環(huán)境地質(zhì)學(xué)分論--地面沉降

1、環(huán)境地質(zhì)學(xué),主講教師：李小倩,分論若干地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的論述,Environmental Geology,地面沉降,2,地面沉降,3,提 綱,一、概述 二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀 三、地面沉降形成機(jī)理及規(guī)律 四、地面沉降的時(shí)空特征 五、地面沉降主要特點(diǎn) 六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià) 七、地面沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè) 八、地面沉降防治,4,一、概述,地面沉降,定義:是指發(fā)生在較大面積的地表高程降低、地面舒緩變形的現(xiàn)象和持續(xù)過(guò)程。 區(qū)別于地面塌陷、地裂縫 世界上已有 50 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)生了地面沉降，比較嚴(yán)重的國(guó)家是美國(guó)、日本、墨西哥和意大利等。截至2011年12月我國(guó)已有 50 余個(gè)城市出現(xiàn)了地面沉降，長(zhǎng)三角地區(qū)、華

2、北平原和汾渭盆地已成重災(zāi)區(qū)。2012年2月，中國(guó)首部地面沉降防治規(guī)劃獲得國(guó)務(wù)院批復(fù)。,5,地面沉降災(zāi)害,地質(zhì)災(zāi)害分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（試行）（DZ0238-2004） 定義：在自然和人為作用下發(fā)生的大面積地表高程降低，并對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境造成危害的地質(zhì)現(xiàn)象或過(guò)程。,地面沉降災(zāi)害會(huì)給城市建筑物、道路交通、管道系統(tǒng)及給排水、防洪等帶來(lái)諸多困難。因此，城市地面沉降已被列為十大地質(zhì)災(zāi)害之一。它具有生成緩慢、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、成因復(fù)雜和防治難度大等特點(diǎn)，其影響范圍之廣、治理難度之大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其它城市地質(zhì)災(zāi)害。,一、概述,6,地面沉降的危害,一、概述,7,1、洪澇災(zāi)害加劇,一、概述,地面沉降長(zhǎng)期發(fā)展，使沉降中心的地面高度

3、明顯降低，形成碟型洼地，改變了原始地表水徑流條件，影響排澇和排水管網(wǎng)運(yùn)行能力，若遇較大洪水，積水難排，行洪能力下降，洪澇災(zāi)害加劇。,8,蘇州防汛堤有三次明顯加高,據(jù)統(tǒng)計(jì)，嘉興市平均田面高程為 2.29m，水位每增加 10mm ，淹沒(méi)面積增加 1.6 萬(wàn)畝。,洪澇災(zāi)害加劇,一、概述,9,洪澇災(zāi)害加劇,2003.7.7雨后西工大沉降中心,太原市武家莊村常年積水,一、概述,10,洪澇災(zāi)害加劇,河北平原地面沉降區(qū),寧波地面沉降區(qū)常年積水,一、概述,11,地面沉降尤其是不均勻沉降及其引發(fā)的地裂縫，會(huì)造成鐵路的路基沉降、橋梁裂縫、瀝青路面開(kāi)裂、地下管道錯(cuò)斷、供水井井管上升、泵房報(bào)廢等；特別是對(duì)標(biāo)高要求嚴(yán)格

4、的堤壩、水閘、橋梁、鐵路、高架道路等基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)高一旦降低，將使得安全運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本增高，造成的房屋開(kāi)裂倒塌，甚至直接威脅到人的生命安全。,一、概述,2、建筑物基礎(chǔ)下沉、工程設(shè)施毀壞,12,建筑物受損,2003年2月28日因地面不均勻沉降錯(cuò)斷西安子午路2m粗的供水管道,2002年12月10因地面不均勻沉降錯(cuò)斷西安翠華南路2米粗的供水管道,一、概述,13,太原市,西安大雁塔,無(wú)錫市,建筑物受損,一、概述,14,建筑物受損,太原市,江陰長(zhǎng)涇,西安長(zhǎng)安路,一、概述,15,建筑物受損,一、概述,16,珠海西區(qū)海華新村住宅區(qū)落成僅10年，地面沉降最大達(dá)1.5m,建筑物受損,一、概述,17,不均勻地面沉降加

5、速了地鐵隧道設(shè)施的磨損,建筑物受損,一、概述,18,一、概述,3、導(dǎo)致地下水環(huán)境惡化,地面沉降所造成的地面標(biāo)高下降和積水洼地的形成，嚴(yán)重影響著城市污水的排放，所造成的排污管道破壞也使污水溢出，這都會(huì)污染地下水。在沿海地區(qū)，地面沉降還會(huì)造成海水入侵或海水倒灌，使地下水礦化度增高，并引起土壤鹽漬化。部分內(nèi)陸地區(qū)在地面沉降過(guò)程中，劣質(zhì)地下水和許多有毒、有害元素污染的地下水會(huì)隨著含水層的壓密釋水向淡水?dāng)U散，造成地下水水質(zhì)變差。,19,一、概述,4、濱海地區(qū)風(fēng)暴潮及海岸侵蝕加重,在沿海地區(qū)，地面沉降會(huì)造成海平面相對(duì)上升，風(fēng)暴潮災(zāi)害加重。地面沉降使天津市部分地區(qū)已處于海平面以下，伴生的風(fēng)暴潮災(zāi)害加劇。,2

6、0,海岸災(zāi)害加劇,天津市因地面沉降受風(fēng)暴潮危害嚴(yán)重,上海市因地面沉降致使防浪堤三次加高,一、概述,21,根據(jù)長(zhǎng)江三角洲、華北地區(qū)、汾渭地塹主要城市等的研究，粗略統(tǒng)計(jì)，建國(guó)以來(lái)，我國(guó)地面沉降和地裂縫造成的損失累計(jì)高達(dá)45005000億元，其中，直接經(jīng)濟(jì)損失累計(jì)為350400億元，年均總損失為90100億元,年均直接損失810億元。,一、概述,22,23,到2003年地面沉降面積已達(dá)到93,855km2，形成長(zhǎng)三角、華北平原、和汾渭盆地等地面沉降災(zāi)害嚴(yán)重區(qū)。,二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀,24,圖 例,沉降量大于2000mm,沉降量5001000mm,沉降量10002000mm,沉降量小于500mm,西安

7、,太原,天津,上海,無(wú)錫,唐海,蘇州,常州,杭州,湖州,阜陽(yáng),滄州,北京,曲周,紹興,寧波,溫嶺,溫州,南通,泰州,徐州,衡水,晉州,石家莊,大城,任丘,保定,霸洲,德州,東營(yíng),濟(jì)寧,菏澤,許昌,洛陽(yáng),開(kāi)封,淮北,宿州,臺(tái)北,大同,榆次,臨汾,運(yùn)城,廣州,珠海,?？?昆明,哈爾濱,大慶,福州,嘉興,揚(yáng)州,洪湖,屏東,云林,臺(tái)北,云林,屏東,廣州,珠海,海口,我國(guó)發(fā)現(xiàn)地面沉降的主要城市,二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀,25,長(zhǎng)江三角洲地面沉降現(xiàn)狀圖,二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀,26,上海市地面累積沉降量等值線(xiàn)圖 （一九九六二一年）,二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀,27,28,蘇錫常地區(qū)2002年 地面沉降速率圖,蘇錫常地

8、區(qū)至2002年 地面累計(jì)沉降量等值線(xiàn)圖,二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀,29,華北平原地面沉降等值線(xiàn)圖,二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀,30,太原市累計(jì)地面沉降等值線(xiàn)圖 (19562000年),大同市累計(jì)地面沉降等值線(xiàn)圖 (19881993年),二、我國(guó)地面沉降現(xiàn)狀,31,三、地面沉降的形成機(jī)理及規(guī)律,1、飽水多孔介質(zhì)的失水壓密原理,= + =土 H = 水h,太沙基有效應(yīng)力原理,32,（1）抽水條件下飽水多孔介質(zhì)含水層的失水壓密,由太沙基公式可以看出，抽水時(shí)，含水層水位下降，會(huì)使顆粒間的孔隙水壓力變小，由于上覆地層自重不變，為保持平衡，有效應(yīng)力必然會(huì)增大。如果有效應(yīng)力的增量（附加應(yīng)力）大于顆粒間的摩擦阻力時(shí)，顆

9、粒就會(huì)位移、錯(cuò)動(dòng)，形成更緊密的排列，含水層壓密，體積變小，地面下沉，直至形成新的壓力平衡。,式中，為有效應(yīng)力的增量；為孔隙水壓力的增量，因抽水是減壓過(guò)程，所以用負(fù)值表示，|為孔隙水壓力增量的絕對(duì)值。,33,（2）注水條件下飽水多孔介質(zhì)含水層厚度變化,如果注水或水位恢復(fù)上升時(shí)，孔隙水壓力會(huì)增大且為正值，由于上覆地層自重不變，水的浮托力會(huì)使有效應(yīng)力減小，顆粒會(huì)變得松散，在宏觀(guān)上含水層厚度變大。,34,（3）地面加載條件下飽水多孔介質(zhì)含水層的失水壓密,地面加載會(huì)使總壓力增大，孔隙水壓力和有效應(yīng)力也隨之增大。如果大于粒間阻力，而且大于時(shí)，會(huì)引起骨架壓密，表現(xiàn)為含水層總體積變小，水將從孔隙中擠出，進(jìn)入水

10、井中。這種平衡狀態(tài)可用下式表示：,35,2、不同類(lèi)型巖土失水壓密特點(diǎn),（1）砂粒質(zhì)含水層失水壓密特點(diǎn),砂礫質(zhì)含水層一旦被抽汲，釋水快，壓力傳遞快，壓密作用顯現(xiàn)得快，地面可在較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)沉降，即滯后時(shí)間短，延遲效應(yīng)不明顯； 由于砂礫質(zhì)含水層本身的孔隙度較小，可供壓密的空間小，所以，地面總沉降量較??； 砂礫質(zhì)含水層顆粒間為硬連接，失水和充水能夠以可逆方式進(jìn)行，形成的地面沉降具有彈性變形的特點(diǎn)，抽水時(shí)，地面下沉，水位恢復(fù)時(shí)，又可回彈。,36,（2）粘性土的失水壓密特點(diǎn),粘性土孔隙雖小，但孔隙度大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)砂礫質(zhì)土，粘性土一旦失水壓密，可壓縮空間大，能夠產(chǎn)生較大的地面下沉量； 由于粘性土中的水主要是

11、結(jié)合水，水壓傳遞和應(yīng)力消散慢，失壓后需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才可建立新的壓力平衡，所以抽水對(duì)它的影響來(lái)得慢，即滯后時(shí)間長(zhǎng)，延遲效應(yīng)也十分明顯，這就是為什么在許多粗細(xì)顆粒相迭置的地下水分布區(qū)抽水時(shí)地面沉降不明顯，水位恢復(fù)后，地面沉降仍會(huì)持續(xù)發(fā)展的原因； 粘性土失水壓密過(guò)程失去的水主要是結(jié)合水，骨架的壓密是塑性變形，兩者都是不可逆過(guò)程，所以，所造成的地面沉降大部分是永久性的。,37,1、垂直位移的變化,圖1 江蘇張家港市、廣東珠海市的地面沉降,四、地面沉降的時(shí)空特征,38,圖3 垂直位移量的空間變化,規(guī)律性：由沉降中心向周邊方向逐漸減小,四、地面沉降的時(shí)空特征,地面沉降以地層的垂直位移變形為主，并隨各地點(diǎn)

12、有效應(yīng)力增量大小的不同而不同。,39,B,A,B,O,垂直位移量,四、地面沉降的時(shí)空特征,由于垂直應(yīng)變不均勻，在沉降區(qū)中心，兩側(cè)土體會(huì)向中心擠壓，產(chǎn)生剪切破裂面，地面出現(xiàn)地裂縫。,40,圖4 上海閔行區(qū)華漕地面沉降與地下水位變化發(fā)展趨勢(shì),垂直位移量隨著地下水位的降低而逐漸增大,四、地面沉降的時(shí)空特征,41,圖5 蘇錫常地區(qū)地面沉降面積不斷擴(kuò)大,四、地面沉降的時(shí)空特征,42,2、水平位移的變化,圖6 在亞利桑那州皮卡喬附近，因抽地下水的沉降引發(fā)地裂縫。,圖7 河北滄州因開(kāi)采地下水而產(chǎn)生的地裂縫,四、地面沉降的時(shí)空特征,43,圖8 水平位移量的空間變化,規(guī)律性：最大位移在沉降中心的兩側(cè)，沉降中心及

13、最外圍較小,四、地面沉降的時(shí)空特征,地面沉降垂直變形的過(guò)程中，土體也會(huì)形成側(cè)向拉力，產(chǎn)生水平位移。與垂直位移相比，水平位移形成的變形量要小得多，,44,圖9 地面破壞的表現(xiàn)形式,四、地面沉降的時(shí)空特征,45,3、抽水對(duì)地面沉降的影響,（1）抽水量的影響,規(guī)律性：抽水量越大，沉降量、沉降速率和沉降范圍越大。,四、地面沉降的時(shí)空特征,46,（2）抽水方式的影響,四、地面沉降的時(shí)空特征,4、地面沉降的形成機(jī)理及規(guī)律,48,（3）開(kāi)采布局的影響,圖12 不同的開(kāi)采布局對(duì)地面沉降的影響,四、地面沉降的時(shí)空特征,49,4、地層對(duì)地面沉降的影響,（1）地層巖性的影響,圖13 不同的地層巖性對(duì)地面沉降的影響,

14、規(guī)律性：砂礫層的壓縮量小于等有效應(yīng)力作用下粘性土的壓縮量。,四、地面沉降的時(shí)空特征,50,（2）地層厚度的影響,圖14 不同的地層巖性對(duì)地面沉降的影響,規(guī)律性：粘性土的累積厚度越大，壓縮總量越大,四、地面沉降的時(shí)空特征,51,（3）地層組合的影響,圖15 不同的地層組合對(duì)地面沉降的影響,規(guī)律性：在同等開(kāi)采條件下，粘性土層數(shù)越多，沉降速率越大。,四、地面沉降的時(shí)空特征,52,圖16 在某些情況下地下水開(kāi)采漏斗區(qū)與地面沉降中心并不一致,四、地面沉降的時(shí)空特征,53,五、地面沉降的主要特點(diǎn),區(qū)域易發(fā)性 時(shí)間累進(jìn)性 過(guò)程漸變性 成因復(fù)雜性 難以逆轉(zhuǎn)性,區(qū)域易發(fā)性,國(guó)內(nèi)：17個(gè)?。▍^(qū)市）95個(gè)城市,多

15、見(jiàn),面 廣,國(guó)外：200多個(gè)城市或地區(qū),三角洲平原：上海、蘇錫常、南通、嘉興、桐鄉(xiāng)、海寧、廣州、珠海、中山、臺(tái)山、東莞等城市。 沖積海積平原：唐山、滄州、衡水、任丘、河間、南宮、保定等12個(gè)沉降中心；天津、鹽城、大豐、寧波、溫州、臺(tái)州、?？?、北海等城市。 沖積洪積平原：北京、許昌、濮陽(yáng)、開(kāi)封、商丘、洛陽(yáng)、安陽(yáng)；濟(jì)寧、阜陽(yáng)等城市。 河谷平原和山間盆地：西安、太原、大同、榆次、臨汾、昆明福州等城市 。,世界上最早發(fā)現(xiàn)地面沉降：1898年在日本新瀉； 有50多個(gè)地區(qū)的地面沉降量達(dá)到了10m（墨西哥、日本、美國(guó)等）,中國(guó)最早發(fā)現(xiàn)地面沉降：1921年上海； 總沉降面積達(dá)5萬(wàn)多km2； 最大沉降量3.14

16、m（天津塘沽區(qū)）,時(shí)間累進(jìn)性,長(zhǎng)江三角洲典型城市地面沉降發(fā)展歷時(shí)曲線(xiàn),過(guò)程漸變性,錫西地區(qū)石塘灣鎮(zhèn)歷年地面沉降圖,成因復(fù)雜性,影響因素多 構(gòu)造沉降：新構(gòu)造沉降、斷裂活動(dòng) 軟土層次固結(jié)變形沉降 排水固結(jié)變形沉降 工程加荷引起承載土體固結(jié)變形沉降 復(fù)合性強(qiáng) 二種、三種或四種因素疊加，綜合作用,后果不可逆性,粘性土釋水壓密時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化，即使孔隙水壓力恢復(fù)，粘性土仍保持壓密狀態(tài)，發(fā)生塑性變形。 當(dāng)?shù)叵滤怀掷m(xù)下降，含水層附加應(yīng)力增加至其前期固結(jié)壓力時(shí)，含水層通過(guò)顆粒間的明顯滑動(dòng)與滾動(dòng)來(lái)調(diào)整含水層顆粒骨架而逐漸形成新的應(yīng)力平衡。當(dāng)含水層附加應(yīng)力超過(guò)其的前期固結(jié)壓力時(shí)，也將呈現(xiàn)塑性變形特征

17、。 地面沉降造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失是不可挽回的。,59,六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià),地質(zhì)環(huán)境條件； 人類(lèi)工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的方式、強(qiáng)度； 地面沉降現(xiàn)狀與發(fā)生發(fā)展歷史； 分析預(yù)測(cè)沉降發(fā)展趨勢(shì)及可能的成災(zāi)范圍； 了解地面沉降勘查、監(jiān)測(cè)和防治現(xiàn)狀（人工回灌、控制地下水開(kāi)采量等措施）及效果，提出預(yù)防與控制地面沉降的建議。,60,平原區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件,地質(zhì)構(gòu)造：新構(gòu)造沉降、活動(dòng)斷裂； 地形地貌：濱海平原、三角洲平原、沖積海積平原、沖積湖積平原、沖積洪積平原前緣、山間盆地的地表形態(tài)及高程變化、水系分布及流向、湖沼水域面積及其變化； 松散沉積層厚度、巖性、垂向組合； 各土體（重點(diǎn)是軟弱壓縮層）的分布及其工程地質(zhì)特征； 含

18、水層的分布、厚度、補(bǔ)給條件。,六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià),61,人類(lèi)工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的方式、強(qiáng)度,地下水、油氣資源的開(kāi)采利用現(xiàn)狀； 地下水水位降低及影響范圍； 城市建設(shè)（路、橋、高層建筑、地下工程等）對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響程度、施工中和竣工后出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。,六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià),62,地面沉降現(xiàn)狀與發(fā)生發(fā)展歷史,地面沉降區(qū)沉降發(fā)生時(shí)間、分布范圍、形狀、面積及累計(jì)沉降量、歷年變化與沉降速率的調(diào)查與分析； 地面沉降影響因素分析； 地面沉降造成的直接與間接經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估。,六、地面沉降的調(diào)查與評(píng)價(jià),63,實(shí)例介紹,長(zhǎng)江三角洲（長(zhǎng)江以南）地下水資源與地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)（1：25萬(wàn)） 南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所 江蘇

19、省地質(zhì)調(diào)查研究院 上海市地質(zhì)調(diào)查研究院 浙江省地質(zhì)調(diào)查研究院,江蘇省,浙江省,總面積30340km2 ，海拔高度35m, 環(huán)太湖地帶12m，沿江68m,65,長(zhǎng)江三角洲平原第四紀(jì)地質(zhì)特征 厚度大，變化迅速 第四系厚度160210米，自西向東、自南向北厚度增大；上海浦東第四系厚度250米左右；蘇錫常地區(qū)第四系相對(duì)較薄，厚度變化大，第四系厚度100200米，地下潛山分布區(qū)僅6080米。 成因類(lèi)型多，沉積相變快 海相、海陸過(guò)渡相、沖積相、沖洪積相、湖相和湖沼相 歷經(jīng)破壞，難以對(duì)比 經(jīng)歷了長(zhǎng)江大沉積、大破壞的形成過(guò)程，保留下來(lái)的第四系已非連續(xù)沉積，加大了建立第四紀(jì)地層層序、進(jìn)行區(qū)域第四系劃分對(duì)比的難度

20、。,地質(zhì)環(huán)境條件調(diào)查,66,充分收集、分析區(qū)內(nèi)鉆孔資料、物探資料； 有針對(duì)性地部署了6個(gè)第四系綜合測(cè)試孔，系統(tǒng)采集了古地磁測(cè)試、孢粉、微體古生物分析、14C測(cè)年、ESR測(cè)年、熱釋光測(cè)年、粒度分析、重礦物、碳酸鹽等樣品，建立了依據(jù)較充分的第四系基準(zhǔn)孔。 由多個(gè)基準(zhǔn)孔帶動(dòng)區(qū)內(nèi)各類(lèi)鉆孔第四紀(jì)地層的劃分和對(duì)比。 在對(duì)第四系沉積結(jié)構(gòu)新認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了區(qū)內(nèi)含水層組的劃分和對(duì)比，確定地下水資源評(píng)價(jià)的邊界條件。,技術(shù)路線(xiàn),67,基巖構(gòu)造模型基巖起伏面,69,地面沉降現(xiàn)狀與發(fā)生發(fā)展歷史調(diào)查、分析,地面沉降跡象及損失調(diào)查訪(fǎng)問(wèn)。 井管拔高、海水倒灌，河（渠）水倒流、港口、碼頭或堤岸失效加高、橋梁凈空減少、

21、城市排水不暢、河流泄洪能力降低、建筑物破壞、農(nóng)田受淹、一次降水過(guò)程地面積水范圍等。,以5年為間隔進(jìn)行上海市水準(zhǔn)復(fù)測(cè)，全面掌握了地面沉降的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。,上海市一九九六二一年累積地面沉降圖,蘇錫常地區(qū)2002年 地面沉降速率圖,蘇錫常地區(qū)至2002年 地面累計(jì)沉降量等值線(xiàn)圖,72,長(zhǎng)江三角洲地區(qū)地面沉降發(fā)生發(fā)展及現(xiàn)狀,累積沉降量200-600mm的沉降面積約4650 km2； 0.6-1.0m的沉降面積約1350km2； 1.01.4m的沉降面積約300 km2； 1.41.8m的沉降面積約30 km2； 大于1.8m的沉降面積約6.5 km2。,73,地下水超量開(kāi)采是長(zhǎng)江三角洲區(qū)域地面沉降的

22、主要影響因素（上海市區(qū)90年代占70%）。 地面沉降隨地下水的開(kāi)采而持續(xù)發(fā)展 年內(nèi)沉降量隨地下水位的升降而變化 地面沉降速率受地下水位控制,地面沉降影響因素分析,大規(guī)模城市建設(shè)、建筑物荷載是長(zhǎng)江三角洲城市局部地區(qū)地面沉降的重要影響因素（上海市區(qū)90年代占30%）。 代表性高層建筑與所在地區(qū)對(duì)比 典型區(qū)對(duì)比,74,地質(zhì)環(huán)境是區(qū)域地面沉降重要的內(nèi)在因素,地面沉降影響因素分析,松散沉積層厚度 巖性松散沉積層垂向組合 含水層補(bǔ)排條件,75,六、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè),區(qū)域地面沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)： 水準(zhǔn)測(cè)量；GPS測(cè)量；InSAR技術(shù) 地面沉降分層動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)： 基巖標(biāo)、分層標(biāo) 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)： 監(jiān)測(cè)控制中心+通信

23、網(wǎng)絡(luò)+現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng),地面沉降的監(jiān)測(cè),76,上海市區(qū)一等水準(zhǔn)網(wǎng)示意圖,基巖標(biāo)剖面圖,80,地面沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè),（1） 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成,七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè),81,（2）數(shù)據(jù)自動(dòng)采集及處理,七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè),7、地面沉降的監(jiān)測(cè),84,統(tǒng)計(jì)模型 傳統(tǒng)的理論模型 數(shù)值方法,七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè),地面沉降的預(yù)測(cè),85,這種方法適用于已長(zhǎng)期地面沉降及地下水位詳細(xì)觀(guān)測(cè)資料的地區(qū)。由于大量開(kāi)采地下水（油、氣）引起地下水位（油、氣壓）持續(xù)下降，進(jìn)而引起介質(zhì)失水壓密是地面沉降的根本原因。所以可利用地下水開(kāi)采量或地下水水位與地面沉降量的資料，建立兩者之間的回歸方程。 例如：根據(jù)天津市資料，

24、可得 S =28.13 +0.0067Q 式中：S為地面累計(jì)沉降量；Q為累計(jì)開(kāi)采量。 又如，根據(jù)上海市資料，得： S = B0 + B1h +B2D +B3H 式中：B0、B1、B2、B3為回歸系數(shù)；h為水位變幅；D為水位作用天數(shù)；H為該水作用期間平均水位。,統(tǒng)計(jì)模型,七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè),86,統(tǒng)計(jì)模型優(yōu)缺點(diǎn),如果建立SQ或Sh的回歸方程，即可根據(jù)未來(lái)的開(kāi)采計(jì)劃推算地面沉降量的值。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單明了，適用范圍廣。只要把主要的影響因素考慮進(jìn)去，可以不考慮復(fù)雜的物理過(guò)程。但該方法有很大的弱點(diǎn)，從理論上講，不能對(duì)機(jī)理有更深刻的了解。,七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè),87,傳統(tǒng)的理論模型,這類(lèi)

25、模型主要是根據(jù)土力學(xué)固結(jié)理論的基本原理，對(duì)在某一特定抽水條件下，各巖性層對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力增量，分別計(jì)算器壓縮變形量，然后累加，計(jì)算地面沉降量。,（1）砂礫質(zhì)土的變形量計(jì)算 （2）粘性土層的變形量計(jì)算 （3）地表某一地點(diǎn)的累計(jì)計(jì)算量,七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè),88,（1）砂礫質(zhì)土的變形量計(jì)算 對(duì)砂礫質(zhì)土層可按彈性理論處理，其變形可在短時(shí)間內(nèi)完成。 S =(B*)/E 式中：S為變形增量；B為該層的初始厚度；E為平均的變形模量；唯有效應(yīng)力增量。 具體的計(jì)算公式為： S =(w*g*h)/Es*B 式中：S為變形增量（cm）；h為水頭變化值（m）；w為水的密度（t/m3）；g為重力加速度(9.81m/s2)；B為砂礫層的初始厚度（m）；Es為砂礫質(zhì)土的變形模量，抽水時(shí)，Es= 1/a0為壓縮系數(shù)，停抽或回灌時(shí)，地層回彈，Es= 1/as，as為回彈系數(shù)。,七、地面沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè),89,（2）粘性土層的變形量計(jì)算 粘性土的變形量可采用線(xiàn)性公式