浅析地面沉降的危害
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地面沉降对公路交通工程的影响地面沉降是指地表下沉,通常是由于地下水的抽取、人为地下工程的施工等因素所引起的。
地面沉降是一种常见的地质灾害,给公路交通工程带来了不可避免的影响。
本文将探讨地面沉降对公路交通工程的影响,并提出相应的解决方案。
一、地面沉降带来的影响1. 路面损坏地面沉降会导致道路路面出现下降、倾斜等现象,产生裂缝,同时路面的表面也会变得不平,这些都会严重影响车辆行驶的平稳度,加速路面磨损和老化。
2. 交通拥堵地面沉降还会导致道路变窄,路面高度不平,车辆行驶速度减慢,从而给行车带来很大影响,增加通勤时间,增加车辆拥堵现象的发生。
3. 安全隐患地面沉降往往会导致道路的变形、道路裂缝加剧等问题,同时还可能会出现道路坍塌、路基滑坡等安全隐患,增加了行车的危险。
二、解决方案1. 加强监测,及时发现问题要及时发现地面沉降问题,必须在道路建设过程中加强监测,定期检查路面的平整度、高程值等,防止沉降问题的发生。
2. 加强水资源管理地下水开采是引起地面沉降的主要原因之一,因此要加强对水资源的管理,减少地下水开采量,同时进行合理规划和建设,避免不必要的地下工程施工。
3. 加强公路维护公路的及时维护和修复是保证公路交通畅通的前提,对于存在地面沉降的公路,需要加强路面的养护和修复,防止车辆行驶过程中产生主体和路面的碰撞,维护公路通行的平稳性和安全性。
4. 建立应急机制和指导思想不同地区存在不同的地面沉降问题,因此针对不同地区的问题需要建立相应的应急机制和指导方案,及时、快速地处理各种问题。
5. 研究新技术随着科技的不断进步,针对地面沉降带来的种种问题也需要不断研究新技术的应用,比如采用新型材料改良路面表面来弥补地面沉降带来的问题,采用新型工程等。
三、结论地面沉降不仅给公路交通工程带来了灾难性影响,而且还给人们的出行带来了极大不便。
解决地面沉降问题需要通过加强监测、加强水资源管理、加强公路维护、建立应急机制和研究新技术等方面全面提升公路交通工程的维护水平,保证公路交通的顺畅和安全。
人类活动对地面沉降的影响当中国的城市正竭力向上发展,农村正拼命追求高产的时候,却没想到脚下的土地,已不堪重负,正悄无声息地下降。
千年古城西安在不知不觉中变“矮”,大雁塔可能成为“比萨斜塔”;天津塘沽地区九十年代海拔高度降低了3米,海河出现海水倒灌;北京有五个地区出现较大的地面塌陷,最严重的地方地表还在以每年20至30毫米的速度下沉;上海的地面以平均每年10毫米的速度下沉,有专家惊呼:再下沉2米,上海将陷于一片汪洋之中。
这一系列的现象均是由地面沉降所引起,同时与人类工程活动息息相关。
一、地面沉降的概念地面沉降,又被称为地面下沉、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。
二、我国地面沉降的重灾区“目前,中国在19个省份中超过50个城市发生了不同程度的地面沉降,累计沉降量超过200毫米的总面积超过7.9万平方公里。
”2011年12月,国土资源部地质环境司副司长陶庆法表示,“地面沉降的重灾区主要是华北平原、长江三角洲地区和汾渭盆地这三个区域。
”所谓重灾区,是以累积地面沉降量超过200毫米的面积达到一定程度来判断的。
据相关报道,选取200毫米作为临界点,是因为地面沉降量达到200毫米将对地质环境产生很大影响。
中国地质调查局公布的《华北平原地面沉降调查与监测综合研究》及《中国地下水资源与环境调查》显示:华北平原不同区域的沉降中心有连成一片的趋势。
在累计地面沉降量超过200毫米的7.9万平方千米地区中,华北平原占比最大,达到6.2万平方千米。
其中天津和沧州地区的地面沉降中心最大累计沉降量超过2500毫米,此外,在沧州、衡水和保定等地区不同程度地发生地裂缝。
长江三角洲地区最近30多年累计沉降超过200毫米的面积近1万平方公里,占区域总面积的1/3。
其中,上海中心城区和江苏无锡等沉降中心的最大累计沉降量超过2500毫米,上海市、江苏省的苏锡常三市开始出现地裂缝等地质灾害。
浅析地面沉降的危害、发生机理及其预防措施(内蒙古第五地质矿产勘查开发院吴文平任国文)一、地面沉降的定义及其特点广义地讲,地面沉降是指地壳表面一切自然力或人类活动影响下所发生的区域性地面下降,就工程意义而言地面沉降是指某一区域内由于开采地下水或其他地下流体(如石油、天然气)导致的地表浅层第四纪松散堆积物压密或进一步固结引起的地面标高下降的现象。
地面沉降的特点:①波及范围广,下沉速率缓慢,难以察觉,一旦发生了地面沉降,即使不考虑产生的原因,沉降了的地面也是可能完全复原的;②在同一沉降区域内存在一处或多处沉降中心,沉降中心的位置和沉降量与地下流体开采点的分布和开采量密切相关。
二、地面沉降的危害地面沉降所造成的破坏和影响是多方面的。
主要为区域性地面标高的损失而引起环境恶化给工农业生产、交通运输、城市建设和人民生活造成危害和严重的经济损失,其具体环境灾害表现如下:1、在滨江或滨海区域易受河水或海水的侵袭,引起潮水、江水倒灌,给城市、农田造成严重经济损失。
地面沉降也使内陆平原城市或地区遭受洪水灾害的频率增大、危害程度加重,尤其那些新构造盆地如江汉盆地、洞庭湖盆地、汾渭盆地及辽河盆地等。
2、对城市公共设施、交通运输、港口码头及水利设施的损害。
例如城市中下水管道变形排水能力下降,河道桥下净空减小通航能力降低,既有河、海堤坝或防洪墙防洪、潮的能力降低,道路设施破坏,港口码头失效货物装卸能力下降等。
3、地面沉降的不均匀往往使地面和地下建筑遭受巨大的破坏,危及稳定、安全。
如建筑物墙壁开裂、高楼脱空并使桩基产生负摩阻力,深井井管上升、井台破坏,桥墩不均匀下沉、自来水管弯裂漏水等。
三、地面沉降的分布规律及成因1、地面沉降的分布规律地面沉降的地域分布具有明显地带性,其范围主要局限于存在厚层第四纪堆积物的平原、盆地、河口三角洲或滨海地带。
例如长江、黄河、海河及辽河下游平原和河口三角洲地区,这些地区的第四纪沉积厚度大,固结程度差,颗粒细,层次多,压缩性高;地下水含水层多,补给径流条件差,开采时间长,强度大;城镇密集、人口多,工农业生产发达。
地基沉降的影响和防止措施地基沉降是指土地表面下沉的现象,它会对建筑物和基础设施产生不可忽视的影响。
本文将探讨地基沉降的影响以及防止地基沉降的措施。
地基沉降会给建筑物带来很多问题。
首先,地基沉降会导致建筑物的不平衡,造成结构不稳定。
这可能会导致建筑物倾斜、裂缝、甚至倒塌。
其次,地基沉降还会导致地下管线的破裂和破损。
例如,地下给水管道和污水管道可能会因为地基沉降而断裂,造成供水和排水系统的故障。
此外,地基沉降还会对道路和桥梁等基础设施造成损害,增加维修和重建的成本。
为了防止地基沉降的影响,可以采取以下措施。
首先,在建筑物的设计和施工中应该充分考虑地基的承载能力。
这意味着需要进行详细的地质勘测和地基设计,确保建筑物的重量能够均匀分布在地基上,减少地基沉降的风险。
其次,可以采用加固地基的方法来防止地基沉降。
例如,可以在地基下方注入特殊的材料,增加地基的承载能力。
此外,还可以使用钢筋混凝土桩或地基承台等结构来加固地基。
这些措施可以提高地基的稳定性,减少地基沉降的可能性。
除了以上的措施,还可以采取监测和修复的方法来应对地基沉降。
通过定期监测地基的沉降情况,可以及时发现并采取措施修复地基的问题。
修复方法可以根据地基沉降的原因和程度而定,包括填充松散土壤、加固地基等。
此外,还可以采取补偿措施来减少地基沉降的影响。
例如,在建筑物的设计中可以增加伸缩缝和挠性连接,使建筑物能够适应地基沉降带来的变形。
地基沉降对建筑物和基础设施都会产生重要影响。
为了减少地基沉降的风险,需要在建筑物的设计和施工中充分考虑地基的承载能力,并采取加固地基、监测和修复等措施。
只有这样,才能保证建筑物和基础设施的长期稳定运行。
《地面沉降的解决措施》地面沉降,作为一种严重的地质灾害现象,给人类社会的发展和经济建设带来了诸多严峻挑战。
它不仅会导致建筑物、道路等基础设施的损坏,危及人民的生命财产安全,还会对城市的可持续发展造成深远影响。
探寻有效的解决措施,对于应对地面沉降问题、保障社会稳定和经济发展具有至关重要的意义。
一、地面沉降的成因分析要有效地解决地面沉降问题,首先必须深入了解其成因。
地面沉降的形成原因较为复杂,主要包括以下几个方面:1. 地下水过度开采地下水是地面沉降的主要诱因之一。
随着城市的发展和人口的增加,对水资源的需求不断增大,导致大量地下水被开采。
过量开采地下水会引起地下水位的持续下降,土层中的孔隙压力减小,土层发生压缩,从而引发地面沉降。
2. 工程建设活动大规模的工程建设活动,如地铁施工、建筑物基础开挖、大型桥梁建设等,会对地下土体产生扰动,改变土体的应力状态,引起土体的沉降。
特别是在软弱土层分布地区,工程建设活动更容易引发地面沉降。
3. 开采石油、天然气等矿产资源石油、天然气等矿产资源的开采过程中,会抽取大量的地下流体,导致地下水位下降和地层压力变化,进而引发地面沉降。
4. 地质构造因素某些地区存在特殊的地质构造条件,如松散沉积层、深厚软土层等,这些地质因素本身就容易导致地面沉降的发生。
二、地面沉降的危害地面沉降所带来的危害是多方面的、严重的:1. 建筑物和基础设施损坏地面沉降会使建筑物出现不均匀沉降,导致墙体开裂、屋顶漏水、地下室进水等问题,严重影响建筑物的使用功能和安全性。
道路、桥梁等基础设施也会因地面沉降而出现变形、开裂,缩短其使用寿命,增加维护成本,甚至影响交通的正常运行。
2. 水资源供需矛盾加剧地面沉降会导致地下水位下降,影响水资源的开采和利用。
原本充足的地下水供应可能变得紧张,加剧水资源的供需矛盾,给城市的供水安全带来隐患。
3. 生态环境恶化地面沉降会改变地表水系的分布和流向,导致河流改道、湖泊萎缩等现象,破坏生态平衡。
论地面沉降的危害性及其防治摘要地面沉降是一种慢性的具有严重危害性的地质灾害,地下水的长期过量开采导致我国地面沉降灾害不断加剧,给居民的生命财产安全造成了巨大的威胁。
本文系统的分析和论述了地面沉降的分危害表现,提出了较为科学的控沉措施。
关键词地面沉降;危害;控沉措施地面沉降是在自然或人类工程的影响下,由于地下松散土层固结收缩压密作用,导致地表发生的下降运动。
地面沉降的变形形式以整连体、连续性为特点,具体表现为向下运动的弯曲、凹洼地、破裂等。
当地面沉降一旦形成一定的规模和可观的破坏,以人类现有的能力和技术,治理和恢复是极其困难的,地面沉降若任其发展后果将是灾难性的,它将成为制约社会经济可持续发展的重要灾种。
我国地面沉降绝大多数是地下水超量开采所致,主要分布在我国东部平原地区,尤其以沿海城市和华北平原等地区最为严重。
发生沉降的城市或地区有的孤立存在,有的密集成群或断续相连,形成大面积的地面沉降区。
1地面沉降灾害的危害地面沉降给工农业生产,交通运输、城市建设和人民经济、生活造成的危害,使城市环境明显恶化,对农村农田的影响也较大,具体环境灾害表现如下:1)地面沉降造成房屋桥梁开裂、倾斜、倒塌,道路凹凸不平或开裂,尤其使铁路交通安全受到威胁。
苏锡常地区因地面沉降造成1343栋房屋损坏,不仅造成了3.89亿元的经济损失,房屋建筑开裂还加剧了本区的地震灾害。
天津市塘沽海门大桥两端更是因地面沉降相差135mm,引发桥错裂。
2)地面沉降使桥梁下沉,河道桥下净空减少,通航能力降低。
苏州平门大桥和上海苏州河上的一些桥梁的通航能力受到影响。
3)地面沉降引起的地裂缝加剧建筑物的破坏程度,同时往往可成为地面污染源渗入地下水源的通道,造成水质污染,而且常常可成为深部有害气体逸出地面的通道,对人体健康危害极为严重。
4)城市地下管网受到破坏。
不均匀地面沉降会使埋藏于地下的煤气管、给排水管、电线光缆等管线弯曲变形,甚至破裂。
轻者“滴、漏、冒”引起停水停电通信中断等事件,重者将造成所输送能源的浪费和地下水的污染。
建筑给排水管道施工中地面沉降的危害问题控制摘要:随着我国社会经济的不断发展和进步,对水资源的利用越来越大,甚至出现了盲目抽采地下水的现象。
以至于在我国建筑给排水管道施工过程中出现严重的地面沉降问题,对人们的生活和社会经济的发展造成了严重的损害。
本文就建筑给排水管道施工过程中地面沉降的问题进行深入的分析,并提供一些可供参考的意见和措施。
关键词:建筑给排水;管道施工;地面沉降;危害;问题控制;应对措施1 建筑给排水管道施工中所出现的地面沉降问题分析在建筑给排水管道施工中通常会出现地面沉降的现象和问题,对建筑给排水管道施工带来了非常严重的影响。
地面沉降的概念通常是指在某区域地面在人为或自然的作用力下出现地壳表层土地的塌陷现象,比如土体的压缩都是这种问题的反应,严重情况下甚至会导致地面标高迅速的下降,给环境和建筑物带来巨大的危害和损失。
值得注意的是,地面沉降主要是人为原因所造成的,例如大面积的不合理开采地下水等施工,而且一旦出现地面沉降问题,将会对地质环境系统产生严重的破坏,加上其沉降速度缓慢、较长的持续时间、较广的范围使地面沉降问题更加难以控制和预防。
在我国建筑给排水管道施工中经常会发生地面沉降的现象,通过调查和分析表明,城市给排水管道的规划过于单一是其主要的原因和问题,过于单一的城市给排水管道规划非常具有局限性,也许在一定时期内其功能可以得到很好的发挥,但是没有将控制地面的沉降作为其预防和施工的一个重要方面。
而且综合我国建筑给排水管道施工的现状进行分析和总结,不难得出在给排水管道施工的过程中,缺乏技术上的考量这一结论。
甚至在很多地区的施工上,仍然采用较为落后的技术,一般都是参照以往施工的经验来进行,没有特别的就地面沉降等问题进行研究与讨论,这从某种程度上也说明了我国当前建筑给排水管道施工中需要对这一问题加以重视。
如果不能及时的对这一问题进行处理与解决,不难保证建筑给排水管道施工竣工后因地面沉降问题给给排水管道带来恶劣的影响,之曰道给排水管道应有性能的发挥和其正常的使用。
地面沉降研究摘要:地面沉降是一种慢性的具有严重危害性的地质灾害,地下水的长期过量开采导致我国地面沉降灾害不断加剧,给居民的生命安全造成了巨大的威胁,给生产建设造成极大危害。
要防治地面沉降发生,必须认清其产生的根源,方能收到药到病除的效果。
本文系统的分析和论述了地面沉降的成因、危害,提出了较为科学的预防和治理的措施。
关键词:地面沉降;危害;防治措施引言地面沉降是全球普遍存在的一种地质灾害。
近年来发生的越来越频繁。
地面沉降可导致地下管道扭曲折断、道路起伏不平、码头被淹没、建筑物产生裂缝甚至倒塌等,给人类生产、建设、生活带来极大危害。
1地面沉降的成因1.1地面沉降的地质原因从地质因素来看,自然界发生的地面沉降有以下三种原因:(1)地震导致地面沉降。
(2)地表松散地层或半松散地层等在重力作用下,在松散层变成致密的、坚硬或半坚硬岩层时,地面会因地层厚度的变小而发生沉降。
(3)因地质构造作用导致地面凹陷而发生沉降。
1.2 地面沉降的人为原因地面沉降现象与人类活动密切相关。
研究地面沉降的原因时,不难发现,人为因素已远远超过了自然因素。
尤其是近几十年来,人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等地下资源,使贮存这些液体、气体和固体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效力增大,从而导致地层的压密。
直接导致了今天全球范围内的地面沉降。
人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。
地面沉降主要由抽水作用形成,但又与软土层的厚度、地壳下沉,以及高层建筑等因素密切相关。
造成我国地面沉降的成因,主要是地下水的长期过量开采,同时,第四纪以来的活动断裂和构造沉降,加剧了这一灾害的发生和危害。
(1)过量开采地下水引起地面沉降。
沿海地区多沉积巨厚的松散层,其颗粒较细,结构复杂。
由于大量开采深层地下水,引起孔隙水压力降低和有效应力增大,导致含水层被压缩,颗粒接触面积增大,孔隙度减小并释水,产生弹性变形,其沉降量一般相当粘性土压缩率的15%,当含水层中的水压恢复后,骨架则复原,只形成暂时性地面沉降。
地面沉降问题及其监测方法小结汇总地面沉降,这个看似陌生的词汇,却在不知不觉中对我们的生活产生着重要影响。
简单来说,地面沉降就是指地面在垂直方向上发生的下沉现象。
它可能由多种因素引起,比如过度开采地下水、大规模的城市建设、地质构造等。
地面沉降不仅会破坏建筑物和基础设施,还可能导致地下管道破裂、洪涝灾害加剧等一系列严重问题。
接下来,让我们深入了解一下地面沉降问题,并探讨一些有效的监测方法。
一、地面沉降的原因1、地下水过度开采这是导致地面沉降的最主要原因之一。
当大量抽取地下水时,地下含水层中的水被抽出,含水层的孔隙压力降低,土层受到的有效应力增加,从而导致土层压缩和地面下沉。
在一些干旱和半干旱地区,为了满足农业灌溉和城市用水需求,地下水被过度开采,地面沉降问题尤为突出。
2、城市建设大规模的城市建设活动,如高层建筑的兴建、地铁的修建等,会增加地面的荷载。
当这种荷载超过了地层的承载能力时,就会引起地面沉降。
此外,施工过程中的降水、地基处理等操作也可能对地层造成影响,导致地面下沉。
3、地质构造某些地区本身就处于地质构造活动活跃的区域,地层不稳定,容易发生沉降。
例如,在一些地震多发区,地壳运动可能导致地面的缓慢下沉。
4、矿产资源开采煤炭、石油、天然气等矿产资源的开采,会导致地下形成采空区。
如果采空区没有得到及时有效的填充和支撑,就会引发地面沉降。
二、地面沉降的危害1、对建筑物和基础设施的破坏地面沉降会使建筑物的地基不均匀下沉,导致建筑物倾斜、开裂甚至倒塌。
道路、桥梁等基础设施也会受到影响,出现路面起伏不平、桥梁变形等问题,严重影响交通的安全和畅通。
2、地下管道破裂随着地面的下沉,地下管道会受到拉伸和扭曲,容易发生破裂。
这不仅会影响供水、排水、供气等系统的正常运行,还可能引发环境污染和安全事故。
3、洪涝灾害加剧地面沉降会降低地面的高程,使一些地区更容易积水。
在暴雨等极端天气条件下,洪涝灾害的风险大大增加,给人民的生命财产安全带来威胁。
地面变形与沉降对环境的影响与分析煤矿开采过程中,由于采空区塌陷容易引起地面变形与沉降,进而影响和破坏地面上的设施,影响地面环境。
因此在勘探阶段,就要求对勘探区内,由于地面变形与沉降可能带来的环境影响进行分析和评价,一般说地面变形与沉降对环境的影响主要表现以下几方面:1.1 对建筑物的影响与分析地面建筑物包括工业建筑物和民用建筑物,特别是煤矿建设中的工厂、电厂等设施,一定要在开采沉陷合理评价及预测之后,建设在安全及受地面变形影响较小的地方,否则就会造成不必要的损坏和经济损失。
不同结构的建筑物,由于处在矿区不同的地方,加之矿区不同的地方其地面变形与沉降的程度和时间也不一样,所以建筑物所受影响的性质及程度也不一样,有的会产生裂缝,处于地面沉降中心的会被水浸没、倒塌等一系列现象。
因此,在勘探阶段,如果能正确评价和预测矿区各建筑物受影响的状况,将有利于人们的安全。
在勘探阶段,一般从以下几方面进行研究:(1)首先评价各主要建筑物及建筑群受地表移动和变形影响的性质。
(2)分析各主要建筑物所在地表发生沉陷及变形的大体时间和特殊问题,大致预测其动态变化趋势。
(3)评价对各建筑物的最佳保护对策,选定既合理又节约的技术经济手段。
1.2 对水体的影响与分析水体分为地下水和地表水,由于煤层的开采,上覆岩体的移动与变形,使岩体产生了“三带”,都会引起地下水、地表水及其间的水力连通,造成水的污染及水的流失、淹井等不良现象。
在勘探阶段对水体的评价应从以下几方面进行:(1)评价勘探区主要水体受污染的时间、程度;(2)冒落带、导水裂隙带直接出露地表的可能性及范围;(3)对生产、生活用水的影响及防治措施;(4)地表积水的可能性及范围、影响及防治措施;(5)矿井水患的可能性及对策。
1.3 对路管线网影响与分析开采对铁路的影响预测,应在建井之前进行这项工作,合理留设铁路煤柱。
勘探后期,一定要根据煤矿总体规划,确定新修运煤铁路最佳位置方案,以准确确定保护煤柱的范围。
浅析地面沉降的危害、发生机理及其预防措施
(内蒙古第五地质矿产勘查开发院吴文平任国文)
一、地面沉降的定义及其特点
广义地讲,地面沉降是指地壳表面一切自然力或人类活动影响下所发生的区域性地面下降,就工程意义而言地面沉降是指某一区域内由于开采地下水或其他地下流体(如石油、天然气)导致的地表浅层第四纪松散堆积物压密或进一步固结引起的地面标高下降的现象。
地面沉降的特点:①波及范围广,下沉速率缓慢,难以察觉,一旦发生了地面沉降,即使不考虑产生的原因,沉降了的地面也是可能完全复原的;②在同一沉降区域内存在一处或多处沉降中心,沉降中心的位置和沉降量与地下流体开采点的分布和开采量密切相关。
二、地面沉降的危害
地面沉降所造成的破坏和影响是多方面的。
主要为区域性地面标高的损失而引起环境恶化给工农业生产、交通运输、城市建设和人民生活造成危害和严重的经济损失,其具体环境灾害表现如下:
1、在滨江或滨海区域易受河水或海水的侵袭,引起潮水、江水倒灌,给城市、农田造成严重经济损失。
地面沉降也使内陆平原城市或地区遭受洪水灾害的频率增大、危害程度加重,尤其那些新构造盆地如江汉盆地、洞庭湖盆地、汾渭盆地及辽河盆地等。
2、对城市公共设施、交通运输、港口码头及水利设施的损害。
例如城市中下水管道变形排水能力下降,河道桥下净空减小通航能力降低,既有河、海堤坝或防洪墙防洪、潮的能力降低,道路设施破坏,港口码头失效货物装卸能力下降等。
3、地面沉降的不均匀往往使地面和地下建筑遭受巨大的破坏,危及稳定、安全。
如建筑物墙壁开裂、高楼脱空并使桩基产生负摩阻力,深井井管上升、井台破坏,桥墩不均匀下沉、自来水管弯裂漏水等。
三、地面沉降的分布规律及成因
1、地面沉降的分布规律
地面沉降的地域分布具有明显地带性,其范围主要局限于存在厚层第四纪堆积物的平原、盆地、河口三角洲或滨海地带。
例如长江、黄河、海河及辽河下游平原和河口三角洲地区,这些地区的第四纪沉积厚度大,固结程度差,颗粒细,层次多,压缩性高;地下水含水层多,补给径流条件差,开采时间长,强度大;城镇密集、人口多,工农业生产发达。
这些地区的地面沉降首先从城市地下水开采中心开始形成沉降漏斗,进而向外围扩展,形成以城镇为中心的大面积沉降区。
2、地面沉降的成因
地面沉降发生的原因主要有自然因素和人为因素,自然因素主要是指新构造运动、强烈地震及海平面上升、欠固结土层自然固结等。
人为因素主要是指大量抽取地下气、液体,建设大面积地面建筑群,固体矿床开采等。
随着人类工程及经济活动的能力及强度的逐渐增强,其生产活动对地面沉降的影响通常已占主导地位。
无论是何种因素,地面沉降都是因为改变了地层中原有应力状态,使地层发生变形的结果。
城市地面沉降主要是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,土颗粒间有效应力增加,地层压密固结的结果。
这种因抽取地下水而形成的地面沉降,是地面沉降现象中发育最普遍,危害最严重的一类,其特点是沉降速率大,持续时间长,特别是含水层下部存在巨厚层高压缩性粘性土时。
四、预测地面沉降量的估算方法
1、要想预测沉降区域内某点的沉降量,必须查明该点工程地质、水文地质条件,划分压缩层和含水层;进行室内外测试,取得抽水压密试验、渗透试验、前期固结试验、流变试验、反复载荷试验等成果和沉降观测资料。
2、估算方法 (1)、分层总和法估算最终地面沉降量
i
i i
i
P S H E ∞∆=∑
式中 S ∞-土层最终沉降量(mm );
i P ∆-因水位变化而施加于第i 层土上的平均荷载(MP a )
; i E -第i 层土的变形参数,砂土为变形模量,粘性土为压缩模量(MP a ); i H —第i 层土的厚度(mm )。
(2)、地面沉降发展趋势的预测
在水位已经稳定不变的情况下,土层变形量与时间变化关系可用下式计算 t ∞S =S U ⨯ -N -9N -25N
2811U =1-
[e +e +e +π925
……] -N ≈1-0.8e 22
4V
C N t H π=
式中 t S -预测某时刻t 个月土层变形量(mm ); U -固结度,以小数表示;
N -时间因素;
V C —固结系数(mm 2
/月);
H -土层的计算厚度(mm ),两面排水时取实际厚度的一半,单面排水时取全部厚度。
3、实例
市区某点的地下水位埋深为2.0米,由于开采地下水,水位每年下降0.5米,预测20年后地下水位将稳定,预测地面最终沉降量及水位稳定1.5年后地面沉降量,地层资料如下:
分析:20年后地下水位下降至12米;卵石和花岗岩的变形可忽略不计,压缩层深度计算至卵石层顶面即可;粉细砂层属砂类土,地下水位一将稳定,其沉降即趋稳定,其固结度可按
1考虑;计算时压缩层可分为3层,第一层粉细砂为2.0~3.0米,第二层淤泥质粉质粘土为3.0~12.0米,第三层淤泥质粉质粘土为12.0~28.5米。
最终沉降量计算 各层平均有效应力增量ΔP
ΔP 1=H 1×10/2=(3-2)×10/2=5(kP a )
ΔP 2=H 1×10+H 2×10/2=1×10+(12-3)×10/2=55(kP a ) ΔP 3=(H 1+H 2)×10=10×10=100(kP a )
112212312555100()1916.5766.78 2.8 2.8
i i i P P P P S H H H H mm E E E E ∞∆∆∆∆==++=⨯+⨯+⨯=∑
∑
1.5年后地面沉降量预测
淤泥质粉质粘土固结度的计算
时间因素22382263.14 3.210 2.5910180.2528.5344()10
2
V
C N t H π-⨯⨯⨯⨯=
=⨯=-⨯⨯ 固结度0.25281 2.7180.383.14
28U =1-
πN e --=-⨯= 沉降量预测55100
11(916.5)0.38291.72.8 2.8
t ∞5S =S U =8mm ⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯=
五、地面沉降量的预防
对城市已发生地面沉降的地区,可根据工程地质和水文地质条件采取下列控制和治理方案:
①减少地下水开采量和水位降深,调整开采层次,合理开发,当地面沉降发展剧烈时,应暂时停止开采地下水;②对地下水进行人工补给,但回灌时应控制回灌水源的水质标准,以防地下水被污染;③控制工程建设中的人工降低地下水位。
对可能发生地面沉降的地区应预测地面沉降的可能性和估算地面沉降量,并可采取下列预测和防治措施:①根据场地工程地质、水文地质条件,预测可压缩层的分布;②抽水压密试验、渗透试验、先期固结压力试验、流变试验、载荷试验等的测试成果和沉降观测资料,计算分析地面沉降量和发展趋势;③合理开采地下水资源,限制人工降低地下水位及在地面沉降区内进行工程建设应采取措施。
总之城市地面沉降与地下水过量开采紧密相关,只要地下水位以下存在可压缩地层就会因过量开采地下水而出现地面沉降,而地面沉降一旦出现则很难治理,因此地面沉降主要在于预防。
上海市采取“严格控制,合理开采”的原则,加大对地下水开发、利用和管理的力度,取得了一定的效果,值得借鉴。