第3讲_地面沉降、地裂缝及其研究汇总
合集下载
西安地裂缝与地面沉降分析
２０ ０ ８年 １ ｉ月
地 下水
Ｇｒｕ ｄ ｗ ｔｒ ｏ ｎ ａｅ
第３ ０卷
第 ６期
Ｎ ｖ ２０ ｏ ．， ０ ８ Ｖｏ ． ０ Ｎ０． １３ ６
西 安 地 裂 缝 与地 面沉 降分 析
刘学 峰 邵 爱武 ，
（． １ 西北综合勘察设计研究 院 ， 陕西 西安 ７０ ０ ；． １０ ３２ 安徽省地球物理地球化学勘查技术 院 ， 安徽 合肥 ２０ ２ ） ３ ０ ２
［ 摘
要 ］ 西安城 区存 在 十 多条规模 不 一的 地裂缝 ， 裂缝 两侧 地 面存 在 不 同程度 的沉 降 。随 着地 地
面沉 降 的加剧 ， 周边 的建 筑物 、 市道 路 、 给 城 市政 管道 设 施 等 都 带 来 了不 同程 度 的 影 响 和破 坏 ， 城 市建 对 设 的发展 带来 了诸 多不利 因素 。 西安地 区地 裂缝 的发 育 和地 面沉 降 的加剧 ， 了西安 地 区的地 质 构 造 因 除
西安境 内 的海 拔 高 度 差 异 悬 殊 位 列 全 国 城 市 之 冠 。巍峨 的秦 岭 山地 与 坦 荡 的渭 河 平 原 界 限 分 明 ， 构 成 西 安市 的地 貌 主体 。渭 河 平原 海 拔 ４ ０～７ ０ ｍ， ０ ０ 其 中东 北 端 渭河 河 床 最 低处 海 拔 ３ ５／ｏ 主要 的 地貌 单 ４ Ｙ Ｉ 元北 为渭 河各 级 阶地 ， 为 产 、 河 各 级 阶 地 ， 为皂 东 灞 西 河各 级 阶地 ， 为 黄 土 梁 洼 及 东 南部 黄 土 塬 。西 安 城 南 市建 筑 主要建 于各 河流 阶地 及黄 土梁 洼 区 。 因抽 汲 地 下 水 造 成 的 地 面 沉 降 有 上 海 、 州 、 苏 无 锡、 常州 、 宁波 、 津 、 州 、 原 、 安 、 阳等 地 。西 天 沧 太 西 阜 安 是 因抽汲 地 下水 引发 地 裂缝 最 为 典 型 的地 区 。地裂 缝 是 西安 的 主要 城 市 地 质 灾 害 ， 育 于建 筑 物 密 集 的 发 西 安市 区及 近郊 ， 上世 纪 ６ ０年 代 以来 的长 期 工 业及 生 产 生 活用 水 造 成 了建 筑 物 及 城 市 设 施 不 同程 度 的 破 坏 。如 ： 表破 裂 、 道 错 断或 变 形 、 筑 物 开裂 等 ， 地 管 建 给 城 市建 设带 来 了严重 的危 害 。
地 下水
Ｇｒｕ ｄ ｗ ｔｒ ｏ ｎ ａｅ
第３ ０卷
第 ６期
Ｎ ｖ ２０ ｏ ．， ０ ８ Ｖｏ ． ０ Ｎ０． １３ ６
西 安 地 裂 缝 与地 面沉 降分 析
刘学 峰 邵 爱武 ，
（． １ 西北综合勘察设计研究 院 ， 陕西 西安 ７０ ０ ；． １０ ３２ 安徽省地球物理地球化学勘查技术 院 ， 安徽 合肥 ２０ ２ ） ３ ０ ２
［ 摘
要 ］ 西安城 区存 在 十 多条规模 不 一的 地裂缝 ， 裂缝 两侧 地 面存 在 不 同程度 的沉 降 。随 着地 地
面沉 降 的加剧 ， 周边 的建 筑物 、 市道 路 、 给 城 市政 管道 设 施 等 都 带 来 了不 同程 度 的 影 响 和破 坏 ， 城 市建 对 设 的发展 带来 了诸 多不利 因素 。 西安地 区地 裂缝 的发 育 和地 面沉 降 的加剧 ， 了西安 地 区的地 质 构 造 因 除
西安境 内 的海 拔 高 度 差 异 悬 殊 位 列 全 国 城 市 之 冠 。巍峨 的秦 岭 山地 与 坦 荡 的渭 河 平 原 界 限 分 明 ， 构 成 西 安市 的地 貌 主体 。渭 河 平原 海 拔 ４ ０～７ ０ ｍ， ０ ０ 其 中东 北 端 渭河 河 床 最 低处 海 拔 ３ ５／ｏ 主要 的 地貌 单 ４ Ｙ Ｉ 元北 为渭 河各 级 阶地 ， 为 产 、 河 各 级 阶 地 ， 为皂 东 灞 西 河各 级 阶地 ， 为 黄 土 梁 洼 及 东 南部 黄 土 塬 。西 安 城 南 市建 筑 主要建 于各 河流 阶地 及黄 土梁 洼 区 。 因抽 汲 地 下 水 造 成 的 地 面 沉 降 有 上 海 、 州 、 苏 无 锡、 常州 、 宁波 、 津 、 州 、 原 、 安 、 阳等 地 。西 天 沧 太 西 阜 安 是 因抽汲 地 下水 引发 地 裂缝 最 为 典 型 的地 区 。地裂 缝 是 西安 的 主要 城 市 地 质 灾 害 ， 育 于建 筑 物 密 集 的 发 西 安市 区及 近郊 ， 上世 纪 ６ ０年 代 以来 的长 期 工 业及 生 产 生 活用 水 造 成 了建 筑 物 及 城 市 设 施 不 同程 度 的 破 坏 。如 ： 表破 裂 、 道 错 断或 变 形 、 筑 物 开裂 等 ， 地 管 建 给 城 市建 设带 来 了严重 的危 害 。
地质灾害综合讲解地面塌陷、地面沉降以及地裂缝
广西玉林莲塘塌陷
桂林体育场塌陷 1996年
岩溶塌陷形成演化过程示意图
4.3 岩溶地基处理方法
1．岩溶地基处理的一般原则
(1)重要建筑物宜避开岩溶强烈发育区； (2)当地基含石膏、岩盐等易溶岩时，应考虑溶蚀继续作用的不利影响； (3)不稳定的岩溶洞隙应以地基处理为主，并可根据其形态、大小及埋 深，采用清爆换填、浅层楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越、调整柱距等 方法处理； (4)岩溶水的处理宜采取疏导的原则； (5)在未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷影响范围内不应作天然地基。 对土洞和塌陷宜采用地表截流、防渗堵漏、挖填灌填岩溶通道、通气降 压等方法进行处理，同时采用梁板跨越。对重要建筑物应采用桩基或墩 基； (6)应采取防止地下水排泄通道堵截造成动水压力对基坑底板、地坪及 道路等不良影响以及泄水、涌水对环境的污染的措施；
现将地面塌陷成因类型分述如下：
1.抽取地下水致地面塌陷
洞穴的岩、土体位于地下水位中，产生对洞穴顶板的 静水浮托力，当抽取地下水使之水位下降时，支撑洞顶岩、 土体的浮托力随之降低。此外，洞穴空腔与松散介质接触 上下侧水、气流体，因地下暗管道内的水流发生变化而产 生的温差效应，为此，出现了与抽取地下水同步发展的塌 陷现象。
江西省景德镇硬石岭火车站附近，1984年前居民饮用 水均抽取土层的潜水，未见地面塌陷。之后，距铁路50～ 500米附近的工厂掘成深达120米的机井8口，抽水量达4820 吨/天，水位下降至基底岩层面以下17～18米，最大30米， 于是在长3.72公里、宽0.5公用的范围内出现地面塌陷100多 个。塌陷使铁路行车中断、房屋变形、道路裂缝、农田和 果园遭到破坏，间接经济损失达1000万元。
昆明新机场岩溶强发育带中所见现象
在预报位置 kh411 ： 一场降雪 后发生了 长６米、 宽２米、 深30公分 的长椭园 形塌陷。
地面沉降和地裂缝的评估与防治 (王兰生)
Is Is
式中
DS s Dhs DS s Dhc
（6.5.3.3）
（6.5.3.4）
I s、 I c
——分别为水位升、降期的单位变形量(mm／m)； ——分别为某一时期内的水位升降幅度(m)； ——分别为相应于该水位变化幅度下的土层变形量(mm)。
D h s 、 D hc DS s、 DS c
1．预测地面沉降的前提条件 (1) 查明场地的工程地质，水文地质条件，划分压 缩层和含水层。 (2)进行室内外测试，取得抽水压密试验，渗透试 验、前期固结试验、流变试验、反复载荷试验等成果和 沉降观测资料。 2，预测地面沉降量的估算方法 (1)分层总和法计算地面沉降量粘性土及粉土层按下 式计算
S av Dp H 1 e0
uw
图中p为土层的总压力，б 为抽水前的有效应力， 为抽水 前的孔隙水压力，抽水前上述诸力处于平衡状态，即
p s uw
（8.2.2.1)
抽水后随着水压下降了 u f,土层中孔隙水压力随之下降， 颗粒间浮托力减小，但由于抽水过程中土层的总压力基本保 uf 持不变，故此下降了 的值即转化为有效应力增量。
在已知预测期的水位升、降幅度和土层厚度的情况下，土层预测沉降量按下式计算：
S s I s Dh I s' Dh H
（6.5.3.7） （6.5.3.7）
S c I c Dh I c' Dh H
DS s、 DS c
式中
——水位上升或下降 Ah(m)时，厚度为 H(mm)的土层预测沉降量(mm)
(5) 既有河、海堤坝或防汛墙，其防洪潮能力降低，致使城 市抵御自然灾害的能力下降。
(6)港口码头失效，其作用功能降低。
地面沉降地裂缝及其研究
地面沉降地裂缝及其研究地面沉降和地裂缝是地球地壳运动中的常见现象之一，对于地质灾害的研究具有重要的意义。
本文将对地面沉降和地裂缝的形成原因、分类、影响以及研究方法进行探讨，并介绍一些常见的地面沉降和地裂缝案例。
地面沉降是地表相对于基岩向下移动的过程，它可以是自然地壳运动或人类活动引起。
自然地壳运动引起的地面沉降主要有构造沉降和火山活动引起的沉降；人类活动引起的地面沉降主要有地下水过度开采、煤矿开采和油田开采等。
地裂缝是地质构造活动或地表沉降过程中，地壳岩石因撕裂而形成的裂缝。
根据地面沉降产生的原因和程度，可以将地面沉降分为自然沉降和人为沉降，其中自然沉降主要分布在地质构造活跃区，而人为沉降主要分布在人类活动频繁的地区。
地裂缝也可以根据地质构造活动的性质和程度进行分类，如构造性地裂缝、扩大性地裂缝和收缩性地裂缝等。
地面沉降和地裂缝对人类社会和环境都会产生重要的影响。
地面沉降会导致地表下降，给城市的基础设施、建筑物和交通运输系统造成破坏，给地下管网带来压力；地裂缝会造成土地的破裂和破坏，给农田和建筑物带来损失，甚至引发地质灾害如滑坡和塌陷。
为了研究地面沉降和地裂缝，地质学家和地震学家采用了多种研究方法。
其中包括地质勘探、地面测量、遥感技术、地震监测和地质模拟等。
通过这些方法，可以了解地壳运动的发展趋势、预测地质灾害的可能性，并采取相应的防灾措施。
在世界范围内，地面沉降和地裂缝的研究非常重要。
比如，美国加利福尼亚州位于太平洋板块和北美板块交界处，地震活动频繁，地裂缝众多，研究加州地面沉降和地裂缝对于减少地震风险具有重要意义。
同样，在中国，地下水过度开采导致的地面沉降已成为一个严重的问题，研究地面沉降对于保护地下水资源和减少地质灾害具有重要作用。
总之，地面沉降和地裂缝是地壳运动中常见的现象，对地质灾害的研究非常重要。
通过了解地面沉降和地裂缝的形成原因、分类、影响以及研究方法，可以更好地预测和减少地质灾害的发生。
地质灾害野外调查方法（地面塌陷、地裂缝）课件
险情： 特大型: 受地质灾害威胁需搬迁转移人数在1000人 （含）以上或可能造成的经济损失1亿元（含）以上的； 大型：受地质灾害威胁需搬迁转移人数在100人（含） 以上1000人以下，或可能造成的经济损失5000万元 （含）以上1亿元以下的； 中型：受地质灾害威胁需搬迁转移人数在10人（含） 以上100人以下或可能造成的经济损失500万元（含） 以上5000万元以下的； 小型：受地质灾害威胁需搬迁转移人数小于10人，或 可能造成的经济损失小于500万元的；
地质灾害野外调查方法
(地面塌陷、地裂缝或者人为活动引发的危害
人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地
裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。
分为：突发性、缓变型地质灾害（地面沉降、海咸水入侵）
地质灾害易发区：是指容易产生地质灾害的区域。 地质灾害危险区：是指明显可能发生地质灾害且将可 能造成较多人员伤亡和严重经济损失的地区。
五、地表水活动：径流规律、河床沟谷形态、纵坡、径流速与流 量等；
六、地表植被：种类、复盖率、退化状况等； 七、气象：气温变化特征、降水时空分布规律与特征 （多年平均降水量、日最大降水量、瞬时降水量）
八、人类工程－经济活动形式与规模。
空场采矿法： 在回采中主要依靠围岩自身的稳固性和少量的矿 柱、人工支柱来支撑采空区的采矿方法。 留矿采矿法： 是在矿房中自上而下进行回采时，将采下的大部 分矿石暂时留在采空区内的采矿方法。（留矿的目的 主要是为了支护采空区，矿房中的贮存的矿石在整个 矿房采完后，才全部放出。） 充填采矿法： 是伴随落矿、搬运及其它作业的同时，用充填料 来充填采空区的采矿方法。
地面沉降问题及其监测方法小结汇总
地面沉降问题及其监测方法小结汇总地面沉降，这个看似陌生的词汇，却在不知不觉中对我们的生活产生着重要影响。
简单来说，地面沉降就是指地面在垂直方向上发生的下沉现象。
它可能由多种因素引起，比如过度开采地下水、大规模的城市建设、地质构造等。
地面沉降不仅会破坏建筑物和基础设施，还可能导致地下管道破裂、洪涝灾害加剧等一系列严重问题。
接下来，让我们深入了解一下地面沉降问题，并探讨一些有效的监测方法。
一、地面沉降的原因1、地下水过度开采这是导致地面沉降的最主要原因之一。
当大量抽取地下水时，地下含水层中的水被抽出，含水层的孔隙压力降低，土层受到的有效应力增加，从而导致土层压缩和地面下沉。
在一些干旱和半干旱地区，为了满足农业灌溉和城市用水需求，地下水被过度开采，地面沉降问题尤为突出。
2、城市建设大规模的城市建设活动，如高层建筑的兴建、地铁的修建等，会增加地面的荷载。
当这种荷载超过了地层的承载能力时，就会引起地面沉降。
此外，施工过程中的降水、地基处理等操作也可能对地层造成影响，导致地面下沉。
3、地质构造某些地区本身就处于地质构造活动活跃的区域，地层不稳定，容易发生沉降。
例如，在一些地震多发区，地壳运动可能导致地面的缓慢下沉。
4、矿产资源开采煤炭、石油、天然气等矿产资源的开采，会导致地下形成采空区。
如果采空区没有得到及时有效的填充和支撑，就会引发地面沉降。
二、地面沉降的危害1、对建筑物和基础设施的破坏地面沉降会使建筑物的地基不均匀下沉，导致建筑物倾斜、开裂甚至倒塌。
道路、桥梁等基础设施也会受到影响，出现路面起伏不平、桥梁变形等问题，严重影响交通的安全和畅通。
2、地下管道破裂随着地面的下沉，地下管道会受到拉伸和扭曲，容易发生破裂。
这不仅会影响供水、排水、供气等系统的正常运行，还可能引发环境污染和安全事故。
3、洪涝灾害加剧地面沉降会降低地面的高程，使一些地区更容易积水。
在暴雨等极端天气条件下，洪涝灾害的风险大大增加，给人民的生命财产安全带来威胁。
地质灾害(地面塌陷、地面沉降、地裂缝)
2)地基基础措施
①当条件允许时，尽量采用浅基，充分利用上覆性能较好的土层为 持力层或使基底与洞体间保留相当厚度的完好岩体。 ②当以岩石作持力层时，局部加深基础，通过钻孔灌注桩或墩穿过 单个洞体，使基础荷载传递到下部完好的岩体上 ③对已外露的浅埋洞隙，可采用挖填置换，清理洞隙后以碎石或混 凝土回填。当洞体深度较大，而两侧岩体完好，可挖填至一定深度，回 填体断面呈倒梯形，对有地下水活动的洞体，应回填反滤层并留有水流 排泄之通道。 ④当顶板薄、跨度大时，可在洞底设置附加支撑以减少洞跨，也可 加固洞顶，用浆砌块石嵌补洞顶岩体及洞隙边坡。 ⑤当洞体开口较小，开挖清理困难时，可用灌浆填塞，灌填材料视 要求而定，可选用砂石砂浆或混凝土，也可用小压力灌浆法加固基底下 一定厚度的溶隙及破碎岩体。
1986年．广西忻城大塘乡遭遇春旱，地下水位下降 产生了40多个塌陷，4月底一场大雨后，塌陷增至140多 个，使两幢房屋倾倒，地面多处裂缝。村舍变电所场地 开挖后，雨水蓄积渗入，也导致地面塌陷。
3．河水涨落致地面塌陷 岩溶裂隙、洞穴管道中的地下水与附近河水相通时， 随着河水位的升降，横向发育的岩溶裂隙、管道中的地下 水位也随之升降，这种作用也可导致地面的塌陷。 广西都安县位于红水河岸的一段公路，由于受河水涨 落影响，公路路面上发生了塌陷。
4.2 地面塌陷分类
根据地面塌陷成因的主要原因可分为： ①自然地面塌陷；②人为地面塌陷；③复合型（自 然——人为）塌陷。 根据塌陷区是否在喀斯特地区的岩溶发育地段分为： ①岩溶地面塌陷；②非岩溶地面塌陷。 按塌陷坑数量分为：塌陷坑大于100个者为巨型塌陷、 50～100个者为大型塌陷、10～50个者为中型塌陷、小于 10个者为小型塌陷。 在各类地面塌陷中，我国以岩溶地区塌陷分布最广， 已有22个省(区)发生此类地面塌陷，危害最重。矿山采空 区地面塌陷的分布和危害仅次于岩溶地面塌陷。
第3讲 地面沉降、地裂缝及其研究
3、地面沉降的研究与防治
• （1）地面沉降原因的研究 • a.活动断层研究（遥感、物探手段）。 • b.沉积物特点研究（沉积物成因、岩性、 岩相，从立体研究，钻探、物探）。 • c.地面沉降的速率、面积，沉降量等值线。 • 沉降速度：-dH/dt=k(Po-P) • K－系数；Po－标准地下水压；P－现地下 水压
c.地裂缝的分类
• • • • • • • • （a）成因分类 构造地裂缝 非构造地裂缝 （b）活动强度分类 弱活动：<2mm/a。 中等活动： 2～20mm/a。 强活动： 20～80mm/a。 超强活动：>80mm/a。
• • • • • • • •
（c）活动方式分类 垂直升降： 水平拉张： 水平扭动： 超强活动： （d）活动范围分类 线状分布 片状分布
• 1966年地下水开采量增加，70年代中 期猛增。
（b）地下油气开采
• 开采油气造成地下压力亏损，引 起地面沉降。 • 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。
（c）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。
（3）地裂缝调查的方法
• a.遥感的方法：区域地质、地貌研究。 • b.地质的方法：不同比例尺填图，平 面和立体。 • c.地球物理方法：地震勘探、低频电 磁法等。 • d.地球化学方法：氡气测量。 • e.钻探的方法：探明第四纪沉积物、 水文地质等。
（4）地裂缝的防治和监测
• a.防治 • 控制人为因素的诱发作用，建筑物 避让地裂缝。地基的处理（加固、 断层置换法、局部浸水法） • b.监测 • 预测、预报地裂缝发展方向、速度 位移量及可能的危害范围。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
压、地下水质、地下水回灌。
• c.建筑物和其它设施因地面沉降破坏 监测。
• d.预测地面沉降速度、幅度、范围和 可能的危害。
• GIS、GPS、InSAR等技术的应用。
二、地裂缝及其研究
1、地裂缝的成因 2、地裂缝的危害 3、地裂缝的调查研究
1、地裂缝的成因
• （1）中国地裂缝的分布 • 分布广泛，在西北、华北、长江流域
• 断层的缓慢蠕滑形成地裂缝，是 构造地裂缝常见的一种。
• （b）地震活动引起 • 地震地裂缝。形成的地裂缝规模比
较大。
• （c）火山活动引起 • 火山喷发前夕何喷发过程中形成。
b.非构造成因
• 特征： • 分布的方向不明显，延伸的长度较
短，剖面多呈弧形、椅状、直立。 • 主要的原因： • 膨胀土作用、黄土湿陷作用、地面
• 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。
（b）地下油气开采
2、地裂缝的危害
地裂缝的主要危害
• 建筑物墙体开裂。 • 地面设施破坏。 • 地下设施损坏。 • 有害气体的溢出。 • 垃圾场污染地下水。 • 农田漏水。
3、地裂缝的调查研究
• （1）地裂缝特征的调查研究
• a.几何特征
• （a）地裂缝的延伸方向。
• （b）地裂缝呈带状，段与段的关系。
• （c）地裂缝的组合特征，如雁行排 列、侧列、Y字组合、树枝组合、 环行组合等。
管、下水道等断裂、变形等。 • （5）地面建筑物破坏。 • （6）桥墩下沉，河流通航能力下降。
3、地面沉降的研究与防治
• （1）地面沉降原因的研究 • a.活动断层研究（遥感、物探手段）。 • b.沉积物特点研究（沉积物成因、岩性、
岩相，从立体研究，钻探、物探）。 • c.地面沉降的速率、面积，沉降量等值线。 • 沉降速度：-dH/dt=k(Po-P) • K－系数；Po－标准地下水压；P－现地下
• （a）松软的第四纪沉积物
• 黏土 粉砂质黏土 黏土质粉砂
•运动的沉降区
b.地面沉降的致因
• （a）过量开采地下水 • 水压力降低，地层压缩，孔隙体积减
小。 • 地面沉降中心与地下水开采漏斗一致。 • 地面沉降等值线与地下水开采漏斗等
值线一致。
日本
上海市地面沉降
第三讲 地面沉降、地裂缝及 其研究
一、地面沉降及其研究 二、地裂缝及其研究 三、地面塌陷及其研究
一、地面沉降及其研究
1、地面沉降的成因 2、地面沉降的危害 3、地面沉降的研究与防治
1、地面沉降的成因
• （1）地面沉降的状况 • 分布：地面沉降主要分布在平原、
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。
• （d）地裂缝的产状。
• b.运动学特征
• （a）地裂缝发展的阶段，萌芽期、 发展期、强活动期和超活动期。
• （b）地裂缝活动的周期，与地震相 似，活动期的速率是平静期的数倍。
• （c）地裂缝在剖面和剖面上的位移量。
• 开采油气造成地下压力亏损，引 起地面沉降。
• 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。
（c）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。
• 地面沉降分布特征：
• （1）大型河流三角洲及沿海平原 区，如上海、天津、沧州等。
• （2）小型河流三角洲区，如福州、 湛江、宁波等
• （3）山前冲洪积扇及倾斜平原区， 如北京、保定、郑州等。
• （4）山间盆地和河流区，如西安、 太原、运城等。
（2）地面沉降的形成机制
• a.形成的地质条件
资源、土地资源等。
• （3）地面沉降的治理 • a.节约用水，改变水源。 • b.调整地下水开采层次，开采季节。 • c.地下水人工回灌。 • d.加工地下工程。 • e.地基加固工程。 • f.避开活动断层。
• （4）地面沉降的监测 • a.大地水准测量。 • b.地下水开采量、地下水位、地下水
沉降、冻融作用、干旱作用、盐丘 作用、矿山采空等。
c.地裂缝的分类
• （a）成因分类 • 构造地裂缝 • 非构造地裂缝 • （b）活动强度分类 • 弱活动：<2mm/a。 • 中等活动： 2～20mm/a。 • 强活动： 20～80mm/a。 • 超强活动：>80mm/a。
• （c）活动方式分类 • 垂直升降： • 水平拉张： • 水平扭动： • 超强活动： • （d）活动范围分类 • 线状分布 • 片状分布
都有较广泛的分布。
• 主要受构造背景的影响，我国大多数 的地裂缝都与构造有关。产生在第四 纪沉积物中。
（2）地裂缝的成因
• a.构造成因 • 特征： • 延伸稳定，分布不受地形、岩性的影
响，可切过陡坎、阶地， • 平面上：折现状、锯齿状、雁行状排
列。 • 剖面上：近于直立、阶梯状、地堑状。
• （a）断裂活动引起
（d）新构造运动、火山喷发
• 新构造运动的沉降区。 • 如西安地面沉降区位于西安断陷区，
由构造下降占地面沉降量的3.1~7％。
• 火山喷发 • 造成地下物质亏损。
2、地面沉降的危害
• （1）海水入侵，滨海地下水破坏。 • （2）海岸侵蚀增加，海防投资增加。 • （3）海面上升，港口设施失效。 • （4）城市地下系统遭受破坏。如水
水压
• d.地下水开采量，地下水位变化， 地下水位等值线。
• e.油气开采分析。 • f.地下和地面工程分析。
• （2）地面沉降灾害的调查研究 • a.地面建筑物的损坏，倾斜、下沉、
墙壁破裂、桥梁破坏。
• b.地下工程破坏，通讯管道、自来水 管、下水管线等变形、损坏等。
• c.海防设施的破坏和加固。 • d.城市洪水灾害。 • e.城市资源破坏，如淡水资源、港口
• c.建筑物和其它设施因地面沉降破坏 监测。
• d.预测地面沉降速度、幅度、范围和 可能的危害。
• GIS、GPS、InSAR等技术的应用。
二、地裂缝及其研究
1、地裂缝的成因 2、地裂缝的危害 3、地裂缝的调查研究
1、地裂缝的成因
• （1）中国地裂缝的分布 • 分布广泛，在西北、华北、长江流域
• 断层的缓慢蠕滑形成地裂缝，是 构造地裂缝常见的一种。
• （b）地震活动引起 • 地震地裂缝。形成的地裂缝规模比
较大。
• （c）火山活动引起 • 火山喷发前夕何喷发过程中形成。
b.非构造成因
• 特征： • 分布的方向不明显，延伸的长度较
短，剖面多呈弧形、椅状、直立。 • 主要的原因： • 膨胀土作用、黄土湿陷作用、地面
• 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。
（b）地下油气开采
2、地裂缝的危害
地裂缝的主要危害
• 建筑物墙体开裂。 • 地面设施破坏。 • 地下设施损坏。 • 有害气体的溢出。 • 垃圾场污染地下水。 • 农田漏水。
3、地裂缝的调查研究
• （1）地裂缝特征的调查研究
• a.几何特征
• （a）地裂缝的延伸方向。
• （b）地裂缝呈带状，段与段的关系。
• （c）地裂缝的组合特征，如雁行排 列、侧列、Y字组合、树枝组合、 环行组合等。
管、下水道等断裂、变形等。 • （5）地面建筑物破坏。 • （6）桥墩下沉，河流通航能力下降。
3、地面沉降的研究与防治
• （1）地面沉降原因的研究 • a.活动断层研究（遥感、物探手段）。 • b.沉积物特点研究（沉积物成因、岩性、
岩相，从立体研究，钻探、物探）。 • c.地面沉降的速率、面积，沉降量等值线。 • 沉降速度：-dH/dt=k(Po-P) • K－系数；Po－标准地下水压；P－现地下
• （a）松软的第四纪沉积物
• 黏土 粉砂质黏土 黏土质粉砂
•运动的沉降区
b.地面沉降的致因
• （a）过量开采地下水 • 水压力降低，地层压缩，孔隙体积减
小。 • 地面沉降中心与地下水开采漏斗一致。 • 地面沉降等值线与地下水开采漏斗等
值线一致。
日本
上海市地面沉降
第三讲 地面沉降、地裂缝及 其研究
一、地面沉降及其研究 二、地裂缝及其研究 三、地面塌陷及其研究
一、地面沉降及其研究
1、地面沉降的成因 2、地面沉降的危害 3、地面沉降的研究与防治
1、地面沉降的成因
• （1）地面沉降的状况 • 分布：地面沉降主要分布在平原、
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。
• （d）地裂缝的产状。
• b.运动学特征
• （a）地裂缝发展的阶段，萌芽期、 发展期、强活动期和超活动期。
• （b）地裂缝活动的周期，与地震相 似，活动期的速率是平静期的数倍。
• （c）地裂缝在剖面和剖面上的位移量。
• 开采油气造成地下压力亏损，引 起地面沉降。
• 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。
（c）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。
• 地面沉降分布特征：
• （1）大型河流三角洲及沿海平原 区，如上海、天津、沧州等。
• （2）小型河流三角洲区，如福州、 湛江、宁波等
• （3）山前冲洪积扇及倾斜平原区， 如北京、保定、郑州等。
• （4）山间盆地和河流区，如西安、 太原、运城等。
（2）地面沉降的形成机制
• a.形成的地质条件
资源、土地资源等。
• （3）地面沉降的治理 • a.节约用水，改变水源。 • b.调整地下水开采层次，开采季节。 • c.地下水人工回灌。 • d.加工地下工程。 • e.地基加固工程。 • f.避开活动断层。
• （4）地面沉降的监测 • a.大地水准测量。 • b.地下水开采量、地下水位、地下水
沉降、冻融作用、干旱作用、盐丘 作用、矿山采空等。
c.地裂缝的分类
• （a）成因分类 • 构造地裂缝 • 非构造地裂缝 • （b）活动强度分类 • 弱活动：<2mm/a。 • 中等活动： 2～20mm/a。 • 强活动： 20～80mm/a。 • 超强活动：>80mm/a。
• （c）活动方式分类 • 垂直升降： • 水平拉张： • 水平扭动： • 超强活动： • （d）活动范围分类 • 线状分布 • 片状分布
都有较广泛的分布。
• 主要受构造背景的影响，我国大多数 的地裂缝都与构造有关。产生在第四 纪沉积物中。
（2）地裂缝的成因
• a.构造成因 • 特征： • 延伸稳定，分布不受地形、岩性的影
响，可切过陡坎、阶地， • 平面上：折现状、锯齿状、雁行状排
列。 • 剖面上：近于直立、阶梯状、地堑状。
• （a）断裂活动引起
（d）新构造运动、火山喷发
• 新构造运动的沉降区。 • 如西安地面沉降区位于西安断陷区，
由构造下降占地面沉降量的3.1~7％。
• 火山喷发 • 造成地下物质亏损。
2、地面沉降的危害
• （1）海水入侵，滨海地下水破坏。 • （2）海岸侵蚀增加，海防投资增加。 • （3）海面上升，港口设施失效。 • （4）城市地下系统遭受破坏。如水
水压
• d.地下水开采量，地下水位变化， 地下水位等值线。
• e.油气开采分析。 • f.地下和地面工程分析。
• （2）地面沉降灾害的调查研究 • a.地面建筑物的损坏，倾斜、下沉、
墙壁破裂、桥梁破坏。
• b.地下工程破坏，通讯管道、自来水 管、下水管线等变形、损坏等。
• c.海防设施的破坏和加固。 • d.城市洪水灾害。 • e.城市资源破坏，如淡水资源、港口