PPT地面沉降和地裂縫的評(píng)估與防治-教學(xué)

地面沉降和和地裂縫的的

評(píng)估與與防治5.1.1地面沉降與與地裂縫及及其危害地面沉降與與地裂縫作作為地質(zhì)災(zāi)災(zāi)害的一種種災(zāi)種區(qū)別別于崩塌滑滑坡，它是是地面巖土土體在自重重應(yīng)力場(chǎng)（（或構(gòu)造應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)的參參與）條件件下垂向變變形破壞及及向深部架架空或潛在在空間方向向的運(yùn)動(dòng)。。美國(guó)地質(zhì)質(zhì)調(diào)查局（（USGS）1999年出版的美美國(guó)地面沉沉降研究報(bào)報(bào)告中將地地面沉降按按引發(fā)的原原因分為地地下水開采采型（MiningGroundWater-Introduction）;土壤疏干型型（DrainageofOrganicSoils-Introduction）；和洞穴穴塌陷型（（CollapsingCavities-Introduction）三種類型型。按成因因機(jī)制地下下水開采與與土壤疏干干屬于同一一類型，兩兩者的區(qū)別別前者是將將地下水作作為水資源源開采，后后者則是為為了開墾濕濕地采取排排水疏干，，但兩者均均因下伏土土層中地下下水位的降降落，有效效應(yīng)力的降降低造成固固結(jié)壓密而而引起地面面沉降。這這類地面沉沉降多為區(qū)區(qū)域性的，，在一定條條件下隨沉沉降伴生地地裂縫。洞洞穴塌陷包包括巖溶塌塌陷和地下下采掘洞穴穴塌陷，塌塌陷的范圍圍局限于洞洞穴和地下下洞室的影影響帶。（1）區(qū)域性地地面沉降（2）巖溶塌塌陷地面面沉降（3）地下采采空區(qū)塌塌陷地面面沉降8.1慨述主要危害害（1）地面沉沉降及地地裂縫會(huì)會(huì)造成建建筑物的的直接破破壞，如如房屋、、橋梁破破裂跨塌塌，地下下管道、、通道的的斷裂和和破損等等。（2）地面沉沉降可能能造成近近海和河河流附近近地面低低于海潮潮或洪水水警戒線線而造成成海潮和和洪水襲襲擊及海海水倒灌灌惡化地地下水質(zhì)質(zhì)，造成成土壤鹽鹽堿化等等。（3）地面沉沉降引起起的地裂裂縫往往往可成為為地面污污染源侵侵入深部部地下水水源的通通道，造造成水質(zhì)質(zhì)污染。。（4）城市地地下水位位大面積積，大幅幅度的降降落，改改變了地地質(zhì)體的的熱容量量，可能能會(huì)造成成熱島現(xiàn)現(xiàn)象，破破壞了原原有的生生態(tài)環(huán)境境。（5）地裂縫縫常常可可成為深深部有害害氣體逸逸出地面面的通道道，尤其其是氡氣氣的超標(biāo)標(biāo)，對(duì)人人體的健健康的危危害是極極為嚴(yán)重重的。8.1．1地面沉降降涵義及及危害1．地面沉沉降的涵涵義(1)廣泛涵義義：系指指地殼表表面在自自然力作作用下或或人類經(jīng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)動(dòng)影響下下造成區(qū)區(qū)域性的的總體下下降運(yùn)動(dòng)動(dòng)。其特特點(diǎn)是以以向下的的垂直運(yùn)運(yùn)動(dòng)為主主體，而而只有少少量或基基本上沒沒有水平平向位移移。其速速度和沉沉降量值值以及持持續(xù)時(shí)間間和范圍圍均因具具體誘發(fā)發(fā)因素或或地質(zhì)環(huán)環(huán)境的不不同而異異。(2)工程涵義義：目目前國(guó)國(guó)內(nèi)外工工程界所所研究的的地面沉沉降主要要是指由由抽取液液體(以地下水水為主，，也包括括油、氣氣)所引起的的區(qū)域性性地面沉沉降。我我國(guó)《巖土工程程勘察規(guī)規(guī)范》中規(guī)定的的：在較較大面積積(100km2以上)內(nèi)由于抽抽取地下下水引起起水位下下降或水水壓下降降而造成成的地面面沉降。。2．地面沉沉降的公公害特點(diǎn)點(diǎn)地面沉降降作為一一項(xiàng)公害害，其主主要特點(diǎn)點(diǎn)有：(1)一般發(fā)生生得比較較緩慢而而難以明明顯感覺覺。(2)一旦發(fā)生生了地面面沉降，，即使不不考慮產(chǎn)產(chǎn)生地面面沉降的的原因，，沉降了了的地面面是幾乎乎不可能能完全復(fù)復(fù)原樣。。3．地面沉沉降給工工農(nóng)業(yè)生生產(chǎn)，交交通運(yùn)輸輸、城市市建設(shè)和和人民生生活造成成的危害害和嚴(yán)重重的經(jīng)濟(jì)濟(jì)損失，，它使城城市環(huán)境境明顯惡惡化，對(duì)對(duì)農(nóng)村農(nóng)農(nóng)田的影影響也較較大，其其具體環(huán)環(huán)境災(zāi)害害表現(xiàn)如如下：(1)沿海、沿沿江城區(qū)區(qū)區(qū)域、、潮水上上岸，潮潮水可能能漫溢市市區(qū)，道道路、工工廠、商商店及村村莊、農(nóng)農(nóng)田，經(jīng)經(jīng)濟(jì)損失失嚴(yán)重。。(2)城市中，，下水道道排水不不暢，降降雨積水水成災(zāi)，，發(fā)生大大面積內(nèi)內(nèi)澇災(zāi)害害，市區(qū)區(qū)、農(nóng)村村遭受損損失。(3)河道橋下下凈空減減少，過(guò)過(guò)航能力力降低，，影響交交通運(yùn)輸輸o(4)城鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)內(nèi)，建筑筑物由于于地面沉沉降影響響會(huì)產(chǎn)生生不均勻勻變形，，危及穩(wěn)穩(wěn)定、安安全。(5)既有河、、海堤壩壩或防汛汛墻，其其防洪潮潮能力降降低，致致使城市市抵御自自然災(zāi)害害的能力力下降。。(6)港口碼頭頭失效，，其作用用功能降降低。(7)道路設(shè)施施及地下下管道遭遭受破壞壞。(8)地下水取取水設(shè)備備失效。。8．2區(qū)域性地地面沉降降1．區(qū)域性性地面沉沉降的成成因及主主要類型型分為自然然因素和和人為因因素兩大大類(1)自然因素素分析1)新構(gòu)造運(yùn)運(yùn)動(dòng)可使使地面隨隨基底面面升降以垂直升升降為主主的新構(gòu)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)動(dòng)可使地地面隨基基底而升升降。中中國(guó)天津津、西安安和大同同等城市市66地面沉降降均受到到新構(gòu)造造運(yùn)動(dòng)的的影響。。例如，，天津處處于新華華夏構(gòu)造造體系華華北沉降降帶，長(zhǎng)長(zhǎng)期以來(lái)來(lái)緩慢下下沉。2)強(qiáng)烈地震震對(duì)地面面沉降的的影響強(qiáng)烈地震震是新構(gòu)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)動(dòng)的一種種突發(fā)事事件，在在短期另外，強(qiáng)震使軟土地基震陷和古河道新近沉積土液化，也可造成局部地區(qū)的地面下沉。3)海平面上上升海平面上上升將導(dǎo)導(dǎo)致地面面的相對(duì)對(duì)下降，，如意大大利威尼尼斯市海海平面上上升速度度為1．27mm／年，所引引起的地地面相對(duì)對(duì)下沉約約占該地地區(qū)年平平均沉降降量的40％。另外全球球氣候的的轉(zhuǎn)暖，，氣溫上上升，必必加速冰冰川消融融，從而而使海平平面上升升，地面面相對(duì)下下沉。4)土層的天天然固結(jié)結(jié)欠固結(jié)結(jié)土在其其自重力力的固結(jié)結(jié)作用和和正常固固結(jié)土的的次固結(jié)結(jié)作用，，將使土土層壓縮縮變形，，進(jìn)而引引起地面面沉降。。(2)人為因素素原因人類工程程及經(jīng)濟(jì)濟(jì)活動(dòng)的的能力和和強(qiáng)度與與日俱增增，其對(duì)對(duì)地面沉沉降的影影響通常常已占主主導(dǎo)地位位，這類類地面沉沉降現(xiàn)象象，目前前已成為為重點(diǎn)。。影響地面面沉降的的人為因因素包括括：抽取取地下氣氣、液體體，大面面積地面面堆載，，固體礦礦產(chǎn)開采采和誘發(fā)發(fā)性巖溶溶塌陷等等。1)抽取地下下氣、液液體的影影響因各種目目的而進(jìn)進(jìn)行的淺淺層疏干干排水和和抽取深深層的氣氣、液體體，使地地層內(nèi)的的氣、液液壓降低低，土粒粒間有效效應(yīng)力增增加，地地層壓密密，形成成區(qū)域性性碟形洼洼地。這這種因抽抽取地下下水而形形成的地地面沉降降，是地地面沉降降現(xiàn)象中中發(fā)育最最普遍，，危害性性最嚴(yán)重重的一類類。2)大面積地面堆堆載的影響分布有巨厚的的高壓性淤泥泥和淤泥質(zhì)土土的低洼地區(qū)區(qū)，隨經(jīng)濟(jì)建建設(shè)的開發(fā)，，需在洼地·上大面積堆填填。其軟土在在堆載(填土)荷重的作用下下，產(chǎn)生一維維壓縮固結(jié)，，可形成地區(qū)區(qū)性的地面沉沉降。此類沉沉降，受場(chǎng)地地軟土的工程程特性，層厚厚和堆載大小小的控制，是是構(gòu)成濱海平平原城市總地地面沉降的一一個(gè)組成部分分，不可忽視視。如天津市市占地40km2的塘沽開發(fā)區(qū)區(qū)及保稅區(qū)，，在鹽池和灘灘涂上堆填l～2m厚填土，因堆堆載荷重的影影響，地面沉沉降量可達(dá)十十余厘米。8.2.3地下水開采型型地面沉降的的形成機(jī)制地下水經(jīng)過(guò)抽抽水后會(huì)使地地層壓密，是是由于含水層層水位下降引引起土層中孔孔隙水壓力降降低，顆粒間間有效應(yīng)力增增加的緣故。。因此，有效效應(yīng)力原理是是抽水引起土土層壓密的基基本原理。見見圖8.1。圖中p為土層的總壓壓力，б為抽水前的有有效應(yīng)力，為為抽水前前的孔隙水壓壓力，抽水前前上述諸力處處于平衡狀態(tài)態(tài)，即（8.2.2.1)抽水后隨著水水壓下降了,土層中孔隙水水壓力隨之下下降，顆粒間間浮托力減小小，但由于抽抽水過(guò)程中土土層的總壓力力基本保持不不變，故此下下降了的的值即轉(zhuǎn)化化為有效應(yīng)力力增量。(8.2．2.2)在大多數(shù)情況況下，這種壓壓密可以認(rèn)為為是一維的。。壓密的時(shí)間間延滯將隨土土層的透水性性而異。此壓壓密過(guò)程一般般仍近似采用用Terzaghi的經(jīng)典固結(jié)方方程表示，即即：（8.2.2.3）8.2.3地面沉降預(yù)測(cè)測(cè)及估算方法法1．預(yù)測(cè)地面沉沉降的前提條條件(1)查明場(chǎng)地的工工程地質(zhì)，水水文地質(zhì)條件件，劃分壓縮縮層和含水層層。(2)進(jìn)行室內(nèi)外測(cè)測(cè)試，取得抽抽水壓密試驗(yàn)驗(yàn)，滲透試驗(yàn)驗(yàn)、前期固結(jié)結(jié)試驗(yàn)、流變變?cè)囼?yàn)、反復(fù)復(fù)載荷試驗(yàn)等等成果和沉降降觀測(cè)資料。。2，預(yù)測(cè)地面沉沉降量的估算算方法(1)分層總和法計(jì)計(jì)算地面沉降降量粘性土及及粉土層按下下式計(jì)算（8.2.3.1）砂層按下式計(jì)計(jì)算（8.2.3.2）式中——土層最終沉降降量(mm)；——壓縮或回彈系系數(shù)，壓縮時(shí)時(shí)為，，回彈時(shí)()；eo——土層原始孔隙隙比；——由于地下水位位變化施加于于土層上的平平均荷載(kPa)；H——計(jì)算土層的厚厚度(mm)；E——砂層的彈性模模量，壓縮時(shí)時(shí)為，回回彈時(shí)為(kPa)?？偝两盗康扔谟诟魍翆映两到盗康目偤?。?？偝两盗康扔谟诟魍翆映两到盗康目偤汀?。(2)單位變形量法法計(jì)算地面沉沉降量1)基本假設(shè)：土土層變形量與與水位升降幅幅度及土層厚厚度之間都呈呈線性比例關(guān)關(guān)系。2)根據(jù)：以已有有的地面沉降降實(shí)際觀測(cè)資資料（在某一一水位升降幅幅度及已知土土層厚度條件件下）為根據(jù)據(jù)。3)方法：一般可可根據(jù)預(yù)測(cè)期期前3～4年中的實(shí)測(cè)資資料，計(jì)算土土層在某一特特定時(shí)段(水位上升或下下降)內(nèi)，含水層水水頭每變化lm時(shí)，其相應(yīng)的的變形量，稱稱為單位變形形量，可由下式計(jì)算：3．地面沉降發(fā)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)預(yù)測(cè)在水位升降已已經(jīng)穩(wěn)定不變變的情況下，，土層變形量量與時(shí)間變化化關(guān)系可用下下式計(jì)算：（6.5.3.8）（6.5.3.9）式中St——預(yù)測(cè)某時(shí)刻7個(gè)月以后土層層變形量(mm)；U——固結(jié)度，以小小數(shù)表示；t——時(shí)間(月)；N——時(shí)間因素；Cv——固結(jié)系數(shù)，壓壓縮時(shí)為Cvc，回彈時(shí)為Cvs(mm2／月)；H——土層的計(jì)算厚厚度(mm)。地面沉降量估估算預(yù)測(cè)算例例：(例1)某城市地卞水水下降速率為為2m／a，試問(wèn)15年后，地面沉沉降將達(dá)多少少米I舉層資料及有有關(guān)參數(shù)如下下表6．5．3．1所列。(解)按《巖土工程勘察察規(guī)范》(GB50021—94)推薦公式計(jì)算算地面沉降量量：①黏土層：②砂層：總計(jì)地面沉降降量①黏土12m，現(xiàn)地下水位地地表下10m②粉細(xì)砂，15m③粉質(zhì)黏土，27m。15年后水位地表表下40m④細(xì)中砂，7m⑤粉質(zhì)黏土，18m⑥黏質(zhì)粉土，7m⑦頁(yè)巖，50m8.2.4地面沉降地區(qū)區(qū)的勘察評(píng)價(jià)價(jià)方法1.地面沉降勘察察主要內(nèi)容(1)對(duì)已發(fā)生地面面沉降的地區(qū)區(qū)1)應(yīng)查明地面沉沉降的原因和和現(xiàn)狀；2）對(duì)地面沉降降發(fā)展趨勢(shì)作作出預(yù)測(cè)；3)提出控制和治治理方案。(2)對(duì)可能發(fā)生地地面沉降的地地區(qū)1)應(yīng)結(jié)合資源評(píng)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)發(fā)生生地面沉降的的可能性；2)并對(duì)可能的沉沉降層位做出出估計(jì)；3)對(duì)沉降量進(jìn)行行計(jì)算，提出出預(yù)防和控制制地面沉降的的建議和措施。2.地面沉降原原因的調(diào)查查內(nèi)容(1)場(chǎng)地工程地地質(zhì)條件1)場(chǎng)地的沉積積環(huán)境和年年代、地貌貌單元，并并查明第四四紀(jì)沖積、、湖積和淺淺海相沉積積的平原或或盆地以及及古河道、、洼地、河河間地塊等等微地貌。2)第四系松散散堆積物的的巖性、厚厚度和埋藏藏條件，并并查明硬土土層和軟弱弱壓縮層的的分布。必必要時(shí)還可可根據(jù)地層層分布，劃劃分出不同同地面沉降降地段的地地質(zhì)結(jié)構(gòu)單單元。3)測(cè)定在最大大取水深度度范圍內(nèi)的的可壓縮層層和含水導(dǎo)導(dǎo)致變形特特征。當(dāng)?shù)氐叵滤簧殿l繁、、幅度較大大時(shí)，還可可模擬水位位升降變化化進(jìn)行土的的反復(fù)載荷荷試驗(yàn)，并并測(cè)定土的的壓縮與回回彈特性。。(2)地下水埋藏藏條件1)第四系含水水層的水文文地質(zhì)條件件，包括含含水層的巖巖性、滲透透性、單位位涌水量、、礦化度等等。2)地下水埋藏藏深度和承承壓性質(zhì)，，含水層間間或地下水水與地面水水間的水力力聯(lián)系。3)地下水的補(bǔ)補(bǔ)給、徑流流、排泄條條件及有關(guān)關(guān)參數(shù)，隔隔水層越流流的可能性性。(3)地下水動(dòng)態(tài)態(tài)1)歷年地下水水的開采回回灌量，開開采的含水水層、段，，分析側(cè)向向補(bǔ)給的可可能和水量量及與總?cè)∪∷康谋缺壤?)歷年地下水水位、水頭頭的變化幅幅度和速率率。3)地下水位下下降漏斗的的形成和發(fā)發(fā)展過(guò)程及及回灌時(shí)地地下水反漏漏斗的形成成動(dòng)態(tài)。3．地面沉降降現(xiàn)狀調(diào)查查的要求(1)地面沉降的的長(zhǎng)期觀測(cè)測(cè)：設(shè)標(biāo)：按不不同的地面面沉降結(jié)構(gòu)構(gòu)單元體設(shè)設(shè)置高程基基標(biāo)準(zhǔn)、地地面沉降和和分層沉降降標(biāo)。高程基準(zhǔn)標(biāo)標(biāo)指標(biāo)是設(shè)設(shè)立在不受受排取地下下水影響的的地層上，，用做衡量量地面沉降降基準(zhǔn)的標(biāo)標(biāo)點(diǎn)。地面沉降標(biāo)標(biāo)指的是用用于觀測(cè)地地面沉降的的地面水準(zhǔn)準(zhǔn)點(diǎn)。分層沉降標(biāo)標(biāo)指的是用用來(lái)觀測(cè)某某一土層沉沉降幅度的的標(biāo)點(diǎn)。2)測(cè)量：進(jìn)行行精密水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，，其方法和和要求應(yīng)按按國(guó)家《水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)規(guī)范》中工、Ⅱ等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)測(cè)量的規(guī)定定執(zhí)行。(2)地下水動(dòng)態(tài)態(tài)觀測(cè)對(duì)地下水的的水位升降降，開采量量和回灌量量、化學(xué)成成分、污染染情況及孔孔隙水壓力力消散和增增長(zhǎng)情況觀觀測(cè)。(3)對(duì)已有建筑筑物的影響響監(jiān)測(cè)調(diào)查地面沉沉降對(duì)建筑筑物的影響響，包括建建筑物的變變形、傾斜斜、裂縫及及發(fā)生時(shí)間間和發(fā)展過(guò)過(guò)程。(4)場(chǎng)面沉降現(xiàn)現(xiàn)狀的分析析1)繪制不同時(shí)時(shí)間的地面面沉降等值值線圖，并并分析地面面沉降中心心與地下水水位漏斗的的關(guān)系及地地面回彈與與地下水位位反漏斗的的關(guān)系。2)分析地面沉沉降在時(shí)間間、地點(diǎn)及及地下水位位開采、回回灌等不同同情況下的的變化規(guī)律律。3)繪制以地面面沉降為特特征的工程程地質(zhì)分區(qū)區(qū)圖。4．地面沉降降勘察階段段的劃分根據(jù)調(diào)查區(qū)區(qū)有無(wú)明顯顯的地面沉沉降現(xiàn)象，，把地面沉沉降勘察劃劃分為兩個(gè)個(gè)階段。不不同階段的的勘察工作作，其目的的任務(wù)、方方法手段和和工作內(nèi)容容也有所不不同，見表表6.5.4.15.勘探網(wǎng)的布布設(shè)和技術(shù)術(shù)要求(1)沿地面沉降降或地下水水降落漏斗斗的長(zhǎng)、短短軸方向布布成縱貫沉沉降區(qū)的““十”字形形主剖面；；當(dāng)沉降漏漏斗中心不不止一處時(shí)時(shí)，可布成成“十十””或“井””形主剖面面，其余地地區(qū)按網(wǎng)狀狀布孔。(2)在主剖面線線上的勘探探點(diǎn)為孔組組，由水文文地質(zhì)孔和和工程地質(zhì)質(zhì)孔組成，，其中，工工程地質(zhì)孔孔在不同沉沉降量或不不同地質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)地段可可用于設(shè)置置基巖標(biāo)，，分層標(biāo)或或孔隙水壓壓力測(cè)點(diǎn)；；水文地質(zhì)質(zhì)孔在抽水水試驗(yàn)后，，留作地下下水長(zhǎng)期觀觀測(cè)孔。(3)勘探點(diǎn)間距距，在乎剖剖面線上，，勘探點(diǎn)間間距為1000m，重點(diǎn)地段，，如水平方方向上地層層結(jié)構(gòu)變化化較大或沉沉降量有較較大差異的的階段?？笨碧近c(diǎn)可適適當(dāng)加密；；一般地區(qū)區(qū)，孔距為為3000m。(4)孔深確定原原則，控制制孔應(yīng)揭露露基巖，當(dāng)當(dāng)覆蓋層較較厚且下部部土層強(qiáng)度度高，沉降降變形不明明顯時(shí)，工工程地質(zhì)孔孔可只達(dá)沉沉降層底板板、水文地地質(zhì)孔可只只達(dá)主要開開采層的底底板。8．2．5防止地面沉沉降的主要要措施1．防止地面面沉降措施施(1)已發(fā)生地面面沉降的地地區(qū)基本措施是是進(jìn)行地下下水資源管管理及其整整治方法有有：1)壓縮地下水水開采量，，減少水位位降深幅度度。在地面面沉降劇烈烈的情況下下，應(yīng)暫時(shí)時(shí)停止開采采地下水。。2)向含水層進(jìn)進(jìn)行人工回回灌，回灌灌時(shí)要嚴(yán)格格控制回灌灌水源的水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，，以防止地地下水被污污染。并要要根據(jù)地面面沉降規(guī)律律，制定合合理的采灌灌方案。3)調(diào)整地下水水開采層次次，進(jìn)行合合理開采，，適當(dāng)開采采更深層的的地下水。。(2)可能發(fā)生的的地面沉降降的地區(qū)基本措施是是預(yù)測(cè)地面面沉降的可可能性及其其危害程度度，防治方方法有：1)估算沉降量量，并預(yù)測(cè)測(cè)其發(fā)展趨趨勢(shì)。2)結(jié)合水資源源評(píng)價(jià)，研研究確定地地下水資源源的合理開開采方案。。在最小的的地面沉降降量條件下下抽取最大大可能的地地下水開采采量。3)采取適當(dāng)?shù)牡慕ㄖＷo(hù)護(hù)措施，如如避免在沉沉降中心或或嚴(yán)重沉降降地區(qū)建設(shè)設(shè)一級(jí)建筑筑物，在進(jìn)進(jìn)行房屋道道路、管道道、堤壩、、水井等規(guī)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，預(yù)先對(duì)對(duì)可能發(fā)生生的地面沉沉降量作充充分考慮。。3．控制地面面沉降的對(duì)對(duì)策與措施施控制地面沉沉降，針對(duì)對(duì)引起沉降降的主要原原因，分別別采取不同同的控制沉沉降的措施施：(1)在地面沉降降主要由新新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)動(dòng)或海平面面相對(duì)上升升而引起的的地區(qū)，應(yīng)應(yīng)根據(jù)地面面沉降或海海面上升速速率和使用用年限等，，采取預(yù)留留標(biāo)高措施施。(2)在古河道新新近沉積分分布區(qū)，對(duì)對(duì)可發(fā)生地地震液化塌塌陷地帶，，可采取擠擠密碎石樁樁，強(qiáng)夯或或固化液化化層等工程程措施。(3)在欠固結(jié)土土分布和厚厚層軟土上上大面積回回填堆載地地區(qū)，可采采用強(qiáng)夯、、真空預(yù)壓壓或固化軟軟土等措施施。(4)對(duì)因過(guò)量開開采地下水水而引起的的地面沉降降，則應(yīng)采采取控制地地下水開采采量，調(diào)整整開采層次次，開展人人工回灌，，開辟新的的供水水源源等綜合措措施。8.3地裂縫8.3.1.概述地裂縫是對(duì)對(duì)中國(guó)一大大批城鎮(zhèn)經(jīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和和人民生命命財(cái)產(chǎn)造成成不同程度度危害的地地質(zhì)災(zāi)害之之一。地裂縫成因因比較復(fù)雜雜，有構(gòu)造造成因的，，也有過(guò)量量抽取地下下水引起的的，也可能能由黃土潛潛蝕作用造造成，也有有混合成因因的。由于于地球進(jìn)入入一個(gè)新的的地殼構(gòu)造造運(yùn)動(dòng)活躍躍期，大部部分構(gòu)造作作用形成的的地裂縫的的活動(dòng)可能能會(huì)加劇。。中國(guó)城鎮(zhèn)鎮(zhèn)地裂縫的的形成常與與地震或活活動(dòng)斷裂等等有關(guān)。據(jù)據(jù)了解全國(guó)國(guó)有12個(gè)省、市、、區(qū)的200多個(gè)縣市有有4處較大的地地裂縫。最最嚴(yán)重、最最典型的是是西安市。。在市、郊郊區(qū)150k㎡㎡范圍內(nèi)，形形成近平行行、等距出出現(xiàn)的北東東東向地裂裂縫10條，建筑物物遭受不同同程度的破破壞。地面裂縫各各式各樣，，工程上要要研究的是是因各種原原因在地表表面產(chǎn)生一一定規(guī)模的的裂縫，它它具有一定定的長(zhǎng)度、、寬度和深深度，具有有一定的力力學(xué)性質(zhì)和和規(guī)律的幾幾何形體特特征，活動(dòng)動(dòng)性的還具具有一定的的位移形變變，對(duì)工程程建筑有破破壞作用，，統(tǒng)稱為地地裂縫。8.3.2.地裂縫的分分類地裂縫按成成因和對(duì)工工程建筑的的危害程度度可以分為為四類(見表6.5.6.1)：地裂縫除重重力裂縫外外，凡屬構(gòu)構(gòu)造性地裂裂縫都有三三向變形位位移，即垂垂直沉降(傾滑)、水平張裂裂、水平扭扭動(dòng)(順扭或反扭扭)。三向變形形中在不同同的地裂縫縫有不同的的比值，地地震裂縫以以水平扭動(dòng)動(dòng)為主，次次為傾滑量量，張裂量量最小；構(gòu)構(gòu)造地裂縫縫有的以水水平位移為為主，有的的以傾滑為為主；城市市地裂縫以以沉降為主主，張裂次次之，水平平扭動(dòng)量最最小。地裂裂縫運(yùn)動(dòng)機(jī)機(jī)制是以長(zhǎng)長(zhǎng)期蠕滑運(yùn)運(yùn)動(dòng)為主，，但也間有有短期黏滑滑機(jī)制。地地裂縫有周周期性，有有活動(dòng)高潮潮期，也有有活動(dòng)間歇歇期，其活活動(dòng)速率有有顯著的差差異。其中中城市地裂裂縫由于受受環(huán)境工程程地質(zhì)條件件變化的影影響；其活活動(dòng)性呈現(xiàn)現(xiàn)有季節(jié)性性周期變化化，冬季活活動(dòng)速率大大，夏季小小，多呈現(xiàn)現(xiàn)一年一周周期。一個(gè)地區(qū)的的地裂縫，，不同的地地裂縫有不不同的活動(dòng)動(dòng)速率，同同一條地裂裂縫各段的的活動(dòng)速率率有顯著差差別，可以以分區(qū)分段段進(jìn)行評(píng)價(jià)價(jià)。地裂縫活動(dòng)動(dòng)的今后發(fā)發(fā)展趨勢(shì)主主要是兩端端沿走向方方向擴(kuò)展破破裂延伸，，橫向破裂裂不明顯。。8.3.3．地裂縫場(chǎng)場(chǎng)地勘察(1)地裂縫場(chǎng)地地勘察1)勘察目的①查明擬建建場(chǎng)地及其其附近地裂裂縫分布：：出露位置置、走向、、產(chǎn)狀；②②地裂縫活活動(dòng)規(guī)律性性；③地裂裂縫成因；；④地裂縫縫與斷裂構(gòu)構(gòu)造的關(guān)系系；⑤工程程評(píng)價(jià)與治治理措施。。2)勘察內(nèi)容①調(diào)查已有有建筑物受受地裂縫的的影響程度度、建筑物物破壞現(xiàn)狀狀、破壞形形式；②調(diào)調(diào)查環(huán)境，，工程地質(zhì)質(zhì)條件，包包括采空區(qū)區(qū)、水庫(kù)蓄蓄水、區(qū)域域性地下水水位變化等等；③查明明地裂縫分分布特征，，主次地裂裂縫的產(chǎn)狀狀、組合關(guān)關(guān)系，下延延深度，斷斷距、充填填情況等；；④查明隱隱伏地裂縫縫的位置和和隱伏深度度。3)勘察察方方法法與與要要求求a．通過(guò)過(guò)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)調(diào)調(diào)查查與與探探井井、、，，探探槽槽揭揭露露地地裂裂縫縫在在平平面面上上的的分分布布及及垂垂直直剖剖面面上上的的分分布布規(guī)規(guī)律律與與發(fā)發(fā)育育情情況況。。b．利用用鉆鉆孔孔(不少少于于3個(gè)鉆鉆孔孔)確定定地地裂裂縫縫的的傾傾向向、、傾傾角角。。c．對(duì)隱隱伏伏地地裂裂縫縫，，有有一一定定斷斷距距的的情情況況下下，，可可布布置置較較密密集集的的鉆鉆孔孔，，在在有有斷斷陡陡處處即即為為地地裂裂縫縫位位置置，，但但此此法法在在斷斷距距較較大大時(shí)時(shí)才才適適用用，，斷斷距距較較小小時(shí)時(shí)易易與與地地層層傾傾斜斜相相混混淆淆。。因因此此在在可可能能條條件件下下常常與與探探井井相相配配合合使使用用；；d.對(duì)查查明明陷陷伏伏地地裂裂縫縫的的位位置置及及隱隱伏伏深深度度，，還還可可采采用用以以電電法法為為主主的的綜綜合合物物探探方方法法。。8.3.4．地地裂裂縫縫的的工工程程評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)(1)地裂裂縫縫破破壞壞建建筑筑物物的的機(jī)機(jī)理理與與性性狀狀地裂裂縫縫有有三三向向位位移移形形變變，，建建筑筑物物遭遭受受其其破破壞壞主主要要因因素素是是位位移移量量最最大大的的形形變變。。對(duì)對(duì)地地震震裂裂縫縫主主要要是是水水平平扭扭動(dòng)動(dòng)位位移移；；對(duì)對(duì)構(gòu)構(gòu)造造地地裂裂縫縫可可能能是是沿沿走走向向的的水水平平的的滑滑移移，，也也可可能能是是沿沿傾傾向向的的滑滑移移；；對(duì)對(duì)城城市市地地裂裂縫縫主主要要因因素素是是垂垂直直的的差差異異沉沉降降。。例例如如西西安安地地裂裂縫縫的的年年平平均均差差異異沉沉降降為為15.85mm／a，三倍倍于于水水平平拉拉張張，，十十二二倍倍于于水水平平左左旋旋扭扭動(dòng)動(dòng)，，對(duì)對(duì)建建筑筑物物的的主主要要破破壞壞力力是是差差異異沉沉降降，，其其次次是是水水平平拉拉張張，，年年扭扭動(dòng)動(dòng)量量很很小小，，很很長(zhǎng)長(zhǎng)歷歷史史時(shí)時(shí)期期才才能能看看到到它它的的破破壞壞形形跡跡，，水水平平扭扭動(dòng)動(dòng)不不是是破破壞壞建建筑筑物物主主要要應(yīng)應(yīng)力力。。地裂縫破破壞建筑筑物有三三個(gè)主要要特征：：建筑物物上的破破裂縫有有很強(qiáng)的的方向性性，基本本上沿著著地裂縫縫的走向向破裂；；破裂變變形縫連連續(xù)性好好，在走走向方向向上延伸伸相當(dāng)長(zhǎng)長(zhǎng)的距離離；建筑筑物上的的破裂形形跡多為為斜裂縫縫，與地地下的地地裂縫產(chǎn)產(chǎn)狀呈鏡鏡像構(gòu)造造關(guān)系。。例如西西安地裂裂縫是南南傾南降降的正斷斷層運(yùn)動(dòng)動(dòng)，它穿穿過(guò)南北北向墻體體時(shí)，建建筑物上上裂縫傾傾向北，，穿過(guò)東東西向墻墻體時(shí)，，建筑物物上裂縫縫傾向西西，只有有當(dāng)墻體體與地裂裂縫平行行時(shí)，才才會(huì)在墻墻體的下下緣或上上緣出現(xiàn)現(xiàn)水平裂裂縫。當(dāng)當(dāng)?shù)亓芽p縫穿過(guò)耕耕地、地地坪、馬馬路時(shí)表表現(xiàn)為一一條有一一定落差差的張裂裂縫，或或呈有一一定寬度度陡傾斜斜的破碎帶帶。根據(jù)據(jù)這些特特征來(lái)和和黃土濕濕陷、不不均勻沉沉降等的的局部的的重力形形變裂縫縫相區(qū)別別。(2)地裂縫建建筑安全全距離的的確定除重力地地裂縫外外，其余余地裂縫縫都屬構(gòu)構(gòu)造成因因，或構(gòu)構(gòu)造因素素與環(huán)境境工程地地質(zhì)條件件改變的的復(fù)合成成因。有有三向變變形，變變形量較較大，當(dāng)當(dāng)代建筑筑水平還還不能有有效抵抗抗它的變變形，因因此各類類建筑物物不能跨跨越其上上，必須須避開地地裂縫一一定的距距離，不不致受它它的活動(dòng)動(dòng)變形的的影響，，才能保保證建筑筑物的安安全。這這個(gè)避開開的距離離稱建筑筑安全距距離。所所以地裂裂縫場(chǎng)地地的工程程評(píng)價(jià)與與工程措措施的關(guān)關(guān)鍵是選選定合理理的安全全距離。。地震地裂裂縫是地地震斷層層的一種種，建筑筑安全距距離主要要是防止止地表位位錯(cuò)的問(wèn)問(wèn)題。構(gòu)造地裂裂縫可參參照城市市地裂縫縫的安全全距離進(jìn)進(jìn)行評(píng)價(jià)價(jià)。城市地裂裂縫的建建筑安全全距離在在西安市市已有豐豐富的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，已已制訂出出省級(jí)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，在在城市建建筑與工工程建筑筑中已執(zhí)執(zhí)行多年年，收到到實(shí)際效效果。地裂縫的的建筑安安全距離離是根據(jù)據(jù)地裂縫縫活動(dòng)影影口向帶帶寬度決決定的。。根據(jù)多多年來(lái)的的宏觀調(diào)調(diào)查、實(shí)實(shí)地開挖挖揭露、、精密水水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)測(cè)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)地裂縫縫的活動(dòng)動(dòng)變形帶帶是不寬寬的，只只需要采采用小的的建筑安安全距離離，即可可保證建建筑物的的安全。。例如西西安地裂裂縫的主主變形區(qū)區(qū)為7m，平均最大大影響寬寬度為13.33m，詳見表6.5.6.2。8.3.5區(qū)域性地地面沉降降的防治治原則8．4采空空區(qū)區(qū)復(fù)習(xí)要點(diǎn)點(diǎn)：了解采空空區(qū)的危危害；了解采空空區(qū)地表表移動(dòng)規(guī)規(guī)律及特特征；了解采空空區(qū)地表表移動(dòng)和和變形的的預(yù)測(cè)；；掌握采空空區(qū)的勘勘察評(píng)價(jià)價(jià)原則和和處理措措施。8.4.1慨述地下礦層層采空后后形成的的空間稱稱為采空空區(qū)，由由此采空空區(qū)上方方覆蓋的的巖層將將失去支支撐，原原來(lái)的平平衡條件件將被破破壞，致致使上方方巖層產(chǎn)產(chǎn)生移動(dòng)動(dòng)變形，，直到破破壞塌落落，最后后導(dǎo)致地地表各類類建筑物物(包括線路路、·橋涵等)變形破壞壞，甚至至倒塌，，另外也也會(huì)使地地·表大面積積下沉，，凹陷，，破壞農(nóng)農(nóng)村中大大片農(nóng)田田。8.4.2采空區(qū)分分類1．老采空空區(qū)：已已停止開開采的采采空區(qū)。?；蜷_采采已達(dá)充充分采動(dòng)動(dòng)(充分采動(dòng)動(dòng)指地表表移動(dòng)盆盆地已形形成平底底)，盆地內(nèi)內(nèi)的各種種變形已已經(jīng)穩(wěn)定定的采空空區(qū)。2．現(xiàn)采空空區(qū)：正正在開采采的采空空區(qū)，開開采未達(dá)達(dá)充分采采動(dòng)，即即地表移移動(dòng)盆地地呈尖底底狀，盆盆內(nèi)各種種變形仍仍在繼續(xù)續(xù)發(fā)展的的采空區(qū)區(qū)。3．未來(lái)采采空區(qū)：：計(jì)劃開開采而尚尚未開采采礦層，，預(yù)計(jì)將將形成的的采空區(qū)區(qū)。8.4.3采空區(qū)上上部巖層層變形的的垂直分分帶礦層采空空后，頂頂板巖層層的移動(dòng)動(dòng)變形因因巖層性性質(zhì)和開開采條件件不同，，變形的的表現(xiàn)形形式，分分布狀態(tài)態(tài)和程度度亦不相相同，一一般可將將其垂直直方向的的變形分分為3個(gè)帶：1．冒落帶帶：直接接位于采采空區(qū)上上方的頂頂板巖層層，在自自重及上上覆巖層層重力作作用下，，移動(dòng)變變形很大大，所受受應(yīng)力大大大超過(guò)過(guò)本身強(qiáng)強(qiáng)度，使使巖層斷斷裂破碎碎塌落，，堆積于于采空區(qū)區(qū)，已塌塌落部分分稱冒落落帶。2，裂隙帶：：冒落帶帶上部的的巖層在在重力作作用下，，移動(dòng)變變形較大大，所受受應(yīng)力超超過(guò)本身身強(qiáng)度，，巖層產(chǎn)產(chǎn)生裂隙隙或斷裂裂，但尚尚未塌落落，而形形成的裂裂隙帶。。3．彎曲帶帶：裂隙隙帶上部部的巖層層在重力力作用下下，變形形較小，，所受應(yīng)應(yīng)力尚未未超過(guò)其其本身強(qiáng)強(qiáng)度，未未產(chǎn)生裂裂隙，僅僅出現(xiàn)連連續(xù)平緩緩的彎曲曲變形，，稱彎曲曲帶，此此帶巖層層的整體體性未遭遭破壞。。上述3個(gè)帶的的形成成主要要取決決于礦礦層的的賦存存條件件，開開采和和頂板板管理理方法法以及及巖層層性質(zhì)質(zhì)等。8.4.4.采空區(qū)區(qū)地表表移動(dòng)動(dòng)規(guī)律律及特特征1．地表表變形形的特特征：：地下礦礦層大大面積積采空空后，，上部部巖層層失去去支撐撐，產(chǎn)產(chǎn)生移移動(dòng)變變形，，原有有平衡衡條件件被破破壞，，隨之之產(chǎn)生生彎曲曲，塌塌落，，以致致發(fā)展展到使使地表表下沉沉變形形。地地表變變形開開始成成凹陷陷盆地地，此此盆地地稱為為移動(dòng)動(dòng)盆地地。如如圖6．4．4．1所示移移動(dòng)盆盆地形形狀。。移動(dòng)盆盆地的的面積積一般般比采采空區(qū)區(qū)面積積大，，其位位置和和形狀狀與巖巖層的的傾角角大小小有關(guān)關(guān)；礦礦層傾傾角平平緩時(shí)時(shí)，盆盆地位位于采采空區(qū)區(qū)的正正上方方，形形狀對(duì)對(duì)稱于于采空空區(qū)；；礦層層傾角角較大大時(shí)，，盆地地在沿沿礦層層走向向方向向仍對(duì)對(duì)稱于于采空空區(qū)，，而沿沿傾斜斜方向向隨著著傾角角的增增大，，盆地地中心心愈向向傾斜斜的方方向偏偏移。。采空區(qū)區(qū)上方方巖層層變形形的不不斷擴(kuò)擴(kuò)大而而向上上發(fā)展展，并并往往往波及及到地地表，，使地地表產(chǎn)產(chǎn)生移移動(dòng)變變形。。地表表變形形一般般具有有下列列特征征。(1)連續(xù)的的地表表變形形：變變形在在空間間和時(shí)時(shí)間上上是連連續(xù)發(fā)發(fā)生的的，開開始地地表形形成凹凹地，，隨著著采空空區(qū)不不斷擴(kuò)擴(kuò)大，，凹地地不斷斷擴(kuò)展展而成成凹陷陷盆地地即移移動(dòng)盆盆地，，連續(xù)續(xù)的地地表變變形常常形成成較規(guī)規(guī)則的的移動(dòng)動(dòng)盆地地。(2)不連續(xù)續(xù)的地地表變變形：：變形形在空空間和和時(shí)間間上都都不連連續(xù)，，地表表不出出現(xiàn)較較規(guī)則則的盆盆地，，而常常出現(xiàn)現(xiàn)塌陷陷坑，，臺(tái)階階以及及不規(guī)規(guī)則的的大裂裂縫等等。當(dāng)開采采深度度小而而開采采厚度度較大大，或或有地地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造等等影響響，以以及急急傾斜斜礦層層開采采時(shí)，，都會(huì)會(huì)產(chǎn)生生不連連續(xù)的的地表表變形形。(3)不明顯顯的地地表變變形：：地表表變形形不明明顯，，僅有有少量量地面面下沉沉或小小裂縫縫，對(duì)對(duì)地表表建筑筑物不不產(chǎn)生生明顯顯影響響。2．地表表移動(dòng)動(dòng)盆地地的分分區(qū)根根據(jù)地地表變變形值值的大大小和和變形形特征征，自自移動(dòng)動(dòng)盆地地中心心向邊邊緣分分為3個(gè)區(qū)：：(1)均勻下下沉區(qū)區(qū)(中間區(qū)區(qū))：即盆盆地中中心的的平底底部分分，當(dāng)當(dāng)盆地地尚未未形成成平底底時(shí)，，該區(qū)區(qū)即不不存在在，區(qū)區(qū)內(nèi)地地表下下沉均均勻，，地面面平坦坦，一一般無(wú)無(wú)明顯顯裂縫縫。(2)移動(dòng)區(qū)區(qū)(又稱內(nèi)內(nèi)邊緣緣區(qū)或或危險(xiǎn)險(xiǎn)變形形區(qū))：區(qū)內(nèi)內(nèi)地表表變形形不均均勻，，變形形種類類較多多，對(duì)對(duì)建筑筑物破破壞作作用較較大，，如地地表出出現(xiàn)裂裂縫時(shí)時(shí)，又又稱為為裂縫縫區(qū)。。(3)輕微變變形區(qū)區(qū)(外邊緣緣區(qū))：地表表的變變形值值較小小，一一般對(duì)對(duì)建筑筑不起起損壞壞作用用。該該區(qū)與與移動(dòng)動(dòng)區(qū)的的分界界，一一般是是以建建筑物物的容容許值值來(lái)劃劃分，，其外外圍邊邊界，，即移移動(dòng)盆盆地的的最外外邊界界，實(shí)實(shí)際上上難以以確定定，一一般是是以地地表下下沉值值10mm為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)來(lái)劃劃分的的。3．地表表變形形的分分類為便于于對(duì)于于地表表進(jìn)行行分析析研究究，將將地表表變形形分為為2種移動(dòng)和3種變形。2種移動(dòng)是：：垂直移動(dòng)(下沉)和水平移動(dòng)動(dòng)；3種變形是：：傾斜、彎彎曲(曲率)和水平變形形(伸張或壓，，縮)。下面取一一主斷面分分析各類變變形的情況況，見圖8.3，圖8.4。設(shè)A、B為主斷面上上未移動(dòng)的的兩點(diǎn)，A’、B’為移動(dòng)終止止后的相應(yīng)應(yīng)位置，L為A、B兩點(diǎn)間的距距離，由圖圖8.3可知：又如圖8.4所示，設(shè)A、B、C為主斷面上上未移動(dòng)前前的3點(diǎn)，為移動(dòng)終止止后的相應(yīng)應(yīng)位置，由由圖得知：：AB段傾斜：中點(diǎn)處處的的傾斜。BC段的傾斜：：中點(diǎn)處處的傾斜。。兩處的傾斜斜差Δi，除以1、2兩點(diǎn)間的間間距，，即得平均均的傾斜變變化，并以以此為平均均曲率，則則B點(diǎn)的曲率為為：（6.4.4.5）4.影響地表變變形的因素素(1)礦層因素1)礦層埋深愈愈大(即開采深度度愈大)，變形擴(kuò)展展到地表所所需的時(shí)間間愈長(zhǎng)，地地表變形值值愈小，變變形比較平平緩均勻，，但地表移移動(dòng)盆地的的范圍增大大。2)礦層厚度大大，采空的的空間大，，會(huì)促使地地表的變形形值增大。。3)礦層傾角大大時(shí)，使水水平移動(dòng)值值增大，地地表出現(xiàn)裂裂縫的可能能性加大，，盆地和采采空區(qū)的位位置更不相相對(duì)應(yīng)。(2)巖性因素1)上覆巖層強(qiáng)強(qiáng)度高、分分層厚度大大時(shí)，地表表變形所需需采空面積積要大，破破壞過(guò)程所所需時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)，厚度大大的堅(jiān)硬巖巖層，甚至至長(zhǎng)期不產(chǎn)產(chǎn)生地表變變形。強(qiáng)度度低、分層層薄的巖層層，常產(chǎn)生生較大的地地表變形，，且速度快快，但變形形均勻，地地表一般不不出現(xiàn)裂縫縫。脆性巖巖層地表易易產(chǎn)生裂縫縫。2)厚的、塑性性大的軟弱弱巖層，覆覆蓋于硬脆脆的巖層上上時(shí)，后者者產(chǎn)生破壞壞會(huì)被前者者緩沖或掩掩蓋，使地地表變形平平緩；反之之，上覆軟軟弱巖層較較薄，則地地表變形會(huì)會(huì)很快，并并出現(xiàn)裂縫縫。巖層軟軟硬相間、、且傾角較較陡時(shí)，接接觸處常出出現(xiàn)離層現(xiàn)現(xiàn)象。3)地表第四系系堆積物愈愈厚，則地地表變形值值增大，但但變形平緩緩均勻。(3)地質(zhì)構(gòu)造因因素1)巖層節(jié)理裂裂隙發(fā)育，，會(huì)促進(jìn)變變形加快，，增大變形形范圍，擴(kuò)擴(kuò)大地表裂裂縫區(qū)。2)斷層會(huì)破壞壞地表移動(dòng)動(dòng)的正常規(guī)規(guī)律，改變變移動(dòng)盆地地的大小和和位置，斷斷層帶上的的地表變形形更加劇烈烈。(4)地下水因素素地下水活動(dòng)動(dòng)(特別是對(duì)抗抗水性弱的的巖層)會(huì)加快變形形速度，擴(kuò)擴(kuò)大變形范范圍，增大大地表變形形值。(5)開采條件因因素礦層開采和和頂板處置置的方法以以及采空區(qū)區(qū)的大小、、形狀、工工作面推進(jìn)進(jìn)速度等,均影響著地地表變形值值、變形速速度和變形形的形式。。以房柱式式及條帶式式開采和全全部充填法法處置頂板板，地表變變形影響較較小。8.4.5采空區(qū)地表表變形預(yù)測(cè)測(cè)計(jì)算方法法對(duì)現(xiàn)采空區(qū)區(qū)和未來(lái)采采空區(qū)應(yīng)通通過(guò)計(jì)算預(yù)預(yù)測(cè)地表移移動(dòng)和變形形的特征值值。(1)對(duì)于緩傾斜斜(傾角小于25)礦層地表移移動(dòng)和變形形預(yù)測(cè)，可可按表8.6所列公式計(jì)計(jì)算。(2)礦層傾角近近于水平或或緩傾斜且且開采達(dá)充充分采動(dòng)時(shí)時(shí)，最大變變形值的計(jì)計(jì)算式如表表6．4．5．2所列。8.4.6采空區(qū)的勘勘察工作大面積采空空區(qū)的工程程地質(zhì)勘察察工作，主主要是搜集集資料，變變形調(diào)查和和變形的觀觀測(cè)，必要要時(shí)輔以物物探、鉆探探工作。1．搜集資料料一般大面積積采空區(qū)均均做過(guò)礦山山地質(zhì)勘探探工作，有有大量資料料可供搜集集利用，需需搜集的資資料有：(1)各種地質(zhì)圖圖，借以了了解地層構(gòu)構(gòu)成、產(chǎn)狀狀和構(gòu)造，，以及地下下水條件等等。(2)礦床分布圖圖，以了解解礦層的分分布、層數(shù)數(shù)、厚度、、深度和埋埋藏特征。。(3)搜集采空區(qū)區(qū)的位置和和尺寸，開開采時(shí)間、、開采辦法法、頂板處處置方法以以及礦層開開采的遠(yuǎn)景景規(guī)劃資料料。(4)收集地表變變形和有關(guān)關(guān)變形的觀觀測(cè)、計(jì)算算資料，如如：地表最最大下沉值(5)已有建筑物的變形觀測(cè)資料和建筑物的加固處理措施。(6)了解采空區(qū)附近的抽水情況，以及抽水對(duì)采空區(qū)的影響情況。2．變形調(diào)查查和觀測(cè)(1)調(diào)查地表和和建筑物變變形的特征征和分布規(guī)規(guī)律，如：：地表塌陷陷坑、臺(tái)階階和裂縫的的分布規(guī)律律、形狀、、寬度、·深度以及它它們地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造(巖層產(chǎn)狀、、主要節(jié)理理、斷層)，開采邊界界，工作面面推進(jìn)方面面等的關(guān)系系。(2)調(diào)查地表移移動(dòng)盆地的的特征，劃劃分均勻下下沉區(qū)，移移動(dòng)區(qū)和輕輕微變形區(qū)區(qū)。(3)變形觀測(cè)按按下列原則則進(jìn)行1)觀測(cè)線宜平平行和垂直直礦層走向向成直線布布置，其長(zhǎng)長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)過(guò)移動(dòng)盆地地的范圍。。2)平行礦層走走向的觀測(cè)測(cè)線，應(yīng)有有一條布置置在最大下下沉值的位位置；垂直直礦層走向向酌觀；測(cè)測(cè)線，一一般不應(yīng)少少于2條。3)觀測(cè)線上觀觀測(cè)點(diǎn)的間間距，應(yīng)大大致相等，，并根據(jù)開開采深度按按表6.4．6．1確定5)在觀測(cè)地表表變形的同同時(shí)，應(yīng)觀觀測(cè)地表裂裂縫、陷坑坑、臺(tái)階的的發(fā)展和建建筑物的變變形等情況況。(4)觀測(cè)資料整整理：1)繪制下沉曲曲線，下沉沉等值線圖圖，水平變變形分布圖圖等。2)根據(jù)有關(guān)變變·形值劃分地地表變形區(qū)區(qū)的范圍，，如：根據(jù)據(jù)建筑物對(duì)對(duì)地表變形形的容許極極限值，確確定移動(dòng)區(qū)區(qū)的范圍，，根據(jù)地表表下沉lOmm的下下沉沉值值，，確確定定輕輕微微移移動(dòng)動(dòng)區(qū)區(qū)即即移移動(dòng)動(dòng)盆盆地地的的范范圍圍。。3)計(jì)算算盆盆地地內(nèi)內(nèi)有有關(guān)關(guān)地地點(diǎn)點(diǎn)的的地地表表下下沉沉，，傾傾斜斜、、曲曲率率和和移移動(dòng)動(dòng)值值。。4)對(duì)正正在在開開采采和和將將開開采采的的采采空空區(qū)區(qū)，，應(yīng)應(yīng)預(yù)預(yù)算算其其最最大大變變形形值值。。對(duì)對(duì)緩緩傾傾斜斜巖巖層層或或地地表表變變形形平平緩緩連連續(xù)續(xù)時(shí)時(shí)，，可可采采用用表表8．10所列列公公式式計(jì)計(jì)算算最最大大變變形形值值：：注：：表表6．4．6．3各式式中中：：q————下沉沉系系數(shù)數(shù)(mm／m)，與礦礦層層傾傾角角大大小小、、開開采采方方法法和和頂頂板板處處置置方方法法有有關(guān)關(guān)，，一一般般取取0．01～0．95；m————礦層層開開采采厚厚度度(m)；r————主要要影影響響半半徑徑(m)，H————開采采深深度度(m)；β————移動(dòng)動(dòng)角角(°)，tanββ一般般為為1.5～2.5；b————水平平移移動(dòng)動(dòng)系系數(shù)數(shù)，，取取0．25～0．35。6.4.7采空空區(qū)區(qū)的的勘勘察察評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)原原則則采空空區(qū)區(qū)勘勘察察應(yīng)應(yīng)分分別別查查明明老老采采空空區(qū)區(qū)上上覆覆巖巖層層的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性，，預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)現(xiàn)現(xiàn)采采空空區(qū)區(qū)和和未未來(lái)來(lái)采采空空區(qū)區(qū)地地表表動(dòng)動(dòng)變變形形的的特特征征和和規(guī)規(guī)律律性性：：并并判判定定其其作作為為建建筑筑場(chǎng)場(chǎng)地地的的適適宜宜性性和和對(duì)對(duì)建建筑筑物物的的危危害害性性。。一般般大大面面積積采采空空區(qū)區(qū)均均做做過(guò)過(guò)較較詳詳細(xì)細(xì)的的礦礦山山地地質(zhì)質(zhì)勘勘探探工工作作，，有有充充分分的的資資料料可可供供利利用用，，因因此此采采區(qū)區(qū)的的巖巖土土工工程程勘勘察察工工作作，，主主要要是是搜搜集集資資料料，，進(jìn)進(jìn)行行地地表表和和建建筑筑物物變變形形的的調(diào)調(diào)查查和和觀觀測(cè)測(cè)工工作作。。1．采采空空區(qū)區(qū)場(chǎng)場(chǎng)地地建建筑筑適適宜宜性性評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)采空空區(qū)區(qū)場(chǎng)場(chǎng)地地的的建建筑筑適適宜宜性性評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)開開采采情情況況，，地地表表移移動(dòng)動(dòng)盆盆地地特特征征和和地地表表移移動(dòng)動(dòng)，，變變形形，，太太小小劃劃分分為為不不宜宜建建筑筑場(chǎng)場(chǎng)地地，，相相對(duì)對(duì)穩(wěn)穩(wěn)定定場(chǎng)場(chǎng)地地，，可可以以建建筑筑場(chǎng)場(chǎng)地地，，并并應(yīng)應(yīng)符符合合下下列列條條件件：：(1)下列列地地段段不不宜宜作作為為建建筑筑場(chǎng)場(chǎng)地地1)在開采過(guò)程中中可能出現(xiàn)非非連續(xù)變形的的地段。2)地表移動(dòng)活躍躍的地段。3)特厚煤層4)由于地表移動(dòng)和變形引起邊坡失穩(wěn)和山崖崩塌的地段。5)地下水位埋深小于建筑物可能下沉量與基礎(chǔ)埋深之和的地段。6)地表傾斜大于10mm／m或地表水平變形大于6mm／m的地段。(2)下列地段作為建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)評(píng)價(jià)其適宜性1)采深采厚比小于30的地段。2)采深小，上覆巖層極堅(jiān)硬并采用非正規(guī)開采方法的地段。3)地表傾斜為3～10mm／m，地表曲率為0.2×10-3～06×10-3m或地表水平變形為2～6mm／m的地段。2．小窯采空區(qū)區(qū)的勘察和穩(wěn)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)(1)小窯采空區(qū)一一般采空范圍圍較窄，開采1)由于采空區(qū)范圍較窄，地表不出現(xiàn)移動(dòng)盆地，但由于開采深度淺，頂板又任其自由塌落，故地表變形劇烈，多產(chǎn)生較大裂縫，陷坑。2)地表裂縫分布常與開采工作面的推進(jìn)方向平行，并隨開采工作面的推進(jìn)，裂縫不斷向前發(fā)展。·(2)小窯采空區(qū)勘察工作通過(guò)收集資料，調(diào)查訪問(wèn)和物探，鉆探等工作以查明：1)礦層的分布范圍，開采和停采時(shí)間，開采深度、厚度和開采方法，主巷道的位置、大小和塌落、支撐、回填、充水情況，以及開采計(jì)劃和規(guī)劃等。2）地表陷坑，裂縫的位置、形狀大小、隧道、延伸方向及其與采空區(qū)和地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。3)采空區(qū)附近的工農(nóng)業(yè)抽水和水利工程建設(shè)及其對(duì)采空區(qū)的影響。(3)場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)評(píng)價(jià)及處理措措施1)地表產(chǎn)生裂縫縫和塌陷地段段，屬于不穩(wěn)穩(wěn)定地段，不不適于建筑。。在附近建筑筑時(shí)，需有一一定的安全距距離，安全距距離的大小視視建筑物的性性質(zhì)而定，一一般應(yīng)大于5～15m。2)當(dāng)建筑物已建建在影響范圍圍內(nèi)時(shí)，可按按下式驗(yàn)算地地基的穩(wěn)定性性。設(shè)建筑物物基底單位壓壓力為戶。則則作用在采空空段頂板上的的壓力Q為：（8.4.7.1）式中G——巷道單位長(zhǎng)度度頂板上巖層層所受的總重重力(kN／m)G=γBH；B——巷道寬度(m)；f——巷道單位長(zhǎng)度度側(cè)壁的摩阻阻力(kN／m)；H——巷道頂板的埋埋藏深度(m)。當(dāng)H增大到某一深深度，使頂板板巖層恰好保保持自然平衡衡；(即Q=0)，此時(shí)H稱為臨界深度度Ho，則（8.4.7.2）當(dāng)H<Ho時(shí)，地基不穩(wěn)穩(wěn)定；Ho<H<1．5Ho時(shí)，地基穩(wěn)定定性差；H>1．5Ho時(shí)，地基穩(wěn)定定。3)小窯采空區(qū)的的處理措施有有：①回填或壓力力灌漿，回填填材料一般用用毛石混凝土土或粉煤灰。。②加強(qiáng)建筑物物基礎(chǔ)及上部部結(jié)構(gòu)剛度。。6．4．8采空區(qū)的一般般處理措施1．有以下幾種種頂板及采空空區(qū)處理方法法：(1)全部垮落法(2)帶狀充填法(外來(lái)材料)(3)矸石自溜充填填法(4)干式全部充填填法(5)風(fēng)力和機(jī)械干干式充填法(6)水力矸石充填填法(7)水砂充填法(8)冒落條帶開采采法(9)水砂充填條帶帶開采法(10)充填條帶開采采法(11)混凝土充填2．防止地表和和建筑物變形形的措施(1)開采工藝方面面的措施1)采用充填法處處置頂板，及及時(shí)全部充填填或兩次充填填，以減少地地表下沉量。2)減少＼開采厚厚度，或采用用條帶法開采采，使地表變變形不超過(guò)建建筑物的容許許極限值。3)增大采空區(qū)寬寬度，使地表表移動(dòng)充分4)控制開采的推推進(jìn)速度均勻勻，合理進(jìn)行行協(xié)調(diào)開采。。(2)建筑物設(shè)計(jì)方方面的措施1)建筑物長(zhǎng)軸應(yīng)應(yīng)垂直工作面面的推進(jìn)方向向。2)建筑物平面形形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，以矩形形為宜。3）基礎(chǔ)底部應(yīng)應(yīng)位于同一標(biāo)標(biāo)高和巖性均均一的地層上上，否則應(yīng)用用沉絳縫分開開。當(dāng)基礎(chǔ)埋埋深不一致時(shí)時(shí)，應(yīng)采用臺(tái)臺(tái)階，不宜采采用柱廊和獨(dú)獨(dú)立柱。4)加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度度和上部結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)度，在結(jié)結(jié)構(gòu)薄弱處更更應(yīng)加強(qiáng)。6.4.9思考與選擇題題(1)采空區(qū)是如何何分類的?(2)采空區(qū)地表變變形一般具有有幾種特征？？(3)采空區(qū)上方地地表最終移動(dòng)動(dòng)盆地的特征征是怎樣的?(4)采空區(qū)上部巖巖層共分哪幾幾個(gè)帶?(5)采空區(qū)上部地地表移動(dòng)盆地地的三個(gè)分區(qū)區(qū)是如何劃分分的?(6)地表變形中所所劃分的移動(dòng)動(dòng)和變形類型型中，如何計(jì)計(jì)算下沉、水水平移動(dòng)、傾傾斜、曲率、、水平變形?(7)影響響地地表表變變形形的的因因素素有有哪哪幾幾方方面面內(nèi)內(nèi)容容?(8)采空空區(qū)區(qū)地地質(zhì)質(zhì)勘勘察察工工作作主主要要有有哪哪些些內(nèi)內(nèi)容容?(9)采空空區(qū)區(qū)場(chǎng)場(chǎng)地地建建筑筑的的適適宜宜性性評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)原原則則有有哪哪幾幾方方面面內(nèi)內(nèi)容容?(10)小窯窯采采區(qū)區(qū)勘勘察察工工作作有有哪哪幾幾項(xiàng)項(xiàng)?(11)采空空區(qū)區(qū)頂頂板板及及采采空空區(qū)區(qū)處處理理方方法法主主要要有有哪哪些些?(12)采空空區(qū)區(qū)上上方方及及附附近近建建筑筑物物設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方面面應(yīng)應(yīng)注注意意采采取取的的措措施施有有哪哪幾幾方方面面?8.5.巖溶溶與與土土洞洞（（巖巖溶溶塌塌陷陷））復(fù)習(xí)習(xí)要要點(diǎn)點(diǎn)：了了解解巖巖溶溶與與土土洞洞的的發(fā)發(fā)育育條條件件和和規(guī)規(guī)律律；；了了解解巖巖溶溶的的類類型型與與形形態(tài)態(tài)；；了了解解巖巖溶溶與與土土洞洞的的塌塌陷陷機(jī)機(jī)理理；；掌掌握握巖巖溶溶地地區(qū)區(qū)不不同同勘勘察察階階段段的的勘勘察察評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)方方法法；；掌掌握握巖巖溶溶與與土土洞洞的的處處理理方方法法。。1.1定義義巖溶溶巖溶溶(喀斯斯特特)是可可溶溶性性巖巖石石在在水水的的溶溶(侵)蝕作作用用下下，，產(chǎn)產(chǎn)生生的的各各種種地地質(zhì)質(zhì)作作用用、、形形態(tài)態(tài)和和現(xiàn)現(xiàn)象象的的總總稱稱。。可可溶溶巖巖包包括括碳碳酸酸鹽鹽類類巖巖石石以以及及石石膏膏、、巖巖鹽鹽、、芒芒硝硝等等其其他他可可溶溶性性巖巖石石。。就就巖巖溶溶對(duì)對(duì)工工程程危危害害而而言言，，由由于于石石膏膏、、巖巖鹽鹽等等易易溶溶巖巖的的溶溶解解速速度度大大，，因因此此，，巖巖土土工工程程評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)中中不不但但要要評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)其其現(xiàn)現(xiàn)狀狀，，更更要要著著眼眼于于工工程程有有效效使使用用期期限限內(nèi)內(nèi)溶溶蝕蝕作作用用繼繼續(xù)續(xù)對(duì)對(duì)工工程程的的影影響響。。由由于于碳碳酸酸鹽鹽類類巖巖石石在在我我國(guó)國(guó)各各類類可可溶溶巖巖中中，，分分布布范范圍圍占占有有絕絕對(duì)對(duì)優(yōu)優(yōu)勢(shì)勢(shì)，，因因此此應(yīng)應(yīng)主主要要掌掌握握碳碳酸酸鹽鹽類類巖巖石石中中的的巖巖溶溶問(wèn)問(wèn)題題。。土洞洞（（巖巖溶溶塌塌陷陷））土洞洞是是在在有有覆覆蓋蓋土土的的巖巖溶溶發(fā)發(fā)育育區(qū)區(qū)，，其其特特定定的的水水文文地地質(zhì)質(zhì)條條件件，，使使巖巖面面以以上上的的土土體體遭遭到到流流失失遷遷移移而而形形成成土土中中的的洞洞穴穴和和洞洞內(nèi)內(nèi)塌塌落落堆堆積積物物以以及及引引發(fā)發(fā)地地面面變變形形破破壞壞的的總總稱稱。。土土洞洞是是巖巖溶溶的的一種種特特殊殊形形態(tài)態(tài)，，是是巖巖溶溶范范疇疇內(nèi)內(nèi)的的一一種種不不良良地地質(zhì)質(zhì)現(xiàn)現(xiàn)象象，，由由于于發(fā)發(fā)育育速速度度快快、、分分布布密密，，對(duì)對(duì)工工程程的的影影響響有有時(shí)時(shí)甚甚至至大大于于巖巖洞洞。。1.2發(fā)育育條條件件與與規(guī)規(guī)律律巖溶溶的的發(fā)發(fā)育育條條件件:(1)具有有可可溶溶性性巖巖層層；；(2)具有有溶溶解解能能力力（（含含））和和足足夠夠流流量量的的水水(3)地表表水水有有下下滲滲，，地地下下水水有有流流動(dòng)動(dòng)的的途途徑徑。。三者者缺缺一一不不可可。。巖溶溶發(fā)發(fā)育育的的基基本本規(guī)規(guī)律律(1)在不不同同成成分分巖巖性性、、組組織織結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與層層厚厚的的巖巖體體中中，，巖巖溶溶發(fā)發(fā)育育具具有有明明顯顯的的分分選選性性。。厚厚層層、、質(zhì)質(zhì)純純、、粒粒粗粗的的石石灰灰?guī)r巖中中，，發(fā)發(fā)育育強(qiáng)強(qiáng)烈烈，，洞洞體體規(guī)規(guī)模模大大；；隨隨組組分分中中雜雜質(zhì)質(zhì)(硅鋁鋁等等)含量量增增加加、、層層理理變變薄薄，，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)致致密密而而發(fā)發(fā)育育程程度度漸漸弱弱，，規(guī)規(guī)模模漸漸小小。。當(dāng)當(dāng)不不同同巖巖性性傾傾斜斜成成層層時(shí)時(shí)，，巖巖溶溶在在平平面面上上呈呈帶帶狀狀分分布布，，與與非非(弱)可溶溶巖巖接接觸觸處處，，巖巖溶溶較較為為發(fā)發(fā)育育。。(2)巖體體中中各各類類結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面是是巖巖溶溶發(fā)發(fā)育育的的溫溫床床。。各各種種成成因因的的寬寬大大裂裂隙隙是是巖巖溶溶水水流流