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1、地面变形地质灾害地面沉降第一页，共六十二页。地面变形地质灾害地面沉降第二页，共六十二页。1. 概述2. 类型3. 分布规律4. 地面沉降第三页，共六十二页。一、概述地面变形地质灾害的定义广义：指因内、外动力地质作用和人类活动而使地面形态发生变形破坏，造成经济损失和（或）人员伤亡的现象和过程。 如，构造运动引起的山地台升和盆地下沉；抽取地下水、开采地下矿产等人类活动造成的地裂缝、地面沉降和塌陷等。狭义：指地面沉降、地裂缝和地面塌陷地面沉降、地裂缝和地面塌陷等以地面垂直变形破坏或地面标高改变为主的地质灾害。第四页，共六十二页。地面沉降-塌陷第五页，共六十二页。马路塌陷，还有的人被热水活活烫死第六页
2、，共六十二页。山西构造地裂缝-平原，不是滑坡的张裂隙。第七页，共六十二页。二、地面变形地质灾害的类型二、地面变形地质灾害的类型1.按地面变形的形式分类l 地面沉降逐步的l 地面塌陷突然的l 地裂缝l 渗透变形渗透变形l l 特殊岩土胀缩变形黄土湿陷性，膨胀土等。黄土湿陷性，膨胀土等。第八页，共六十二页。地地 面面 沉沉 降降第九页，共六十二页。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、地面沉降的防治第十页，共六十二页。一、概述1、定义地面沉降：发生在较大面积的地表高程降低、地面舒缓变形的
3、现象和持续过程。第十一页，共六十二页。2、成因类型（1）自然因素）自然因素u构造升降运动构造升降运动u地震地震u火山活动火山活动u地面加载地面加载（2）人为因素）人为因素u开采地下水开采地下水、油气资源油气资源u地面加载地面加载形成的地面沉降范围大、速率小形成的地面沉降范围小、速率和幅度较大归属于地壳形变或构造运动的范畴，作为自然动力现象加以研究归属于地质灾害现象进行研究和防治第十二页，共六十二页。构造运动引起的地面沉降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。
4、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 第十三页，共六十二页。地面加载引起的地面沉降地面加载引起的地面沉降自然原因：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第十四页，共六十二页。二、我国地面沉降现状 到到20032003年年地地面面沉沉降降面面积积已已达达到到93,855km93,855km2 2，形形成成长长三三角角、华华北
5、北平平原原、和和汾汾渭渭盆盆地地等等地地面面沉沉降降灾灾害害严严重区。重区。第十五页，共六十二页。泾渭分明渭水是黄河最大的支流，泾水又是渭河的支流，现在已经分不清楚那条河流的清与浊了，渭水是黄河最大的支流，泾水又是渭河的支流，现在已经分不清楚那条河流的清与浊了，同流合污了。同流合污了。 第十六页，共六十二页。长江浊黄，汉江碧绿长江浊黄，汉江碧绿 第十七页，共六十二页。华北平原地面沉降等值线图第十八页，共六十二页。三、地面沉降的危害1.地面标高损失，地表积水，放泄洪能力下降曼谷洪水泛滥的原因 “除了气候，就是地面沉降闹的，海水回灌进曼谷了，前几天，邢台强调自己地势低，污染物也容易聚集 2.标高降
6、低，海平面升高，双重因素，海水倒灌，桑田变沧海了。3.地下管线扭曲断裂，天然气泄漏，自来水管泄漏。次生灾害很多。第十九页，共六十二页。4.桥梁净空减小，影响通航5.农村积水，农作物减产。6.高程资料失效。7.房屋下沉，花钱买一楼，过几年变成地下室了。8.桩基础负摩擦，降低桩承载力-以后以后基础工程基础工程详细讲详细讲不均匀沉降危害更大，造成房屋倾斜、开裂、倒塌。第二十页，共六十二页。建筑物受损地面不均匀沉降错断供水管道第二十一页，共六十二页。四、地面沉降的成因机制四、地面沉降的成因机制uu1 1 1 1、饱水多孔介质的失水压密原理饱水多孔介质的失水压密原理uu （1 1）抽水条件、地面加载条件
7、下压密）抽水条件、地面加载条件下压密uu2 2、不同类型岩土失水压密特点不同类型岩土失水压密特点uu （1 1）砂砾质含水层失水压密特点）砂砾质含水层失水压密特点uu （2 2）粘性土的失水压密特点）粘性土的失水压密特点uu3 3、地面沉降的产生条件地面沉降的产生条件第二十二页，共六十二页。土力学p90-板书一下板书一下地面原水位下降后水位第二十三页，共六十二页。u2 2、不同类型岩土失水压密特点、不同类型岩土失水压密特点（1）砂砾质含水层失水压密特点（做含水率实验时讲过，沙子孔隙度小，但孔隙大，亲水矿物含量低，持水性差，要求取样粘性土510g，砂性土2030g ） 砂砾质含水层一旦被抽汲，释
8、水快，压力传递快，压密作用显现得快，地面可在较短时间内出现沉降，即滞后时间短，延迟效应不明显； 第二十四页，共六十二页。由于砂砾质含水层本身的孔隙度较小，可供压密的空间小，所以，地面总沉降量较小；-天天然砂层一般都比较密实然砂层一般都比较密实 砂砾质含水层颗粒间为硬连接，失水和充水能够以可逆方式进行，形成的地面沉降具有弹性变形的特点，抽水时，地面下沉，水位恢复时，又可回弹。-基坑回弹，所以基坑开挖后要尽基坑回弹，所以基坑开挖后要尽快施工，否则，一是风吹日晒水泡，而是回弹使得建筑物沉降大，土的性质，大快施工，否则，一是风吹日晒水泡，而是回弹使得建筑物沉降大，土的性质，大家学过压缩系数，回弹指数，
9、见土力学。家学过压缩系数，回弹指数，见土力学。第二十五页，共六十二页。（2）粘性土的失水压密特点 粘性土孔隙虽小，但孔隙度大，远远超过砂砾质土，粘性土一旦失水压密，可压缩空间大，能够产生较大的地面下沉量；-尤其是软土，如上海。 第二十六页，共六十二页。由于粘性土中的水主要是结合水，水压传递和应力消由于粘性土中的水主要是结合水，水压传递和应力消散慢，失压后需要相当长的时间才可建立新的压力平衡，散慢，失压后需要相当长的时间才可建立新的压力平衡，所以抽水对它的影响来得慢，即滞后时间长，延迟效应所以抽水对它的影响来得慢，即滞后时间长，延迟效应也十分明显，这就是为什么在许多粗细颗粒相迭置的地也十分明显，
10、这就是为什么在许多粗细颗粒相迭置的地下水分布区抽水时地面沉降不明显，水位恢复后，地面下水分布区抽水时地面沉降不明显，水位恢复后，地面沉降仍会持续发展的原因；沉降仍会持续发展的原因； 粘性土失水压密过程失去的水主要是结合水，骨架的压密是塑性变形，两者都是不可逆过程，所以，所造成的地面沉降大部分是永久性的。 -回弹很小回弹很小。第二十七页，共六十二页。4、地面沉降的产生条件(1) 厚层松散细粒土层的存在(2) 长期过量开采地下流体(3) 新构造运动的影响(4) 城市建设对地面沉降的影响第二十八页，共六十二页。五、地面沉降的时空特征五、地面沉降的时空特征五、地面沉降的时空特征五、地面沉降的时空特征
11、综合影响的结果导致地面沉降时空分布呈现复杂的局面，后面详细讲。 第二十九页，共六十二页。1 1、地面沉降的变形形式、地面沉降的变形形式u垂直位移u水平位移第三十页，共六十二页。（1）垂直位移）垂直位移 地面沉降以地层的垂直位移变形为主，并随各地点有效应力增量大小的不同而不同。 初始地形面初始地形面 垂直位移量的空间变化图规律性：由沉降中心向周边方向逐渐减小第三十一页，共六十二页。ABO垂直位移量由于垂直应变不均匀，在沉降区中心，两侧土体会向中心挤压，产生剪切破裂面，地面出现地裂缝。 第三十二页，共六十二页。 上海闵行区华漕地面沉降与地下水位变化发展趋势垂直位移量随着地下水位的降低而逐渐增大 第
12、三十三页，共六十二页。（2）水平位移 地面沉降垂直变形的过程中，土体也会形成侧向拉力，产生水平位移。与垂直位移相比，水平位移形成的变形量要小得多 第三十四页，共六十二页。2、地面沉降的影响因素及其对地面形变的作用（1）地层组合对地面沉降的影响作用u地层岩性u地层厚度u岩性组合 （2）抽水对地面沉降的影响u距抽水井远近的影响u抽水量的影响u 抽水方式第三十五页，共六十二页。（1）地层组合对地面沉降的影响作用 1）地层岩性的影响不同的地层岩性对地面沉降的影响规律性：砂砾层的压缩量小。第三十六页，共六十二页。2）地层厚度的影响 不同的地层岩性对地面沉降的影响规律性：粘性土的累积厚度越大，压缩总量越大
13、第三十七页，共六十二页。3）地层组合的影响规律性：在同等开采条件下，粘性土层数越多，沉降速率越大。不同的地层组合对地面沉降的影响第三十八页，共六十二页。 在某些情况下地下水开采漏斗区与地面沉降中心并不一致，还和岩性有关第三十九页，共六十二页。（2）抽水对地面沉降的影响作用 1）距抽水井远近的影响规律性：地层岩性组合相似时，地面沉降中心往往与地下水开采中心在位置上吻合一致。 距离抽水井远近对地面沉降的影响Q1第四十页，共六十二页。（2）抽水对地面沉降的影响作用 2）抽水量的影响规律性：抽水量越大，沉降量、沉降速率和沉降范围越大。 抽水量对地面沉降的影响Q2Q1Q1Q2第四十一页，共六十二页。3）
14、抽水方式的影响连续抽水，抽水量恒定，补给充沛连续抽水，抽水量恒定，补给不足 间断抽水，抽水量恒定 间断抽水，抽水量不定 e土体反复受压缩过程第四十二页，共六十二页。 4）开采布局的影响不同的开采布局对地面沉降的影响规律性：同样的开采量，集中布井方式产生的地面沉降量和危害比分散布井方式大。第四十三页，共六十二页。六、地面沉降的主要特点六、地面沉降的主要特点区域易发性区域易发性三大区，回忆时间累进性时间累进性- -上海上海1921年年过程渐变性- -累计才能显出，累计才能显出，但稍一留心，还是会发现许多细节：穿过城区但稍一留心，还是会发现许多细节：穿过城区的京沪铁路，由于地面沉降，铁轨下面需要年年
15、垫石，市区里，新修的街道路面要的京沪铁路，由于地面沉降，铁轨下面需要年年垫石，市区里，新修的街道路面要比旧马路高出一截，比旧马路高出一截，以以mmmm为单位统计，大家感受不强烈，生活中，别人的孩子长得快。有人为单位统计，大家感受不强烈，生活中，别人的孩子长得快。有人用温水煮青蛙比喻，都是文科人的杜撰，许多媒体都是迷信传播的帮凶，博眼球，而且有利可用温水煮青蛙比喻，都是文科人的杜撰，许多媒体都是迷信传播的帮凶，博眼球，而且有利可图，无知者无畏，而且，中国人清谈多，实验少，馒头哪层先熟，讨论了十万字。没一个做实图，无知者无畏，而且，中国人清谈多，实验少，馒头哪层先熟，讨论了十万字。没一个做实验的。
16、所以，大家还应该做好实验，比如，比重试验，验的。所以，大家还应该做好实验，比如，比重试验，15g15g土占的体积才土占的体积才6g6g左右，测水的左右，测水的质量时，稍微不注意，质量时，稍微不注意，1g1g误差对实验结果影响很大，大家计算的从误差对实验结果影响很大，大家计算的从2.2-2.92.2-2.9的都有，的都有，3.03.0以上的都让大家重做了，所以要特别仔细，另外，我自己也试验了一下，多加点土，以上的都让大家重做了，所以要特别仔细，另外，我自己也试验了一下，多加点土，50g50g，这样的话，这样的话1g1g误差对实验结果影响就小多了，当然，主要是大家不细心，大家知道误差对实验结果影响就小多了，当然，主要是大家不细心，大家知道1g1g水是多少吗？滴水是多少吗？滴管管5050滴，比重瓶那个圆柱形小嘴刚好滴，比重瓶那个圆柱形小嘴刚好1g1g。成因复杂性岩层，地下水，加载岩层，地下水，加载难以逆转性- -地面标高，地面标高，经济损失经济损失经济损失经济损失无力回天（地）无力回天（地）第四十四页，共六十二页。七、地面沉降的监测与预测七、地面沉降的监测与预测1.区域地面沉降监测技术l 精
