会发展达到发达国家水平，城市综合实力和竞争力位居全国前列。
（三）区域地质环境条件1、地层（1）前第四纪地层区内出露的前第四纪地层主要为上侏罗统磨石群中酸性火山碎屑岩及下白垩统火山沉积岩分布于平原周围山区，构成低山丘陵地貌；而白垩统火山沉积岩构成宁波平原基底。
侏罗系上统可细分为大爽组（J3d ）、高坞组（J3g）、西山头组（J3x）、茶湾组（J3c ）、九里坪组（J3j），其中大爽组、西山头组、茶湾组为莫安质～流纹质晶屑坡屑孔灰岩，凝灰岩夹沉凝灰岩、凝灰质砂页岩；高坞组为流纹质晶屑熔结凝灰岩；九里坪组以岩性单一的流纹质岩为主，局部为霏细岩，白垩系下统仅之于洪家（管庄）、东钱湖、东吴镇、岐阳、姜山等地，岩性为赤者红、灰绿、紫红色砂砾岩、砂岩等，宁波平原基底地层主要为下白垩统方岩组（K1f）的紫红色砾岩、砂岩、泥岩等。
（2）第四系地层区内第四纪地层广泛发育，主要分布于宁波平原、大碶平原及沟合和坡麓地带，第四纪堆积物厚度变化比较大，由沟谷、坡麓的3～5m增至滨海平原的120m。
九龙山、太白山等较大沟谷地区、第四纪地层的全能统砂砾石为主，上部为粉细砂、亚砂土或亚粘土，具二元结构特征，向下游颗粒变细，呈扇状与海相汇积层交错，尖灭于海积层中，厚度6～10m。
小型沟谷和坡麓地区、第四系汇积物以上更新统洪积、坡洪积含粘性土砂砾石、粉性土混碎石为主，分选性差，厚度3～6m。
平原区第四系厚度50～110米，最厚达120余米，成因类型复杂，地层以中更新世至全新世，一般均有发育，主要类型为河流相、河潮相及海相、滨海相等（见表2.1）。
2、新构造运动与地震宁波市处于新华厦系巨型构造体系第二隆起带南部，以断裂构造为主，褶皱不明显，构成隆起与凹陷相间的构造格局，断裂构造以北东向、北北东向断裂为主，北西、北西西和近东西向断裂次之。
规划节理裂隙较发育，总体走向基本与构造体系一致，大部分节理平直、光滑，宽度在1～5mm左右，少数达10mm以上。
按全国地震区带划分，宁波位于东南沿海II等地震区的东北段之定海～温州地震带（III）。
地貌上处于构造差异性升降运动较明显，历史地震相对较少。
历史上曾发生大于3级地震26次，震级多小于4级，其中不小于4级的历史地震共有4次，最高震级为镇海1523年8月24日发生的4.75级地震。
自1970年以来，大于2级地震共有16次（见表2.2）。
因此，宁波市区地震具有强度弱，频度低，以弱震、微震为主，区域稳定性较好。
根据1/400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）及《宁波市地震动峰值加速度区划图》[GB18306-2001（局印）]，确定宁波市区地震动峰值加速度为0.25～0.1g，其中镇海和北仑区为0.1g，相当于地震基本烈度6～7。
