第八章地面沉降问题的工程地质分析

⼯程地质分析原理总结第⼀篇区域稳定及岩体稳定分析的⼏个基本问题⼀、地壳岩体结构特征的⼯程地质分析(5分)1、岩体、结构⾯、结构体岩体：通常指地质体中与⼯程建设有关的那⼀部分岩⽯，它处于⼀定的应⼒状态，被各种结构⾯所分割。

结构⾯：指岩体中具有⼀定⽅向、⼒学强度相对较低、两向延伸的地质界⾯或带。

结构体：结构⾯在空间的分布与组合可将岩体分割成形状、⼤⼩不同的块体，称为结构体2、结构⾯的主要类型（按照成因、规模分类）及特征（如何描述结构⾯）按成因：原⽣结构⾯、构造结构⾯、浅表⽣结构⾯按规模：A类（贯通）、B类（显现）、C（隐微）3、岩体的分类：岩体结构分类（哪5类？）；岩体的⼯程分类（考虑三⽅⾯因素？）按结构特征分类：块体状结构、块状结构、层状结构、碎块状结构、散体状结构三⽅⾯因素：⼒学性质、岩体结构、赋存条件4、岩体的变形随深度有何变化特点？剪切或拉裂拉裂与弯曲弯曲弯曲与压扁压扁压扁与流动流动。

⼆、地壳岩体的天然应⼒状态（10分）1、岩体应⼒：天然应⼒和初始应⼒⾃重应⼒:指在重⼒场作⽤下⽣成的应⼒。

σv=γh（µ为岩体的泊松⽐，N。

称为岩体的侧压⼒系数。

）构造应⼒：指岩⽯圈运动在岩体内形成的应⼒。

⼜可分为活动构造应⼒和剩余构造应⼒。

变异及残余应⼒变异应⼒：指岩体的物理、化学变化及岩浆的侵⼊等引起的应⼒。

残余应⼒：承载岩体遭受卸荷或部分卸荷后，岩体中某些组分的膨胀回弹趋势部分地受到其他组分的约束，于是就在岩体结构内形成残余的拉、压应⼒相平衡的应⼒系统感⽣应⼒2、岩体天然应⼒状态类型（1）σx=σy=σv=rh 注：越往地壳的深部，存在静⽔应⼒式的可能性越⼤。

（2）垂直应⼒为主的观点地壳岩体内的应⼒以⾃重应⼒为主，主要存在于地表（3）⽔平应⼒为主的观点地壳岩体内的应⼒主要受构造运动影响，最⼤主应⼒近于⽔平。

3、影响岩体天然应⼒状态的主要因素及其作⽤（1）地区地质条件及岩体所经历的地质历史对岩体天然状态的影响：岩体的岩性及结构特征：决定着岩体的容重和泊松⽐，从⽽影响⾃重应⼒场的特征；统⼀区域构造应⼒作⽤下，岩体内应⼒分布的特征主要取决于岩性、结构特征及其⾮均⼀性；决定着岩体的强度及蠕变特性，因⽽决定了岩体承受及传递应⼒的能⼒。

工程地质分析原理考试复习题绪论工程地质学: 工程地质学是研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的学科。

地质学的一个分支。

工程地质学的研究目的在于查明建设地区或建筑场地的工程地质条件，分析、预测和评价可能存在和发生的工程地质问题及其对建筑物和地质环境的影响和危害，提出防治不良地质现象的措施，为保证工程建设的合理规划以及建筑物的正确设计、顺利施工和正常使用，提供可靠的地质科学依据。

工程地质条件：包括岩石和土的性质、地质构造、地貌、水文地质条件、自然地质现象和天然建筑材料等方面。

工程地质问题：工程地质问题是指与人类工程活动有关的地质问题。

它影响建筑物修建的技术可能性、经济合理性和安全可靠性。

如建筑物所处地质环境的区域构造稳定问题、地基岩体稳定问题、地下硐室围岩稳定问题和边坡岩体稳定问题、水库渗漏问题、淤积问题、浸没问题、边岸再造及坝下游冲刷问题，以及与上述问题相联系的建筑场地的规划、设计和施工条件等方面的问题。

工程地质工作的基本任务在于对人类工程活动可能遇到或引起的各种工程地质问题作出预测和确切评价，从地质方面保证工程建设的技术可行性、经济合理性和安全可靠性。

工程地质学基本任务：研究人类工程活动和地质环境之间的相互制约，以便合理开发和有效保护地质环境，防治可能发生的地质灾害。

人类工程活动中可能遇到的主要工程地质问题有：地基问题、边坡问题、洞室问题、渗透问题。

第一章⒈岩体：通常指地质体中与工程建设有关的那部分岩石，它处于一定的应力状态，被各种结构面所分割。

三个要点：工程影响范围内；被各种界面切割；处于一定的应力状态。

⒉结构面：指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定的厚度）的地质界面（或带），例如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。

⒊岩体结构：岩体内结构面和结构体的排列组合形式。

岩体经受各种地质作用，形成具有不同特性的地质界面，称为结构面；结构面将岩体分割成形态不一、大小不等的岩块，称为结构体。

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。

盾构法施工引起地面沉降原因分析及控制方法进入21世纪，世界经济的迅猛发展使城市化建设得到了大幅度的提速。

目前，人口不断地向城市聚集，使城市人口和建筑的密集度快速上升，造成能被利用的地面空间越来越少，因此，当今城市现代化建设的重要课题之一便是开发地下空间，为人类创造价值。

但各种用途的管线被布置在地下，这便产生了在地下工程施工背景下的一种最佳方法——盾构法。

盾构法施工虽然优点颇多，但是也存在诸多问题。

本文就盾构法施工过程中引起的地面沉降问题展开讨论，分析产生的原因及寻找控制方法。

一，地面沉降产生原因1、地层隆沉的发展过程盾构推进引起的地面沉降包括五个阶段：最初的沉降、开挖面前方的沉降、盾构机经过时沉降、盾尾空隙的沉降以及最终固结沉降，如图l所示。

第一阶段：最初的沉降。

该压缩、固结沉降是因为地基有效上覆土层厚度增加而产生的沉降，也是盾构机向前掘进时因为地下水水位降低造成的。

指从盾构开挖面距地面沉降观测点还有一定距离(约3～12m)的时候开始，直至开挖面到达观测点这段时间内所产生的沉降。

第二阶段：开挖面前方的沉降(或隆起)。

这种地基塑性变形是由土体应力释放、开挖面的反向土压力、或机身周围的摩擦力等作用而产生的。

它是从开挖面距观测点约几米时开始至观测点处于开挖面正上方这段时间所产生的沉降(或隆起)。

第三阶段：盾构机经过时沉降。

该沉降是在土体的扰动下，从盾构机的开挖面到达测点的正下方开始到盾构机尾部通过沉降观测点该段时期产生的沉降(或隆起)。

第四阶段：盾尾空隙沉降。

该沉降产生于盾尾经过沉降观测点正下方之后。

土的密实度下降，应力释放是其土力学上的表现。

第五阶段：固结沉降，它是一种由地基扰动所产生的残余变形沉降。

经前人研究发现，第一阶段沉降占总沉降的0～4．5％，第二阶段沉降占总沉降的0～44％，第三阶段沉降占总沉降的15～20％，第四阶段沉降占总沉降的20～30％，第5阶段沉降占总沉降的5～30％。

2、地表沉降的因素影响分析该因素影响分析的平台是当前使用较为广泛的大型三维有限元分析软件ANSYS，盾构开挖面掘进引起的地表沉降的客观因素包括盾构直径、土体刚度、隧道埋深、施工状况等设计条件；而其主观因素包含施工管理、盾构机的选用形式、盾尾注浆、辅助施工方法等。

地面沉降的原因分析摘要关键词1.引言地面沉降在世界各地非常普遍，在城市地区尤为显著。

随着工业化、城市化进程的加速，人类的经济与工程活动在地面沉降中的作用成为决定性的关键因素。

地面沉降已成为影响经济社会可持续发展的典型的环境地质问题和重要的城市地质灾害之一。

本文阐述了地面沉降的发展现状与原因，全面的分析地面沉降的原因，以及以上海地面沉降的原因为例，分析了制约影响因素及其在地面沉降中的作用，在此基础上，提出面对地面沉降的防治措施与建议。

2.地面沉降的原因分析2.1地面沉降发展与现状地面沉降是指自然和人为因素作用下地面高程降低的现象。

自然因素包括地壳的升降运动、地震、火山活动、气候变化海平面上升及土体自然固结等;人为因素包括开采地下流体资源(地下水、石油、天然气)、开采地下固体矿产(金属矿、煤、岩盐等)、工程施工、灌溉(尤指黄土或泥炭土壤灌溉区)以及地表的静动荷载等。

伴随着工业革命的兴起和发展，人为因素在地面沉降中的作用日益凸显，特别是大规模持续地开发利用地下水和石油等资源，导致区域性的地面沉降迅速发展，成为地面沉降的主要影响因素。

19世纪末期，地面沉降现象已开始显露，而在20世纪初中期急速发展，并在世界各地逐步蔓延。

地面沉降已成为城市化进程中普遍存在的环境地质问题，由此导致的环境影响和社会危害日渐突出且日趋严重，成为制约社会经济可持续发展的重要地质灾害之一。

自从意大利威尼斯城最早发现地面沉降以来, 世界上已有200多个城市或地区发生了不同程度的地面沉降现象。

我国最早于1921年在上海地区发现地面沉降以来, 天津、西安、太原、苏州以及内蒙等地相继出现了地面沉降现象。

2.2地面沉降的原因2.2.1地下水资源的开采地下水资源由五个组成部分，水资源各组份的性质及其对地面沉降的影响所有的地面沉降，都是从地层中抽汲流体的结果。

因此，进一步探讨水资源各组份对地面沉降的影响。

第一部分，即因压力水头下降，水体积膨胀而增加的水量。

工程地面沉降维修方案一、背景与问题描述随着城市化的进程，各种工程建设活动在城市中频繁进行。

然而，由于土地利用的不合理和地下水开采等因素的影响，城市地面沉降问题日益严重。

地面沉降不仅会对建筑物、道路、管线等基础设施造成巨大的影响，还会给城市的整体发展带来不利影响。

因此，如何有效地修复工程地面沉降问题，成为当前需要解决的重要课题。

二、沉降的原因分析1. 土地利用不合理：城市中存在大量的地下室、地下通道、地下管线等地下设施，而这些地下设施占用了大量的地下空间，导致地下土壤受到了极大的压力，从而出现了沉降现象。

2. 地下水开采：城市地下水资源的开采对地下土壤的压力分布产生了重要影响，从而影响了地面的稳定性。

3. 地基施工方式不当：在城市建设过程中，存在一些地基施工方式不当的现象，使得地面承受了较大的荷载，从而导致地面沉降现象。

4. 地质因素：城市地下土质较松软、多为黏土，容易受到地下水的影响，这也是城市地面沉降现象的重要原因之一。

5. 自然灾害：地震等自然灾害也可能导致地面沉降。

三、沉降维修方案1. 调查与监测：在确定地下沉降问题的具体原因后，需要对地下结构和地下水等进行详细的调查与监测，以确保对沉降问题有全面的了解。

2. 地下水治理：通过对地下水资源的合理开发和利用，减少地下水的开采，从而减缓地面的沉降速度。

3. 土地利用优化：对城市土地资源进行合理开发和利用，减少地下设施占用的地下空间，降低地下土壤的压力，减缓地面沉降速度。

4. 地基施工优化：对城市建设中的地基施工方式进行优化，采用先进的地基处理技术，增强地基的承载能力，避免地基承受过大的荷载。

5. 基础设施维修：针对受到地面沉降影响的基础设施，进行系统的维修工作，确保其正常使用。

四、维修方案的实施1. 制定具体的工作方案：在确定了维修方案后，需要制定详细的工程方案，明确工程的施工内容、施工步骤、施工时限等，以确保维修工作的顺利进行。

2. 召集专业团队：由于地下沉降问题的复杂性，需要召集专业的工程团队进行维修工作，以确保工程质量和施工进度。

地面沉降的原因和处理方法随着城市的不断发展和人口的增加，地面沉降问题越来越引人注目。

地面沉降指的是地面表面在一定时间范围内不断下降的现象，其原因多种多样，包括地质条件、人类活动、气候变化等。

本文将探讨地面沉降的原因和处理方法，帮助人们更好地理解和解决这一问题。

地面沉降的原因多种多样。

首先，地质条件是地面沉降的重要原因之一。

例如，地下水开采使得地下水位下降，导致地表下沉；地壳运动和构造变形也会引发地面沉降。

其次，人类活动也对地面沉降产生了较大影响。

大规模建筑、挖掘、填埋等工程活动会改变地下水流动状况和土壤结构，引发地面沉降。

第三，气候变化也是地面沉降的因素之一。

气候的干湿变化会导致土壤的收缩与膨胀，进而导致地面沉降。

面对地面沉降问题，我们需要采取一系列的处理方法。

首先，我们应该加强地表监测与预警体系的建设，及早发现地面沉降的迹象。

通过监测地表沉降速率和范围，我们可以更准确地评估地质风险，及时采取措施，减少潜在的损失。

其次，我们应该加强地下水管理与保护。

合理利用地下水资源，避免过度开采导致地下水位下降，从而减少地面沉降现象的发生。

同时，限制工业和农业排放含有有机物质的废水，减少土壤有机质的分解，以保持土壤的稳定性。

此外，我们还应加强建筑工程的管理与规划。

在规划新的建筑项目时，应充分考虑地质条件和地下水位状况，合理选择建筑材料和施工方式，以减少地面沉降产生的影响。

同时，在城市更新和维修项目中，也要注意保持地表和地下的平衡，避免局部地面沉降引起的问题。

此外，加强土地治理和保护，保持土壤的稳定性和适宜的湿度，也是减少地面沉降的重要措施。

综上所述，地面沉降是一个复杂的问题，其原因涉及地质条件、人类活动和气候变化等多方面因素。

然而，通过加强地表监测与预警、地下水管理与保护以及建筑工程管理与规划，我们能够有效减少地面沉降的发生，保护我们的环境和生活质量。

地面沉降问题的解决需要各方共同努力，采取综合性的措施，确保我们的城市可持续发展。