7-2 第七讲——地面变形地质灾害-地面塌陷+地面沉降
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地⾯沉降地⾯沉降地⾯沉降的定义: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。
⼀、我国地⾯沉降的现状⽬前,我国已有上海、天津、江苏、浙江、陕西等16个省(区、市)共46个城市、县城出现了地⾯沉降问题,总沉降⾯积达48 7x1O4km〔表4-1)。
表4-1 我国地⾯沉降情况统计(1993年)从成因上看,我国地⾯沉降绝⼤多数是因地下⽔超量开采所致。
从沉降⾯积和沉降中⼼最⼤累积降深来看,以天津、上海、苏锡常、沧州、西安、⾩阳、太原等城市较为严重,最⼤累积沉降量均在lm以上;如按最⼤沉降速率来衡量,天津(最⼤沉降速率80mm/a)、安徽⾩阳〔年沉降速率60~110mm/a)和⼭西太原(114mm /a)等地的发展趋势最为严峻。
我国地⾯沉降的地域分布具有明显的地带性,主要位于厚层松散堆积物分布地区。
1、⼤型河流三⾓洲及沿海平原区主要是长江、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层厚度⼤,固结程度差,颗粒细,层次多,压缩⽐强;地下含⽔层多,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、⼩型河流三⾓洲区主要分布在东南沿海地区第四纪沉积厚度不⼤以海陆交互相的粘⼟和砂层为主,压缩性相对较⼩。
地下⽔开采主要集中于局部的富⽔地段。
地⾯沉降范围⼀般⽐较⼩,主要集中于地下⽔降落漏⽃中⼼附近。
3、⼭前冲洪积扇及倾斜平原区主要分布在燕⼭和⼤⾏⼭⼭前倾斜平原区,以北京、保定、邯郸、郑州及安阳等⼤、中城市最为严重。
该区第四纪沉积层以冲积、洪积形成的砂层为主;区内城市⼈⼝众多、城镇密集⼯农业⽣产集中;地下⽔开采强度⼤,地下⽔位下降幅度⼤。
地⾯沉降主要发⽣在地下⽔集中开采区,沉降范围由开采范围决定。
4、⼭间盆地和河流⾕地区主要集中在陕西省的渭河盆地及⼭西省的汾河⾕地以及⼀些⼩型⼭间盆地内,如西安、咸阳、太原、运城、临汾等城市。
知识点21:地面塌陷地质灾害的特征、成因机制和防治措施[P1]同学们,今天,我们讲述地面变形地质灾害的主要类型之一,地面塌陷。
[P2]下面从三个方面对地面塌陷地质灾害进行介绍,一是我国地面塌陷地质灾害的分布特点,二是地面塌陷地质灾害的形成机制,三地面塌陷地质灾害的防治措施。
[P3]先讲第一个问题:我国地面塌陷地质灾害的分布特点[P4]地面塌陷是指天然洞穴或人工洞室、巷道上覆岩土体失稳突然陷落,导致地面快速下沉、开裂的现象和过程。
主要分为岩溶地面塌陷和采空区地面塌陷。
[P5]1、岩溶地面塌陷分布特点我国长江以南地区现代岩溶地面塌陷比较发育,长江以北地区岩溶发育程度不高,除古代的岩溶洞穴系统有部分残留外,现代岩溶主要以溶蚀裂隙为主。
据1993年的不完全统计,南方岩溶地面塌陷点已发现34072个,占全国总数的96.5%。
其中湖南省有14152个,居全国之首,其次为广东省和广西壮族自治区,分别为8751个、8735个,再其次为贵州、云南、四川。
矿山排水、开采地下水、水库蓄水等人为干扰岩溶水流场的活动,是诱发岩溶地面塌陷的主导力量。
[P6]矿山采空区地面塌陷的分布目前我国采矿业造成的地面塌陷主要分布在全国20个省区市,塌陷点总数达17138个,占全国各种类型地面塌陷总点数44.4%,其中湖南省为12549个,再其次为内蒙古自治区2800个,再其次分别为山西、黑龙江、安徽、河南等省。
[P7]下面讲第二个问题:地面塌陷地质灾害的形成机制[P8]1、地面塌陷的形成条件:可以从岩土体内、外部条件进行探讨。
(1)岩土体的内部条件:主要包括两个方面:一是地下存在空洞(先决条件);二是洞穴围岩状况,是否发生塌陷取决于顶板能够形成稳定的支撑拱。
一般而论,当洞穴埋藏深度与洞穴高度之比小于25:1时,洞顶上部就会形成三个变形特点不同的带,即冒落带、裂隙带和弯曲带。
(2)岩土体的外部条件:主要包括自然影响因素(如大气降水、河、湖近岸地带的侧向倒灌作用、地震)和人为活动的影响。
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。
地面沉降1.地面沉降的定义是什么?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。
2.地面沉降有哪几种类型?地面沉降分构造沉降、抽水沉降和采空沉降三种类型。
(1)构造沉降,由地壳沉降运动引起的地面下沉现象;(2)抽水沉降,由于过量抽汲地下水(或油、气)引起水位(或油、气压)下降,在欠固结或半固结土层分布区,土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象;(3)采空沉降,因地下大面积采空引起顶板岩(土)体下沉而造成的地面碟状洼地现象。
中国出现的地面沉降的城市较多。
按发生地面沉降的地质环境可分为三种模式:1、现代冲积平原模式,如中国的几大平原。
2、三角洲平原模式,尤其是在现代冲积三角洲平原地区,如长江三角洲就属于这种类型。
常州、无锡、苏州、嘉兴、肖山的地面沉降均发生在这种地质环境中。
3、断陷盆地模式,它又可分为近海式和内陆式两类。
近海式指滨海平原,如宁波;而内陆式则为湖冲积平原,如西安市、大同市的地面沉降可作为代表。
3.地面沉降的原因?大面积的地面下沉现象。
造成地面沉降的自然因素是地壳的构造运动和地表土壤的自然压实;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。
不同地质环境模式的地面沉降具有不同的规律和特点,在研究方法和预测模型方面也应有所不同。
另外,根据地面沉降发生的原因还可分为:(1)抽汲地下水引起的地面沉降;(2)采掘固体矿产引起的地面沉降;(3)开采石油、天然气引起的地面沉降;(4)抽汲卤水引起的地面沉降。
同时,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。