地面沉降研究及其防治
地面沉降的类型及其防治途径
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木渎
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浙江杭州西湖水文地质与海水面变化示意图 （*> M@BJ>， "8NN） &—地下岩溶现象； 3—地下岩溶水流向； N—第四纪地层；
"—非碳酸盐岩； !—碳酸盐岩； #—岩溶洞穴与通道； $—岩溶泉； %—岩溶塌陷； — —距今 "%444 年时海面； — —距今 %444 5 3444 年时高海面； — —西湖水位； O— 0— P— )—现代海面。
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人类活动诱发与加剧地面沉降
地壳运动结果。必然使一些地带产生地面沉降， 这种沉降是区域性的。
但是， 人类活动特别集中于平坦的盆地或平原地带， 而这些地带还是由于自 然沉降过程中而形成具有松散第四纪地层沉积的地带。这些地带在自然演 化过程中， 仍发生着松散地层的压实与固结的过程， 因而也存在着沉降现象 的发生。人类集中居住在这松散沉积物的平原、 三角洲、 大盆地， 也就会加剧 与诱发地面沉积降的发生与发展。人类诱发的地面沉降现象， 有多种类型。 !!" 开采地下水资源诱发沉降类型 人口密集居住在大的平原、 盆地、 三角洲上， 相对有较好的生存条件， 其 中之一是有大的河流通过， 在较厚的松散地层中， 又多有地下水资源可开 采。也因易于过量开采， 而加剧地面沉降现象的发生。 世界上发生地面沉降的国家是很多的， 其中主要的有美国、 墨西哥、 委 内瑞拉、 巴西、 日本、 泰国、 澳大利亚、 中国、 意大利、 英国、 法国、 西班牙、 俄罗 斯、 匈牙利、 南斯拉夫等国家。 我国发生地面沉降的城市近百个， 主要有上海、 北京、 天津、 太原、 西安、 石家庄、 无锡、 镇江、 苏州、 杭州、 宁波、 嘉兴、 徐州、 德州、 洛阳、 开封、 等城市。 国内外大城市产生地面沉降， 都是与过量开采地下水有关。最大沉降 量在 美 国 加 州 圣 毕 金 流 域 可 达 " ! #$ 以 上， 墨 西 哥 城 达 % ! #$ （纪 万 斌， 。我国台湾岛西部为滨海平原， 总面积有 &&)))*$+ ， 但是由于过量开 &’’(） 采地下水， 造成地面沉降的地带已达 +))) , -))) 多 *$+ ， 我们于 &’’( 年在台 湾时就已观察到在地面沉降的多种现象。美国加州圣华金流域发生地面沉 墨西哥城沉降面积 %#)) 多 *$+ ， 我国天津地区沉降面 降的面积达 ’)))*$+ ， 积也达到 %))) 多 *$+ 。 应当说， 人类活动特别是开采地下水诱发地面沉降现象， 在国内外都是 在不断地发展。而且其发展趋势是， 将多个城市的沉降带相御接而形成区 域性的地面沉降。我国台湾西部海岸滨海平原是这种情况， 长江三角洲的 上海、 无锡、 苏州、 常州， 也是逐渐相连而成为大的沉降带。 这片地区在晚石炭世时为东南浅海， 后海水逐渐变浅， 相应产生沉积上 升， 早三叠世时又海进成为下杨子海， 中三叠世后逐渐上升， 至早侏罗世时，
地面沉降监测与防治技术规程
地面沉降监测与防治技术规程
地面沉降监测与防治技术规程是为了监测和防治地面沉降问题而制定的一套技术标准和规范。
该规程包括了监测和测量地面沉降的方法和技术，以及预测、评估和预防地面沉降的技术措施。
地面沉降是指地表或地下土层下沉或下降的现象。
它可能是由于地下水开采、土地开发、地下工程施工、地震等原因引起的。
地面沉降会给建筑物、交通运输、水利设施等基础设施造成损害和影响，因此对地面沉降进行监测和防治是非常重要的。
地面沉降监测与防治技术规程主要包括以下内容：
1. 地面沉降监测方法：包括测量点的选择和布设、测量仪器和设备的选择和使用、测量数据的处理和分析等。
2. 地面沉降预测和评估方法：通过历史数据和模型推算等方法，对未来地面沉降进行预测和评估，以便采取相应的防治措施。
3. 地面沉降防治技术：包括基础设施的设计和施工、地下水管理、土壤处理等措施，以减轻地面沉降的影响或防止地面沉降的发生。
4. 地面沉降监测与防治管理：包括监测数据的管理和维护、防治措施的执行和
监督等管理方面的内容。
地面沉降监测与防治技术规程的制定和实施，有助于提高地面沉降问题的预测和评估能力，确保基础设施的安全和可持续发展。
同时，它也为相关部门和企业提供了技术指导和操作规范，以保障公共安全和环境保护。
地面沉降地质灾害的特征、成因机制和防治措施
知识点22：地面沉降地质灾害的特征、成因机制和防治措施[P1]同学们，今天，我们的微课题目为地面沉降地质灾害的分布特征、成因机制和防治措施。
[P2]地面沉降又称为地面下沉或地陷。
它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动（或工程地质现象）。
[P3]据统计，目前世界上已有150多个国家和地区发生地面沉降，如美国、中国、日本、墨西哥、意大利、泰国、英国、俄罗斯、委内瑞拉、荷兰、越南、匈牙利、德国、印度尼西亚、新西兰、比利时、南非等。
[P4]下面我们从三个方面进行介绍，一是我国地面沉降地质灾害的分布特点，二是地面沉降地质灾害的形成机制，三是地面沉降地质灾害的防治措施。
[P5]先讲第一个问题：我国地面沉降地质灾害的分布特点[P6]据专门勘查和区域地形变测量结果分析，目前我国发生地面沉降的城市大约有70个。
累计沉降量达2米以上的有上海、天津、台北、宜兰、嘉义等5个城市，1米～2米的有西安、太原、沧州、苏州、无锡等5个城市，0.5米～1.0米的有北京、保定、嘉兴、常州、衡水、阜阳等6个城市，小于0.5米或沉降量不详的有54个城市[P7]从区域分布看，地面沉降活动主要发生在我国东部地区――尤其以沿海城市和华北平原等地区最严重。
在该区域内，发生地面沉降的城市或地区有的孤立存在，有的则密集成群或断续相连，形成大面积的地面沉降（带）。
主要有下列6个区（带）。
1、下辽河平原的沈阳－营口沉降区。
2、北部黄淮海平原的天津－沧州－衡水－德州－滨州－东营－潍坊沉降区。
属我国沉降范围最广，沉降幅度最大的地区。
地面沉降与区域地下水位在空间和时间上同步发展。
中心区主要在渤海湾西岸的天津市区及外围的宁河、安次、南堡、塘沽、静海、大港、黄骅、沧州一带；其次是冀中平原的衡水、冀县、枣强及外围地区；再次是鲁北平原的德州－滨州－东营－滩坊地区。
3、南部黄淮海平原的徐州－滨州－东营－潍坊地区。
地面沉降、滑坡、岩溶塌陷灾害与防治
地面沉降的监测与预测
地面沉降趋势的预测 虽然地面沉降可导致房屋墙壁开裂、楼房因地基
下沉 而脱空和地表积水等灾害，但其发生、发展 过程比较缓 慢，属于种渐进险地质灾害，因此，对 地面沉降灾害只能预测其发展趋势。目前地面沉降 预测计算模型主要有两种： （i）基于释水压密理论的土水模型， （ⅱ）生命旋回模型。
除上述措施外，还应查清地下地质构造，对高层建筑 物的地基进行防沉降处理。在已发生区域性地面沉降的地 区，为减轻海水倒罐和烘劳等灾害损失，还应采取加高固 防红堤，防潮提以及疏导河道，兴建排涝工程等措施。
4.2 滑坡灾害防治
基本定义： 滑坡:是斜坡上的岩体或土体，在重力作用下，沿一定的 滑动面整体下滑的现象。
地面沉降的原因：
（2）人为因素引起的地面沉降：
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；
大面积地面堆载引起的地面沉降；
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。
3
15 4
13
10
7
1
6 5
(a)平面
(b)剖面
滑坡要素平剖面示意图 1.滑坡体；2.滑坡周界；3.滑坡壁；4.滑坡台阶；5.滑动面
（带）；6.滑坡床；7.滑坡舌；8.主滑线；9.拉张裂缝；10. 主裂缝；11.剪切裂缝；12.羽毛状裂缝；13.鼓张裂缝；14.扇 形张裂缝；15.封闭洼地（滑坡湖）
（l）大型河流三角洲及沿海平原区 这些地区的地面沉降首先从城市地下水开采中心开始
地面沉降的解决措施
《地面沉降的解决措施》地面沉降，作为一种严重的地质灾害现象，给人类社会的发展和经济建设带来了诸多严峻挑战。
它不仅会导致建筑物、道路等基础设施的损坏，危及人民的生命财产安全，还会对城市的可持续发展造成深远影响。
探寻有效的解决措施，对于应对地面沉降问题、保障社会稳定和经济发展具有至关重要的意义。
一、地面沉降的成因分析要有效地解决地面沉降问题，首先必须深入了解其成因。
地面沉降的形成原因较为复杂，主要包括以下几个方面：1. 地下水过度开采地下水是地面沉降的主要诱因之一。
随着城市的发展和人口的增加，对水资源的需求不断增大，导致大量地下水被开采。
过量开采地下水会引起地下水位的持续下降，土层中的孔隙压力减小，土层发生压缩，从而引发地面沉降。
2. 工程建设活动大规模的工程建设活动，如地铁施工、建筑物基础开挖、大型桥梁建设等，会对地下土体产生扰动，改变土体的应力状态，引起土体的沉降。
特别是在软弱土层分布地区，工程建设活动更容易引发地面沉降。
3. 开采石油、天然气等矿产资源石油、天然气等矿产资源的开采过程中，会抽取大量的地下流体，导致地下水位下降和地层压力变化，进而引发地面沉降。
4. 地质构造因素某些地区存在特殊的地质构造条件，如松散沉积层、深厚软土层等，这些地质因素本身就容易导致地面沉降的发生。
二、地面沉降的危害地面沉降所带来的危害是多方面的、严重的：1. 建筑物和基础设施损坏地面沉降会使建筑物出现不均匀沉降，导致墙体开裂、屋顶漏水、地下室进水等问题，严重影响建筑物的使用功能和安全性。
道路、桥梁等基础设施也会因地面沉降而出现变形、开裂，缩短其使用寿命，增加维护成本，甚至影响交通的正常运行。
2. 水资源供需矛盾加剧地面沉降会导致地下水位下降，影响水资源的开采和利用。
原本充足的地下水供应可能变得紧张，加剧水资源的供需矛盾，给城市的供水安全带来隐患。
3. 生态环境恶化地面沉降会改变地表水系的分布和流向，导致河流改道、湖泊萎缩等现象，破坏生态平衡。
地面沉降处理
地面沉降处理地面沉降是指地基的沉降运动，能够引起地面的沉降变形、塌陷和沉陷，继而对建筑物造成破坏。
地面沉降是一个严重的环境问题，它可以对房屋和其他建筑物造成严重的损害，甚至会影响地面沉降地区的社会发展。
在中国，随着经济的发展，地面沉降变得越来越严重。
因此，针对地面沉降问题，必须推行有效的处理措施。
面对地面沉降，采取有效的处理措施分为三个步骤：一是防治，二是调查，三是整治。
第一步是防治，做好防治措施是解决地面沉降问题的前提。
在施工过程中，必须严格控制施工影响范围，减少地面沉降的发生，为了防止地基沉降，施工设计需要考虑地基沉降预防措施，建议在现有施工场地初步调查地质情况，明确施工过程中需要采取的技术措施，以防止或减少地面沉降的发生。
第二步是调查，在施工前要经过充分的调查，以确定地基的沉降情况。
调查的目的是收集地面沉降现象的相关数据，确定沉降程度，以便进行有效的处理。
调查应包括室外摄影、多年剖面、地下水条件、地表沉降和空间水平位移等项目。
第三步是整治。
整治沉降现象的措施有很多，具体可以分为顶层维护技术、支撑结构技术和防压结构技术等。
顶层维护技术是把施工过程中发生的地面沉降现象，通过再注浆的形式，将整个地基的沉降整体补平，以达到地面沉降彻底消除的目的。
支撑结构技术是通过支撑结构，来抵消地基发生沉降的影响，从而达到防止建筑物沉降的目的。
防压结构技术是通过安装防压结构，来控制地基发生沉降的惯性力，从而抑制地面沉降幅度，避免房屋发生塌陷和沉陷，同时维护地面整体的平整度。
另外，地面沉降处理还应该考虑到临时土质加固的技术，可以进行临时的土质改良，以达到减弱地基沉降的目的。
总之，为了解决地面沉降问题，应采取有效的处理措施，三个步骤：防治、调查和整治，应按照地基沉降情况和施工安全要求，采取相应的技术措施，将地面沉降彻底处理掉。
地面沉降的处理不仅要识别问题的症结所在，还要基于定量分析，对地基沉降影响了的建筑采取合理的处理建议，以保证建筑物的安全。
地面沉降
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。
地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷
2. 非构造成因
不同地区由于其地质结构与影响因素不同，导致其地 面沉降的范围与沉降速率不同。一般而言，地面沉降 的面积较大，沉降速率多在80mm/a以上。
二、分布特征
分布：平原、盆地的大城市和油气开发区 沉降速度：几～几十厘米/年。 沉降量：几米～近十米。
我国的地面沉降区
大型河流三角洲及沿海平原区（上海、天津、 沧州等） 小型河流三角洲区（福州、湛江、宁波等） 山前冲洪积扇及倾斜平原区（北京、保定、郑 州等） 山间盆地和河流区（西安、太原、运城等）
北京市的地面沉降（最大速率）：
1966年以前：缓慢形成，2～5mm/a。 1966～1973年，加速，10mm/a。 1973～1981年，快速发展，50mm/a。 1981年以后，下沉减缓，29mm/a。 1966年地下水开采量增加，70年代中期猛增。
2. 地下油气开采
开采油气造成地下压力亏损，引起地 面沉降。
三、形成机制
（一）形成的地质条件 （a）松软的第四纪沉积物 黏土 粉砂质黏土 黏土质粉砂 粉砂 细砂 粗砂 砾石 （b）新构造运动的沉降区
地面沉降的地质环境
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：临海式 断陷盆地；内陆 式断陷盆地
（二）地面沉降的致因
如加州的长滩市的地面沉降量达9 米。我国的大庆、胜利油田都出现地 面沉降。
3. 人类工程
地面建筑物增多，负荷过重。 地下隧道 如意大利的比萨斜塔：
1173～1185年，建 至3层，塔发生倾斜。 1274～1284年，建 至7层，塔斜增加。 1350年，塔建成， 塔顶偏离中心1.5m。
4. 新构造运动、火山喷发
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地面沉降研究及其防治
摘要：地面沉降是城市主要地质灾害之一，主要是在自然和人为因素作用下,由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种区域性的缓变地质灾害,成灾慢,但损失大,不易治理。
随着中国城市化进程的加快, 地面沉降规模扩大, 危害加剧。
本文主要介绍了国内外地面沉降的现状、引起沉降的原因、地面沉降的机理和地面沉降灾害防治措施。
关键字：地质灾害；地面沉降；地裂缝；地下水
Abstract: the ground subsidence is one of the city’s main geo logical hazards, mainly in the natural and artificial factors effect, because the surface soil crust and lead to regional ground elevation compression reduced a regional geological disasters of slowly, with slow, but the loss of large, is not easy to control. With the acceleration of China’s urbanization process, ground subsidence scale expanding and harm the worse. This paper mainly introduces the present situation of domestic and foreign land subsidence, cause, the cause of subsidence land subsidence mechanism and ground subsidence disaster prevention and control measures.
Key word: geological disasters; The ground settlement; To crack; groundwater
1 地面沉降概述
地面沉降是在自然和人为因素作用下,由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象,是一种不可补偿的永久性环境和资源损失。
地面沉降具有生成缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大等特点,是一种对资源利用、环境保护、经济发展、城市建设和人民生活构成威胁的地质灾害。
地面沉降是我国乃至世界范围较为普遍的地质灾害,对社会经济的可持续发展影响巨大。
我国的地面沉降主要出现在上海、天津、江苏、河北等17个省市的东、中部地区,沉降总面积超过7×104 km2 ,最大累计沉降量已达3 m,主要分布于长江三角洲、华北平原、松嫩平原和下辽河平原、汾渭河谷平原和一些山间盆地。
由于地面沉降，近几年来全国各地地裂缝和地面塌陷等地质灾害频频发生，有城市甚至被预言会在几十年后消失，防治地面沉降已经成为关系国计民生的迫切任务。
2 地面沉降的类型和特征
地面沉降按其成因可划分为五种类型：压实压密型、塌陷型、升降运动
型、有机质土变质型和软化型。
（1）土体压实压密型沉降, 表现为土层在垂向上收缩, 涉及范围广, 面积大, 沉降缓慢。
沉降区多产生在近代河流冲积、洪积平原区, 滨海大陆架的过渡区, 三面环山的断陷盆地。
（2）地面塌陷型沉降, 岩层中存在较大容积的洞穴和孔隙时, 顶板岩层常发生塌陷, 涉及面积相对较小, 但沉降突然迅速。
其主要形成环境有岩溶地貌单元区等。
（3）地面升降运动型沉降, 表现为地层作垂向升降运动，涉及范围广, 沉降缓慢。
其主要分布于构造活动带, 如板块接触带、洋壳与陆壳接触带、构造断裂带等。
我国喜马拉雅山弧形隆升带、唐古拉一川滇弧形带、昆仑一川西弧形带、祁连构造带、新疆断块、天山北缘断裂、南天山一兴都库什阿尔金断层、西昆仑北缘深断层、银川地堑兰州一宝鸡断层、渭河地堑一汾河雁行地堑系、营口一郊城一庐江断裂、冀中断陷、沧县隆起和太行山山前断裂等构造活动带, 均是发生升降运动型地面沉降的区域。
（4）有机质土变质型沉降, 表现为地层水疏干,有机质分解, 部分岩层缺失。
一般由较易分解的有机质组成的地层沉降较快（如美国含苔类泥炭的地层的地面沉降速度达到25.4~76.2mm/a）, 主要产生于沼泽相沉积地层组成的地貌单元区。
（5）地层软化型沉降, 表现为地层软化, 失去承重能力, 局部地面下陷，沉降涉及范围大小不等,沉降缓慢。
主要产生于近代河流相沉积、冰川沉积地层组成的地貌单位区和亚寒带、寒带冻土环境。
3 地面沉降现状
3.1 国外地面沉降现状
据统计,目前世界上已有60多个国家和地区发生地面沉降,包括美国、中国、日本、墨西哥、意大利、泰国、英国、俄罗斯、委内瑞拉、荷兰、越南、匈牙利、德国、印度尼西亚、新西兰、比利时、南非等。
现有文献资料表明,1891年墨西哥城最早记录地面沉降现象,但当时由于地面沉降量不大,危害也不明显,所以没有引起人们的重视。
到目前为止，其平均沉降量达到0. 3 cm/ a ,最大累计沉降量超过7. 5 m ,有的地区甚至超过15 m。
日本于1898 年在新泻县最早发生地面沉降,至1958年地面沉降速率达530mm/ a ,1952 - 1956 年期间新泻是日本地面沉降最严重的地区。
日本出现严重地面沉降的城市或地区还有东京、大阪和佐贺县平原以及名古屋、川崎、山口、尼崎及西宫等。
上个世纪意大利的Ravenna地区发生了大面积的地面沉降。
起初沉降不大,每年数毫米;第二次世界大战后,由于过度抽取地下水,以每年110mm的沉降量剧增。
美国于1922年最早在加州萨克拉门托SanJoaquin流域发现沉降,1920 - 1969 年地下水位下降达137 m ,累积地面沉降达2. 6 m ,影响范围9100km2 。
至20世纪70年代初期,美国已有37个州因开采地下流体而产生的不同程度的地面沉降现象;至1995年,美国50个州均有地面沉降发生。
3.2 国内地面沉降现状
20世纪20年代初,中国最早在上海和天津市区发现地面沉降灾害,至20世纪60年代两地地面沉降灾害已十分严重。
20世纪70年代,长江三角洲主要城市及平原区、天津市平原区、华北平原东部地区相继产生地面沉降;80年代以来,中小城市和农村地区地下水开采利用量大幅度增加,地面沉降范围也由此从城市向农村扩展,在城市上连片发展。
同时地面沉降地区伴生的地裂缝和地面塌陷频频发生。
自1921年上海市区最早发现地面沉降以来,至今中国已有90多个城市和地区发生不同程度的地面沉降,到2011年沉降面积达123 885 km2。
国土资源部、水利部等十多部委联合编制的2011年至2020年全国地面沉降防治规划近日获得国务院批准，规划指出，全国发生地面沉降灾害的城市已超过50个，地面沉降最严重的的区域主要有三大片区，一个是长江三角洲地区，包括浙江、江苏和上海；一个是华北地区；还有一个就是陕西和西安的汾渭地区。
其中华北平原区地面沉降量超过200毫米的范围，达到6万4千平方公里，占整个华北地区的46%左右，而长江三角洲地区如果再不采取有效的防治措施，到2050年将有可能桑田变沧海。