地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法

PAGEPAGE8地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法 1、地面沉降地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法1、地面沉降概述23、地面沉降無(wú)監(jiān)測(cè)地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的評(píng)估方法4、地面沉降監(jiān)測(cè)地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的評(píng)估561、地面沉降概述1、地面沉降概述1.11.1.1定義：地層在各種因素的作用下，造成地層壓1.1.2：（1）海平面上升導(dǎo)致地面的相對(duì)下降（沿海）；③土層的天然固結(jié)（次固結(jié)土在自重壓密下的固結(jié)作用）。（2）①抽汲地下氣、液體引起的地面沉降。抽取地下水而引起的地面沉降，是地面沉降現(xiàn)象中發(fā)育最普通、危害性最嚴(yán)重的一類；②大面積地面堆載引起的地面沉降；③大范圍密集建筑群天然地基或樁基持力層大面積整體性沉降——工程性地面沉降。1.1.3水頭（或水位1.1.4型地質(zhì)災(zāi)害。其主要危害是：（（1）對(duì)環(huán)境的危害：防洪能力降低，洪澇危害加2.5～3.3m，目前沉降中心帶已降至2.0m以下，局部1.5m，長(zhǎng)期水淹而拋荒的農(nóng)田面積達(dá)3919畝，季節(jié)性水淹而拋荒的農(nóng)田面積達(dá)3936畝，給城市、交通、水利設(shè)施建設(shè)及當(dāng)?shù)鼐用裨斐珊艽蟮挠绊懀醪焦烙?jì)前幾年由此損失達(dá)5（2）臺(tái)下沉，使升高”1.2基本措施是進(jìn)行地下水資源管理。主要整治方法：（1）減少地下水開采量和水位降深；調(diào)整開采層次，合理開發(fā)地下水資源；（2）當(dāng)?shù)孛娉两蛋l(fā)展劇烈時(shí)，應(yīng)禁采；（3）對(duì)地下水進(jìn)行人工補(bǔ)給，回灌時(shí)應(yīng)控制水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以防止地下水被污染。表表1 浙江省沿海平原地面沉降簡(jiǎn)況表（截止2003年）從上世紀(jì)八十年代起，省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)先后在寧波市和嘉興市建立了較為系統(tǒng)的地面沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)1.3浙江省地面沉降簡(jiǎn)介自北而南有杭1.3浙江省地面沉降簡(jiǎn)介自北而南有杭州）（興湖（）平原、寧（波）奉（化）平原、溫（嶺）黃（巖）平原和溫（州）（安、至20、10mm/a以下。地區(qū)杭嘉湖平原寧奉平原溫黃平原溫瑞平原沉降中心累mm860.0489.2>1300>200沉降范圍(累計(jì)沉降量）km2(mm)1020(>200)53(>50)308(>200)不詳1.4講題內(nèi)容定位：1.4.11.4講題內(nèi)容定位：1.4.1評(píng)估的內(nèi)容和方法：按國(guó)土資源部國(guó)土資發(fā)【2004】69號(hào)文附件1《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)要求試行1.4.2評(píng)估對(duì)象：1.4.3評(píng)估內(nèi)涵：。2、地面沉降區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估范圍的確定地面沉降的評(píng)估范圍應(yīng)與地面沉降范圍或初步推測(cè)的可能沉降的范圍基本一致。 3 3險(xiǎn)性評(píng)估方法由于在已經(jīng)建立地面沉降監(jiān)測(cè)的地區(qū)（嘉興、寧波），對(duì)地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估的方法比較成熟。本文主要對(duì)無(wú)地面沉降監(jiān)測(cè)地區(qū)的擬建工程進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估的方法作了一次嘗試，并將在今后相關(guān)的評(píng)估工作中不3.13.1.1 水位（13.1.2（）3.1.3包括縣（市）>1∶13.23.2.13.23.2.1首先編制鉆孔剖面圖，最有價(jià)值的是工程地質(zhì)鉆孔，它既有詳細(xì)的巖性描述，又有相應(yīng)的土層物理、力學(xué)指標(biāo)。根據(jù)浙江省沿海平源第四紀(jì)地層序列對(duì)全新世（Q4）和晚更新世（Q2-2、Q2-1、33Q1）進(jìn)行系統(tǒng)、詳細(xì)的劃分。并厘定時(shí)代和成3因。接著將水文地質(zhì)剖面圖與第四紀(jì)地層剖面進(jìn)行整合，最終確定各含水層與非含水層的時(shí)代和成因。3.2.2組）（Q3）、②（Q2）、③（Q1）、④（Q2-2）、⑤（Q2-1）、⑥（Q1）、⑦（Q2）、⑧44433 3 22地質(zhì)層。并按工程地質(zhì)層進(jìn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)、編制物理、力學(xué)指標(biāo)一覽表。3.2.3（Q1）含水層組）：Ⅰ(Q1)(Q2)(Q、Ⅲ1(Q3)(Q2)(Q1)31 22 212 13 13.33.3本章主要論述評(píng)估地面沉降的機(jī)理；闡述評(píng)估區(qū)地面沉降的表現(xiàn)；估算現(xiàn)狀累計(jì)沉降量，確定危險(xiǎn)性等級(jí)。3.3.1首先將評(píng)估區(qū)第四紀(jì)松散覆蓋層，根據(jù)工程地質(zhì)層（組），歸并成壓縮層和含水層。其中壓縮層分為海相軟土層、海相粘性土層和陸相硬土層。自上而下對(duì)上述三類壓縮層和含水層分別編號(hào)，如第一海相軟土層（mQ2+3）、第二海相軟土層(mQ1)、第三海相粘性土層(mQ2-2)、第四海相粘性土層(mQ2-1)、44第一硬土層(al-lQ1)、第二硬土層(al-lQ2-2)、第三硬33土層(al-lQ2-1)、第四硬土層(al-lQ1)……433 3?以及第Ⅰ1含水層（alQ2—2或al-mQ2-1）第Ⅰ2含水層(alQ2—1或al-mQ2-1)、第Ⅰ含水層(alQ1)、第Ⅱ含水33層(al-lQ2)、第Ⅱ(al-lQ1)含水層……等孔隙承壓含水333312 2 2?層。以上劃分應(yīng)列表表示。由于含水層的開采，水位下降，引起土層中孔隙水壓力降低，顆粒間有效應(yīng)力增加。有效應(yīng)力的增加，等同于給土層施加一附加應(yīng)力，導(dǎo)致土層的壓縮變形，其變形量的大小，受應(yīng)力大小（即水位變幅）、壓縮層的物理力學(xué)性質(zhì)以及距含水層的距離等因素控制，各土層壓縮變形的迭加，即表現(xiàn)為地面沉降變形。因此地下水開采，引起區(qū)域性水位下降，是評(píng)估區(qū)地面3.3.2根據(jù)調(diào)查和訪問，將評(píng)估區(qū)地面沉降的跡象進(jìn)行敘述。3.3.33.3.3（1）井管抬升”測(cè)量：對(duì)評(píng)估區(qū)的深井“抬升”情況進(jìn)行全面測(cè)量，包括其成井年月及其“抬升量”。當(dāng)然“抬升量”測(cè)量是升量”坪的密實(shí)度、強(qiáng)度以及井臺(tái)與地坪的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等有關(guān)。（2）（1:10000）地形圖出版年代最好選擇地下水開始大量開采時(shí)期和最近期出版的兩種不同比例尺的地形圖。以下以1:1格大小可采用200m×200m，將方格網(wǎng)內(nèi)處于村鎮(zhèn)的實(shí)際測(cè)量誤差遠(yuǎn)小于1:1萬(wàn)地形圖碎部高程最大中值誤差。由于1:1萬(wàn)地形圖有大量的碎部高程，這些高 （3） （3）（點(diǎn)）級(jí)：<300mm為危險(xiǎn)性??；300～800mm為危險(xiǎn)性大。3.4本節(jié)內(nèi)容是“預(yù)測(cè)評(píng)估”的內(nèi)容之一。也是對(duì)已經(jīng)發(fā)生地面沉降的地區(qū)進(jìn)行地面沉降趨勢(shì)預(yù)測(cè)，并3.4.1本法是采用研究程度較高且地質(zhì)環(huán)境條件相類似地區(qū)的研究成果，進(jìn)而估算評(píng)估區(qū)擬建工程規(guī)劃（設(shè)計(jì)）年限內(nèi)累計(jì)沉降量進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，是以溫嶺市石粘至松門一級(jí)公路地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告為例，說(shuō)明如下：（以溫嶺市石粘至松門一級(jí)公路地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告為例，說(shuō)明如下：（1）根據(jù)地質(zhì)條件對(duì)比，選擇嘉興市地面沉降研究成果作為本次評(píng)估的依據(jù)。即地下水位與沉降速率呈指數(shù)函數(shù)相關(guān)，回歸方程為：S′=1.374e0.0758hS′——沉降速率(mm)計(jì)算值h——平均水位（標(biāo)高絕對(duì)值，m）（2）根據(jù)現(xiàn)狀評(píng)估19852000年累計(jì)地面沉降加權(quán)平均值127.81mm，則年均沉降速率8.52mm/a；再根據(jù)漏斗中心115-1井水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料求得同一時(shí)段內(nèi)的平均水位-22.2m，反算S′,S′=1.374e0.0758×22.2=7.39mm/a則沉降速率計(jì)算值7.39mm/a與實(shí)際沉降速率8.52mm/a，相差1.13mm/a，即實(shí)際沉降值高出15.3%，也符合本區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件比嘉興市差的實(shí)際情況。本次地面沉降趨勢(shì)預(yù)測(cè)采用沉降速率S=(1+0.15)S′,進(jìn)行估算。（3）①劃分沉降區(qū)段（Li）：地下水等水位線之間的關(guān)系，劃分5個(gè)區(qū)段分別計(jì)算。②劃分水位變化時(shí)段（hi）：將近期（2002年）地下水等水位線，作為基準(zhǔn)年，將地下水規(guī)劃允許開采降深作為地下水位的底限，將地下水平均水位3③劃分地面沉降速率計(jì)算時(shí)段（Si）：根據(jù)水位劃分時(shí)段（hi）將Si相應(yīng)劃分為3個(gè)時(shí)段。④劃分地面沉降量的計(jì)算時(shí)段（Hi）：以現(xiàn)狀地面累計(jì)沉降量起算年限作為起算時(shí)間，評(píng)估年限則根據(jù)一級(jí)公路遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年限。20年作為評(píng)估年限，先按不同時(shí)段沉降速率（Si）分段計(jì)算累計(jì)沉降量（Hi）；最終計(jì)算出每分段的20年后的累計(jì)沉降量。3.4.23.4.2??????①地下水水位埋深及年其平均下降速率；②基巖面以上各土層層厚及物理力學(xué)指標(biāo)r、e、a、E①粘性土及粉性土層按下式計(jì)算②砂層按下列計(jì)算SPHS PH1eaEa——土層壓縮系數(shù)（Mpa-1）e——土層天然孔隙比P——由于地下水位變化施加于土層上的平均荷載（Mpa）H——計(jì)算土層的厚度（m）E——砂層的壓縮模量（Mpa）——土層最終沉降量（mm）（3）（4）2m/a10m，試問地層資料及有關(guān)參數(shù)地層資料及有關(guān)參數(shù)層序巖性厚度層序巖性厚度(m)(m)物理力學(xué)指標(biāo)r(KN/m3)ea(Mpa-1)E(Mpa)1粉土121218.00.860.3325.62粉細(xì)砂152717.512.03粘質(zhì)粉土275218.60.730.247.24細(xì)中砂75919.028.05粉質(zhì)粘土187718.90.610.13312.16粘質(zhì)粉土78418.80.690.2786.17頁(yè)巖50134???分層沉降量計(jì)算S0.3320223.57(mm)10.86 2S211(20.01)1525(mm)1212 2S2S21S222593.75118.75(mm)S221(150.01)1593.75(mm)S0.24 ?10.73(170.01)13306.59(mm)S0.24(1130.01)13117.23(mm)10.732S0.24(300.01)14582.66(mm)?10.73S306.59117.23582.661006.48(mm)*1：15年后地下水埋深40m，第③層層厚27m中下部14m將埋藏于40m之下。故上部13m按S31、S32計(jì)算，下部14m按S33計(jì)算。*217為起算年限地下水位埋深10m時(shí)，第③層所受壓力2+15=17。??????S428(30775.001第④層沉降量：S0.133(300.01)18446.0910.61S0.278300.017345.44??10.69SS1S2S3S4S5S63.57118.751006.4875.00446.09345.441995.33(mm)則15年后，地下水位埋深40m，地面沉降量達(dá)1995.33（mm）。以上兩種估算方法可根據(jù)評(píng)估區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，累計(jì)沉降量預(yù)測(cè)年限應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程規(guī)劃（4、地面沉降監(jiān)測(cè)地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法4.1資料收集：沉降區(qū)內(nèi)地下水開采歷史與現(xiàn)狀資料、地下水開采量與水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)以及不同時(shí)期地面累計(jì)沉降量資料。尚應(yīng)收集沉降區(qū)所屬的縣（市）地下水區(qū)域調(diào)查報(bào)告及工程地質(zhì)資料。當(dāng)有分層沉降標(biāo)時(shí)，則應(yīng)系統(tǒng)收集各含水層水位、各土層變形量以及孔隙水壓力等4.2圖件編制：繪制（或引用）沉降區(qū)水文地質(zhì)圖及水文地質(zhì)剖面圖，以及地面沉降現(xiàn)狀累計(jì)沉降量等值線和相對(duì)應(yīng)的地下水開采層水位4.33.2節(jié)4.44.44.4.1地面沉降的歷史和現(xiàn)狀（附相應(yīng)的地面）4.4.2（1）（2）（3）4.4.3擬建工程場(chǎng)地現(xiàn)狀累計(jì)沉降量及其危害的評(píng)估4.54（1）利用地面沉降監(jiān)測(cè)資料和水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料進(jìn)行回歸分析，建立沉降速率Vs與水位H的相Vs=f（H）H(m)Vs，估算累計(jì)沉降量。（2）利用地面沉降監(jiān)測(cè)資料和年開采量監(jiān)測(cè)資料，繪制沉降量與開采量間的散點(diǎn)圖，建立年（2）利用地面沉降監(jiān)測(cè)資料和年開采量監(jiān)測(cè)資料，繪制沉降量與開采量間的散點(diǎn)圖，建立年均沉降量與年開采量（Q）的關(guān)系式進(jìn)行預(yù)測(cè)。（3）年累計(jì)開采量監(jiān)測(cè)資料，建立歷年累計(jì)沉降量（s）與歷年累計(jì)開采量（Q）的關(guān)系式進(jìn)行預(yù)測(cè)。（4）當(dāng)有分層沉降標(biāo)監(jiān)測(cè)資料時(shí)，采用單位變形量法估算地面沉降以預(yù)測(cè)期前3～4年的實(shí)測(cè)資料，計(jì)算在某一水位下降階段內(nèi)，含水量水位每變化1m相應(yīng)的變Ii （mm/m）△h （m）△Si （mm）再計(jì)算i再計(jì)算i土層的比單位變形量Ii′ 水位下降時(shí)，土層的比單位變形量（1/m）Mi i土層的厚度（mm）在以知某計(jì)算點(diǎn)j預(yù)測(cè)期內(nèi)水位下降幅度（△H）土層厚度（Mji）情況下，j點(diǎn)的各土層預(yù)測(cè)沉降量（Sji）按下式計(jì)算Sji=Ii·△H=Ii′·Mji·△H則j點(diǎn)各土層預(yù)測(cè)沉降量之和Sji即為j點(diǎn)的地面累計(jì)n沉降量Sjin 為j點(diǎn)的土層總數(shù)。5地面沉降對(duì)擬建工程的危害5.1升高5.2防治措施5.2防治措施（）體分析。6、有關(guān)說(shuō)明及存在問題（16、有關(guān)說(shuō)明及存在問題（1）地面沉降是一種緩慢的長(zhǎng)期的不可逆的地質(zhì)災(zāi)害，往往在工程建設(shè)中容易忽視，但其危害性不可低估。但對(duì)于無(wú)地面沉降監(jiān)測(cè)的地區(qū)進(jìn)行地面沉降災(zāi)害的評(píng)估，有較大的難度。提出的評(píng)估結(jié)果，只能是半定量的，精度不高。評(píng)估方法（2）地面沉降速率或地面累計(jì)沉降量水位或開采量的關(guān)系，尚需對(duì)地面沉降研究程度較高的地區(qū)作進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析和研究，以便采用比擬法提高對(duì)未進(jìn)行監(jiān)測(cè)地區(qū)地面沉降災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估的精度。（3）在沿海地區(qū)廣泛分布高壓縮性軟土，建筑場(chǎng)地因大面積回填（包括高等級(jí)公路填方路基）的附加壓力引起的軟土地基緩慢持久的壓縮變形，其累計(jì)