地质灾害防治工程电子教案6.ppt

目 录 概述 地面沉降的地质环境 地面沉降预测 地面沉降的防治 第一节 概 述 地面沉降：指地面高程的降低，均指地壳表面某一局部范围内的总体下降运动。 特点：以缓慢的、难于察觉的向下垂直运动为主，只有少量的或基本没有水平向的位移，可能影响的平面范围可大至几千平方公里。 诱因：自然地质因素和人类工程活动因素 世界地面沉降 自上世纪末，世界上一些地区开始出现比较明显的地面沉降活动．近百年来，随着人口的增加和城市的发展，对地下水和油气等资源的开发不断加剧，地面沉降现象越来越严重．迄今，在日本、美国、墨西哥等数十个国家，数百个城市出现了严重的地面沉降现象，成为世界范围的重要环境问题。 世界上严重地面沉降现象主要发生在工业发达的滨海和内陆盆地城市及油气田区。日本和美国是地面沉降最广泛的国家。此外，墨西哥的墨西哥城，英国的伦敦、意大利的威尼斯、泰国的曼谷等均是地面沉降灾害严重的城市。 中国地面沉降 我国是世界上地面沉降比较严重的国家。回顾地面沉降历史，可大体分成三个阶段。 开始阶段 从本世纪20年代初到50年代中期。该阶段我国城市规模小，农村井灌程度低，地下水开发强度小．仅在上海、天津等个别城市进行较大规模的深层承压水开采活动，在集中开采区形成局部降落漏斗并出现地面沉降现象。但除上海外，沉降范围和速度都不大，发展也比较缓慢。 发展阶段 从50年代后期到70年代中期。该阶段我国城市和北方平原地区大量开发地下水，除原来的上海、天津等沉降区继续发展外，北京、西安等一些城市和华北平原等灌区开始发生广泛的地面沉降活动。 急剧发展阶段 70年代中期以后，我国人口持续增长，城市规模和北方井灌事业迅速发展。在这种情况下，地下水开发强度急剧加大，在众多城镇和北方平原地区出现越来越严重的超采现象，形成以城市和集中井灌区为中心的许多大型地下水位降落漏斗或降落区，进而发生严重的地面沉降活动。 上海市地面沉降 上海市 1 921年发现地面沉降，至 1949年已平均下沉 3 6.7ｃｍ。 1965年 ，调查表明以市区为中心的 30 0ｋｍ2地区，已沉降形成蝶形洼地 ，在 45ａ内平均下沉了 1.6ｍ ，最严重处下沉 2.6 3ｍ(北京路、西藏路 )，地面标高已低于黄浦江高潮位 2ｍ左右。出现了严重的地面沉降灾害现象 ，如：潮水上岸、马路积水、桥下净空减少、沿江仓库、码头被破坏等。 自 60年代中期开始，通过实施限制地下水开采、调整开采层次和开展人工回灌等措施，市区地面沉降得到了有效控制。 进入 90年代，随着经济发展，水资源需求增加，上海地面出现明显加速下沉现象。 目前，受周边地区沉降和海平面升高的共同影响 ，上海地面沉降问题就愈加严峻了。 上海地面沉降主要与超量抽取地下水有关，图 1表示了包括上海在内的世界若干大城市的日用水量与地面沉降之间的关系。上海地区地下水资源基本属于消耗型，除人工回灌外，主要靠消耗本区和周边地区含水层储存资源获得。由于周边江浙地区也在大量开采地下水，进水量主要来自东海、东海大陆架含水层。只要东部补给量减少，边界水位下降速度将加快，并进一步引起该区的地下水位下降。 上海市地面沉降 除超量抽取地下水之外，造成近期上海地面沉降加速的原因是多方面的： 上海地区地下水开采量在较长时间内仍将持续高水平。 上海市第四纪沉积层厚达 3 0 0多ｍ，在潜水含水层以下有 7个粘性土层，上部粘土层在反复抽水与回灌的加卸载过程中，回弹效应愈来愈差 ，其力学性状已经发生明显变化。 长江三角洲的苏、锡、常地区和杭、嘉、湖地区地面沉降明显，已经和上海地区地面沉降几乎连成一片，造成周边地区与上海地区地面沉降的地面沉降的相互影响加剧。 全球海平面升高影响，上海海平面目前以每年 1.5ｍｍ上升，地面沉降必须考虑与海平面升高的共同影响。 西安市地面沉降 西安地面沉降发生于60年代初，到1992年，累沉降量超过100mm的面积已达105km2，最大累计沉降量达1940mm。沉降中心平均沉降速率一般为80～126mm/a，最大沉降速率为300mm/a。 人为抽汲深层承压水引起含水系统释水压密是西安地面沉降超常发展的主要原因，而西安周围区域构造活动导致的区域性下沉是西安地面沉降持续发展的原因。 第二节 地面沉降的地质环境 地面沉降一般发生在未完全固结成岩的近代沉积地层中，其密实度较低，孔降度较高，孔隙中常为液体所充满。地面沉降过程实质上是这些地层的渗透固结过程的继续。 近代河流冲积环境模式 近代三角洲平原沉积环境模式 断陷盆地沉积环境模式 近代河流冲积环境模式 以河流中下游局弯度河貌沉积相为主。 属于这种模式的河流常处于现代地壳沉降带中，河床迁移频率高，因而沉积物特征为多旋回的河床沉积上－－下粗上细的粗粒土和泛原沉积土，并以细粒粘性土为主的多