工程地质学 第七章 地面沉降的工程地质研究

地面沉降-塌陷
• 马路塌陷，还有的人被热水活活烫死
• 山西 • 构造地裂缝 • -平原，不 是滑坡的张 裂隙。
二、地面变形地质灾害的类型
1. 按地面变形的形式分类

地面沉降—逐步的 地面塌陷—突然的




地裂缝
渗透变形
特殊岩土胀缩变形—黄土湿陷性，膨胀土等。
地 面 沉 降
主要内容
一、概述 二、我国地面沉降的现状 三、地面沉降的危害 四、地面沉降的成因机制 五、地面沉降的时空特征 六、地面沉降的主要特点 七、地面沉降的监测与预测 八、地面沉降的防治
这种方法的优点是简单明了，适用范围广。只要把主 要的影响因素考虑进去，可以不考虑复杂的物理过程。但 该方法有很大的弱点，从理论上讲，不能对机理有更深刻 的了解。 -比如，很多统计报告，都是事后诸葛亮，先有靶子，再射箭，比如，中央2台的股票新闻
“由于xx，某股票大涨”如果你知道这个规律，你怎么不买股票？还有，很多彩民，个个都是数学家， 费劲心思找规律，本来就是随机事件，非要找出规律来，结果只能是机关算尽太聪明。
地面加载引起的地面沉降
自然原因：
冰川期大陆 冰盖形成 厚度达 2000m 巨大 静压 力
挪威/芬兰发 生地面沉降 最大值达 2.5m
冰川消融
回弹
人为原因：如修建水库、建造房屋等
上海市 30%地面沉降来自高层建筑和大型工程的影响 浦东陆家嘴 2004年 地面沉降量达3cm 上海沉降最严重 的地区
二、我国地面沉降现状
火山活动
地面加载 （2）人为因素
开采地下水、油气资源
地面加载
构造运动引起的地面沉降
急剧变形：因基底断块快速下降造成地表高程降低， 地面急剧变形，如地震。 构造蠕变：构造运动以一种缓慢连续的方式进行， 表现为基底断块持续的缓慢沉降或岩层的拗陷。 变形速率小、持续时间长 天津市 基底下降形成的沉降值约为1.7mm/a

⒋由于地面沉降、水准点失准，城市工程 建设所需水准资料，需从地面未沉降区 水准点引测，增大了水准测量的工作量。 ⒌影响建筑物抗震能力，致使地震灾害加重。 ⒍由于地面沉降作用，局部改变地形地貌条件， 形成地面沉降降落漏斗，降低防洪排涝工程效 能，造成大面积积水，洪涝灾害加剧。
地面沉降引起的房屋裂缝
工程降水引起局部地面沉降在深基坑和地下构筑物的开挖过程中往往会遇到地下水位高于施工作业面的情况为防止基坑边坡失稳保证顺利开挖避免水下作业须进行基坑降排但是降水方案不当会引起周围地面沉降导致此范围内的建筑物地下管网道路及其它设施发生断裂倾斜影响其正常使用和安全
地面沉降产生机 理及解决措施
一、城市地面沉降产生的原因
在深基坑和地下构筑物的开挖过程中 往往会遇到地下水位高于施工作业面的情况, 为防止基坑边坡失稳,保证顺利开挖,避免 水下作业,须进行基坑降(排) 水。
但是,降水方案不当,会引起周围地面沉降,导 致此范围内的建筑物、地下管网、道路及其它设 施发生断裂、倾斜,影响其正常使用和安全。
工程降水引起的地面沉降机理有多种:
超采地下水引起的沉降，房屋严重损坏
广州金沙县地铁 工程抽排地下水 引起地面沉陷， 使周边的建筑 物损坏
西安地下水超采 导致大雁塔严重 倾斜
上海地铁事故
三、如何解决地面沉降问题
⒈抽汲地下水 地面沉降具有累进性及不可逆性特征,其 产生的影响亦具有持续性特点。为此,在 抽汲地下水时，必须采取切实有效的防治措施: ①强化宣传,充分认识地下水超采的危害性、严重性; ②大力推广改水、节水经验,加大改水、节水力度;
①由于孔隙水从土中排出,导致有效应力 增加,地层固结沉降; ②水位降低,减少了土中地下水对地上建筑物 的浮托力,使软弱土、层受到压缩而沉降; ③土壤中的细小颗粒随着流动的水不断流失,在土 层中形成空洞,随着抽水的不断进行,空洞扩大, 最终形成塌陷沉降。

工程地质学：工程地质学是地质学的分支学科。

它是一门研究与工程建设有关的地质问题、为工程建设服务的地质科学，属应用地质学范畴。

工程地质条件（Engineering geological condition）：指与工程建设有关的地质因素的综合。

它是自然地质历史发展演化过程中形成的，是客观存在。

地质因素包括岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面，它是一个综合概念。

工程地质问题（Engineering geological problem）：指工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾或问题。

工程地质环境：是人类生活与活动的客观物理环境，是一个综合的概念，多成分的系统。

工程地质环境是人类从事活动的地质环境。

包括工程建设的的适宜性和敏感性两方面。

同时表现为工程建设地质环境系统的协调稳定性。

工程地质学的主要任务：基本任务：查明工程地质条件；中心任务：工程地质问题的分析、评价1、我国地质环境的基本特征？中国大陆自西向东的地势可分为四大阶梯下降。

第一级阶梯是青藏高原；第二级阶梯是青藏高原的北缘与东缘到大兴安岭、太行山、巫山、雪峰山之间；第三级阶梯是更东的低山丘陵和大平原；第四级阶梯从鸭缘江口至广西壮族自治区的北仑河口，是一条婉蜒曲折的海岸带。

这四个阶梯具有不同的地质环境特征，它们对工程活动的制约也各有不同的持点。

第一阶梯，主要有两种地貌单元制约着人类的工程活动，即青藏高原的高原环境和其周边地区的深切峡谷地貌。

第二阶梯由多个大型盆地和高原组成。

由于自北而南，白西而东气候带由寒变暖，由干变湿，外动力地质作用的营力、水文地质条件和自然地质作用都随之而改变，所以这一广阔地带又可分为多个各具特点的地质环境。

第三阶梯和第四阶梯，由于东北、华北、华南现代构造活动性及地表沉积层厚又各有不同，故可将之划分为华南，华北，东北三个不同的地质环境区。

2、内动力地质作用是指由地球内能的积累与释放所产生的一系列动力作用，如构造运动、地震、岩浆活动和变质作用等，其中构造运动是一种最为普遍的内动力地质作用，对工程活动的影响最大。

• 次固结沉降 土体在主固结成将完成之后有效应力不变 得情况下还会随时间的增长进一步产生沉 降，称为次固结沉降 • 次固结沉降对某些土如软粘土是比较重要 的，对于坚硬土或超固结土，这一分量相 对较小。
3土的压缩指标
• 为了研究土的压缩特性，通常需要进行试 验
室内固结试验
现场原位试验（荷载试验、旁压试验）
我国《建筑地基基础设计规范》规定
3无侧向变形条件下单向压缩量计算假设
• 分层总和法 （1）、土的压缩完全是由于孔隙体积减小 导致骨架变形的结果，土粒本身的压缩可 忽略不计； （2）、土层仅产生竖向压缩，而无侧向变 形； （3）、土层均质且在土层厚度范围内， 压力是均匀分布的。
单第2含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图
图2-3-2-6 第3含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图
第4含水层水量、水位、沉降历时变化曲线图
结论之一： 地面沉降体积和地下水 开采水量体积大致相当
上海市1980~1995年累积地面沉降图 年累积地面沉降图 上海市
通过基本以5年为间 隔的全市水准复测， 可以全面地了解地面 沉降的现状与发展趋 势。 在1980、1996、 2001年一、二等水准 测量数据基础上，编 制了全市1980~1995、 1996~2001年地面沉 降等值线图。
<<活动构造与灾害地质>>教案4-地面沉降
• 1、地面沉降概述 • 2、地面沉降地质灾害危险性评估范围的确定 • 3、地面沉降无监测地区地质灾害危险性的评 估方法 • 4、地面沉降监测地区地质灾害危险性的评估 方法 • 5、地面沉降对拟建工程的危害及防治措施
地面沉降的定义
地面沉降（Subsidence）:该专有名词 用于地壳表面，通常定义为地面的点 下沉到更低的水平位置。换句话说， 亦可定义为点的垂向位移，同时意味 着临近点借助于向下运动而产生横向 位移。