地表沉降引起的地质灾害

基坑降水引起的地表沉降分析

摘要：随着时代的不断向前发展，人们的生活方式以及工作方式发生了很大的变化，各个行业都获得了较大的发展，我国的建筑行业在时代发展的浪潮中也取得了一定的进步，但是与此同时，也面临着一些挑战。在基坑施工的过程中，由于各种因素的影响，很有可能会引发地表沉降现象的发生，这不仅严重影响了施工的质量与安全，同时对于邻近建筑也造成了一定的影响，难以推进施工的顺利进行。因此，这就要求有关施工人员能够重视基坑施工环节，在基坑施工的过程中，为避免地表沉降的发生，要事先进行优化设计，同时有关人员还要掌握一定的施工要点，这样才能保证基坑施工的质量，符合施工的基本要求。

关键词：基坑降水；地表沉降；分析

1 降水引起沉降原理

基坑降水直接引起地下水位下降，降低图层内的水分含量以及浮托力，使基坑土体固结与压缩更为容易，这样一来地面上建筑物便会由于土体压缩而产生不均匀沉降。降水期间土体受应力作用影响出现压密变形，导致这一现象另外一个关键性原因在于土体骨架弹性性质，土体有效应力不断变化，土体线性发生改变。土体有效应力发生变化，主要影响因素是土层内水渗流排泄量，如果土层内水渗流量不断增多，土体压密固结程度就会不断加深，由此便开始了降水压密。降水压密发展到第二阶段，土体内的有效受应力和压缩变形会出现变化，且压密变形也会慢慢稳定。基坑降水引起的地面沉降的发生理论，一般由于以下两部分组成：

（1）含水层的压缩变形。由于含水层中砂粒自身有一定的强度，且王体内部物质间存在承压水，当水被抽取的较少时，原本的水位降深较低，砂粒之间的位置没有太大的移动变化，此时，土体被压缩的程度很小，呈现弹性状态，土体能很快的趋于稳定且恢复。

（2）粘性土层的释水压密，符合太沙基一维固结理论。在工程降水过程中，随着地下水的不断被抽出，土层中水的止压力开始不断的减小，一般认为土的孔压改变量与水位的降深成正比，随着孔隙水压力的不断减小，使土层所受的压力不断加大随着抽出的地下水越来越多，土层被压实一段时间后，其密度开始庭于稳定，不再有太大的压缩变化，当压实密度稳定后，上部隔水层开始释水压密。在粘性土层中，由于释水压密遵从渗透固结规律，所以，当水位恢复到初始状态时，释水压密现象仍将进行一段时间后，才逐渐停止。基坑降水引起的地面沉降主要是发生在含水层巧粘性土中，他们发生过程，没有一定的规律，而是在伴随着降水的不断进行中，不断的发生改变。

盾构施工引起的地表沉降问题　张博任博姚毅　（长安大学公路学院　陕西西安７１００６４）　中图分类号：ＴＢ　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—５８１　１（２０１３）０２—００７４—０１　摘要：随着科技与经济的发展．隧道施工的机械化程度越来越高，隧道盾构机已经广泛应用于隧道施工。虽然盾构施工对环境影响　小；施工不受地形地貌、地表环境条件的限制；地表占地面积小；施工受天气状况和气候条件影响小；使用范圃广，可用于多类地层　等优点。但施工中隧道上方一定范围内的地表沉陷难以完全消除，由于某些原因导致地表沉降过大　造成周围建筑物大量损坏，给　人民财产带来重大损失，同时也严重影响了周边坏境。因此，研究盾构施工引起的地表沉降问题有着非常重要的意义。　关键词：盾构施工地表沉降沉降原因沉降控制　随着我国经济的发展．城市现代化建设将迅猛发展．地上空　间紧张．人１：３膨胀、交通阻塞等城市问题日益严重．这就严重阻　碍了城市的发展　地铁快速客运系统能够极大的缓解了市区地　面交通阻塞状况．对改善城市交通发挥着重大作用。随着上海多　条越黄浦江隧道、越珠江狮子洋高速铁路隧道．南水北调工程等　一大批世界级盾构隧道的开工建设．我国已成为世界上盾构隧　道工程总量最多、规模最大、发展最快的国家。今后，盾构隧道还　有相当大的发展空间　一、地表沉降的危害　虽然盾构施工对环境影响小：施工不受地表环境条件的限　制：地表占地面积小，征地费用少：施工受天气状况和气候条件　影响小；使用范围广优点　但盾构法隧道的施工引起地层的扰　动．引起周围土体应力和应变状态的改变，从而引起地层变形和　地面沉降。当地层变形超过一定范围时，就会严重危及临近建筑　物、道路和地下管网的安全。所以在设计施工阶段，有必要预测　隧道施工引起的地层变形．保护现有周围建筑物．这需要深入研　究盾构法隧道施工对土体的扰动机理以及产生的地层变形．从　而采取相应的措施减小变形．降低对周围环境的影响　二　地表沉降的原因　盾构推进引起的地层损失和盾构隧道受扰动或受剪切破坏　的重塑土的再同结．是地面沉降的基本原因　主要表现在以下几　方面：　１．隧道的开挖破坏了地层原来的平衡状态并使周围土体受　到扰动以及地下水位的变化导致地层原始应力状态的改变．这　些都会造成土体变形和地表下沉　２．盾构施工中辅以降水法时．在井点管四周形成漏斗状曲　面．漏斗外围地下水流动补给而产生动水压头，出现土中有效应　力增加．产生固结沉降　３．当向盾尾和衬砌之间的建筑空隙中注浆不及时或者注浆　不足时．均会造成盾尾隧道周边土体向盾尾环形空隙移动而引　起地表沉降　４．盾构掘进时．开挖面土体受到的水平支护应小于原始侧向　应力．则开挖面土体向盾构内移动．引起地层损失而导致盾构上　方地面沉降　５．改变推进方向。盾构在曲线推进、纠偏、抬头或叩头推进过　程中，实际开挖断面不是圆形而是椭圆，因此引起地层损失　６．隧道衬砌结构及接缝防水处理不当或者施工质量差而出　现隧道渗漏点，导致水土流失．而出现严重不均匀沉降　三、影响沉降的因素　１．隧道覆土厚度　实测和实验研究表明：隧道埋深对地层沉降的影响因地层　情况各异．Ａｔｔｅｗｅｌｌ研究给出如下关系：　：ｋ（　）ｎ　２Ｒ　式中：Ｒ——隧道半径：　ｈ——隧道覆土厚度：　ｉ——隧道轴线到地面沉陷槽曲线反弯点的距离：　ｋ－ｎ——与地层特性及施工因素有关的常数　２．盾构直径　在隧道埋深一定时．地表沉降随着盾构直径的增大而增大　３．隧道介质种类和环境的影响　盾构法施＿Ｔ地面沉降槽宽度主要取决于最接近隧道拱顶的　那一层土的状况　这意味如果隧道完全位于地下水位以下．则紧　挨隧道上方的承压水土层对沉降槽有重大影响　４．盾尾注浆填充率　地面最大沉降随注浆填充率的增加而减小甚至可能ｍ现隆　起。因此。施＿Ｔ时要试验得到最佳注浆填充率，减小地面沉降。　５．地层物理力学性质　地层土体的压缩性、强度性质等对地面沉降有重要影响　６．施工条件　盾构推进过程中，土仓压力、推进速度、盾尾注浆开始时刻、　注浆量和注浆压力、二次补注浆压力、数量与次数、出土量等等都　会影响地表沉降．甚至同施工人员的工作态度、技术水平等主观　因素有着联系　四　地表沉降的控制　根据国内外资料和施＿Ｔ实践．对地表的沉降只要采取相应的　技术措施．还是能控制在，／Ｅ４，范围内的。其一般措施如下：　隧道法施工前．首先进行地质勘探．然后根据不同的地质条　件选定所需的盾构类型及辅助施工方法．减少对土体的扰动及　防止开挖面的坍塌　施工阶段采取的措施：　（１）盾构前方的隆陷控制　地表隆起的主要原因是盾构正面　对土体的推进力大于原始侧向力．因此在实时监测的情况下．可　以根据地表隆起状况调整推力、出碴速度，达到降低地表隆起的　目的　地表沉降是由于开挖面推力小于原始侧向应力而引起．通　过减少出碴量，提高正面压力．达到控制沉降的目标．并保持开挖　面的稳定。　（２）盾构通过时的沉降　这一沉降是无法避免的，但是如果超　限．可以通过采取调整掘进速度。及时注浆等．使盾尾后隧道周边　的土体及时处于ｉ向应力状态．从而达到有效控制地层的弹塑　性变形。　（３）周结沉降的控制。盾构通过后，由于应力松弛的影响，地　层还会发生固结沉降．根据地面实时监测结果进行实时控制．在　管片衬砌背后实施回填与固结注浆．尤其是对拱部１２０￣范围进　行地层加固注浆　（４）其它施工措施。盾构在曲线推进、纠偏、抬头或叩头推进　过程中．实际开挖断面是圆形而变为椭圆．从而会引起附加变形，　此时应调整掘进速度等．达到减少对地层的扰动度和减少超挖　的效果，从而减少变形　五、结语　虽然即使采用当前先进的盾构技术．也难完全防止地表沉　降　但是可以采取一些有效的措施．把地表沉降控制在最小范嗣　内．不使周围建筑物受到破坏　在以后的盾构隧道施工中．为了　减小地表沉降．我认为应该采取以下两方措施：　在技术方面：应该发展更加先进的盾构机，压力控制系统更　加灵敏、有效．盾尾注浆更加密实，掘进过程更加稳定等方面技术　在施工方面：应该培养一支专业化、高素质的施工队伍．杜绝一些　由于操作不当．而引起的地表沉降事故　参考文献：　『１１陈馈，洪开荣，吴学松．盾构施工技术『Ｍ１．人民交通出版社．　『２１连长江．城市地铁隧道盾构施工产生的地层沉降分析『Ｊ１．广东建　材　【３］吴张中，李丽平．地铁隧道盾构施工地表沉降的预测分析【Ｊ］．路　基工程．２００７（４）．　【４］李海东，刘军．盾构隧道施工引起的地表沉降因素分析ｆＪ］．市政　技术２６（２）．　

工程地质知识：城市地质灾害类型有哪些

地质灾害类型主要有地面沉降、地裂缝、滑坡、崩塌和地面塌陷。地面沉降主要指大城市地区发育的一种工程地质现象。地面沉降原因有地壳运动、海平面上升、自然压密、建筑物荷重、天然气的开采、大量抽取地下水以及其他人为因素。

引发无锡地面沉降的主要原因是超量开采地下水。地裂缝是指地表岩土体在自然或人为因素作用下产生开裂，在地面形成一定长度和宽度的裂缝的地质现象。无锡的地裂缝主要是超量开采地下水引起地面不均匀沉降而致。滑坡是指斜坡上不稳定的岩体或土体在重力的作用下沿一定滑动面（或滑动带）整体向下滑动的物理地质现象。地表水和地下水的作用以及人为的不合理工程活动对斜坡岩、土体稳定性的破坏，经常是促使滑坡发生的主要因素。

在露天采矿、水利、铁路、公路等工程中，滑坡往往造成严重危害。崩塌是指陡坡上大块的岩体在重力的作用下突然崩落的物理地质现象。它可因多裂隙的岩体经强烈的物理风化、雨水渗透或地震而造成，往往毁坏建筑物，堵塞河道或交通路线。地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种动力地质现象。无锡市的地面塌陷主要有采空塌陷和岩溶塌陷两种。地面沉降和地裂缝为缓变性地质灾害，滑坡、崩塌、地面塌陷为突发性地质灾害。

知识点22：地面沉降地质灾害的特征、成因机制和防治措施

[P1]同学们，今天，我们的微课题目为地面沉降地质灾害的分布特征、成因机制和防治措施。

[P2]地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动（或工程地质现象）。

[P3]据统计，目前世界上已有150多个国家和地区发生地面沉降，如美国、中国、日本、墨西哥、意大利、泰国、英国、俄罗斯、委内瑞拉、荷兰、越南、匈牙利、德国、印度尼西亚、新西兰、比利时、南非等。

[P4]下面我们从三个方面进行介绍，一是我国地面沉降地质灾害的分布特点，二是地面沉降地质灾害的形成机制，三是地面沉降地质灾害的防治措施。

[P5]先讲第一个问题：我国地面沉降地质灾害的分布特点

[P6]据专门勘查和区域地形变测量结果分析，目前我国发生地面沉降的城市大约有70个。累计沉降量达2米以上的有上海、天津、台北、宜兰、嘉义等5个城市，1米～2米的有西安、太原、沧州、苏州、无锡等5个城市，0.5米～1.0米的有北京、保定、嘉兴、常州、衡水、阜阳等6个城市，小于0.5米或沉降量不详的有54个城市

[P7]从区域分布看，地面沉降活动主要发生在我国东部地区――尤其以沿海城市和华北平原等地区最严重。在该区域内，发生地面沉降的城市或地区有的孤立存在，有的则密集成群或断续相连，形成大面积的地面沉降（带）。主要有下列6个区（带）。

1、下辽河平原的沈阳－营口沉降区。

2、北部黄淮海平原的天津－沧州－衡水－德州－滨州－东营－潍坊沉降区。属我国沉降范围最广，沉降幅度最大的地区。地面沉降与区域地下水位在空间和时间上同步发展。中心区主要在渤海湾西岸的天津市区及外围的宁河、安次、南堡、塘沽、静海、大港、黄骅、沧州一带；其次是冀中平原的衡水、冀县、枣强及外围地区；再次是鲁北平原的德州－滨州－东营－滩坊地区。

3、南部黄淮海平原的徐州－滨州－东营－潍坊地区。