《地面沉降》课件.ppt

1、精选PPT1 一、地面沉降发生的原因一、地面沉降发生的原因 二、我国地面沉降现状二、我国地面沉降现状 三、地面沉降危害及损失评估三、地面沉降危害及损失评估 四、地面沉降防治对策建议四、地面沉降防治对策建议 五、目前地面沉降主要研究方法五、目前地面沉降主要研究方法 六、地面沉降监测方法六、地面沉降监测方法地面沉降及防治对策地面沉降及防治对策精选PPT2地面沉降地面沉降(landsubsidence)又称为地面下沉或地陷，是在自然或人类工程的影响下，又称为地面下沉或地陷，是在自然或人类工程的影响下，由于地下松散土层固结收缩压密作用，导致地表发生的下降由于地下松散土层固结收缩压密作用，导致地表发生的

2、下降运动运动。地面沉降地面沉降分构造沉降、抽水沉降构造沉降、抽水沉降和采空沉降采空沉降 构造沉降构造沉降：由地壳沉降运动引起的地面下沉现象；：由地壳沉降运动引起的地面下沉现象；抽水沉降抽水沉降：由于过量抽汲地下水（或油、气）引起水：由于过量抽汲地下水（或油、气）引起水位（或油、气压）下降，在欠固结或半固结土层分布区，位（或油、气压）下降，在欠固结或半固结土层分布区，土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象；土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象；采空沉降采空沉降：因地下大面积采空引起顶板岩（土）体下：因地下大面积采空引起顶板岩（土）体下沉而造成的地面碟状洼地现象。沉而造成的地面碟状洼地现象。精选

3、PPT3一、地面沉降发生的原因一、地面沉降发生的原因11产生地面沉降的物质基础产生地面沉降的物质基础 地面沉降主要是地面沉降主要是抽取地下流体抽取地下流体引起土层压缩，引起土层压缩，厚层松厚层松散细粒土层散细粒土层的存在构成了地面沉降的物质基础。易于发的存在构成了地面沉降的物质基础。易于发生地面沉降的地质结构为生地面沉降的地质结构为砂层、黏土层的松散土层结构砂层、黏土层的松散土层结构。随着抽取地下水，承压水位降低，含水层本身及其上、随着抽取地下水，承压水位降低，含水层本身及其上、下相对隔水层中孔隙水压力减小，地层压缩导致地面发下相对隔水层中孔隙水压力减小，地层压缩导致地面发生沉降。生沉降。精选

4、PPT412全球海平面上升全球海平面上升 气候变暖导致的全球海平面上升使沿海地区沉降问题更气候变暖导致的全球海平面上升使沿海地区沉降问题更加突出，中国加突出，中国沿海地区大都面临着海平面上升问题沿海地区大都面临着海平面上升问题。据统。据统计，计，2020世纪世纪6060年代以前年代以前上海上海吴淞口海平面上升速率为吴淞口海平面上升速率为0.9mm0.9mma a；2020世纪世纪6060年代以后，由于全球变暖等原因，海平面上年代以后，由于全球变暖等原因，海平面上升速率为升速率为2mm2mma a。海平面上升值叠加在地面沉降值上带来。海平面上升值叠加在地面沉降值上带来的诸多灾害性后果是不容忽视的

5、。在这个方面尤以的诸多灾害性后果是不容忽视的。在这个方面尤以天津天津地地区最为显著。天津沿海下降区从全新世以来一直处于下沉区最为显著。天津沿海下降区从全新世以来一直处于下沉阶段，下沉速率为阶段，下沉速率为1mrrga1mrrga，随着地下水开采量的增加，沉，随着地下水开采量的增加，沉降速率也趋于加快。同时，降速率也趋于加快。同时，渤海湾地区渤海湾地区近几十年来海平面近几十年来海平面处于持续上升阶段，年绝对上升量处于持续上升阶段，年绝对上升量1 15mm5mm，加上地壳升降，加上地壳升降影响，年上升量在影响，年上升量在1.51.58mm8mm之间。海平面上升和局部地面之间。海平面上升和局部地面下

6、沉的复合作用虽短期内量不大，然而因其持续作用的周下沉的复合作用虽短期内量不大，然而因其持续作用的周期较长，从长远来看，对天津地区的影响很大，应引起极期较长，从长远来看，对天津地区的影响很大，应引起极大的关注。大的关注。精选PPT513软土地基自然沉降的影响软土地基自然沉降的影响 沿海地区大多沉积有巨厚的沿海地区大多沉积有巨厚的第四纪松散沉积物第四纪松散沉积物，如，如天津塘沽新港区地基土系第四纪全新世滨海沉积，地天津塘沽新港区地基土系第四纪全新世滨海沉积，地面下面下2 24m4m多为吹填土和杂填土，地面下多为吹填土和杂填土，地面下10m10m左右的土左右的土层基本上是淤泥质的。这些沉积物层基本上

7、是淤泥质的。这些沉积物含水量高含水量高，粘粒含粘粒含量高量高，固结程度差固结程度差，大多未固结，大多未固结，在达到完全固结之在达到完全固结之前，必然会自然沉降前，必然会自然沉降。精选PPT614过量抽取地下流体过量抽取地下流体 地面沉降与地下水开采量和动态变化有着密切联系，地面沉降与地下水开采量和动态变化有着密切联系，过量开采地下流体是产生地面沉降的过量开采地下流体是产生地面沉降的主导因主导因：(1)(1)地面沉地面沉降中心与降中心与地下水开采漏斗中心地下水开采漏斗中心明显一致性；明显一致性；(2)(2)地面沉降地面沉降区与区与地下水集中开采区地下水集中开采区大体相吻合；大体相吻合；(3)(3

8、)地面沉降量等值地面沉降量等值线展布方向与线展布方向与地下水开采漏斗等值线展布方向地下水开采漏斗等值线展布方向基本一致，基本一致，地面沉降速率与地下液体的开采量和开采速率有良好的对地面沉降速率与地下液体的开采量和开采速率有良好的对应关系；应关系；(4)(4)地面沉降量及各单层的压密量与地面沉降量及各单层的压密量与承压水位的承压水位的变化密切相关变化密切相关；(5)(5)许多地区已通过人工回灌或限制地下许多地区已通过人工回灌或限制地下水开采来恢复和抬高地下水位，控制了地面沉降发展，有水开采来恢复和抬高地下水位，控制了地面沉降发展，有些地区还使地面有所回升。些地区还使地面有所回升。精选PPT715

9、建筑施工造成的局部沉降建筑施工造成的局部沉降 相对于抽取地下水流体引起的地面下沉而言，城市相对于抽取地下水流体引起的地面下沉而言，城市建设造成的地面沉降是建设造成的地面沉降是局部局部的，有时也是的，有时也是不可逆转不可逆转的。的。城市建设施工造成局部地面沉降主要是以城市建设施工造成局部地面沉降主要是以高层建筑高层建筑基基础工程为代表，如基坑开挖、降排水、沉桩等。沉降础工程为代表，如基坑开挖、降排水、沉桩等。沉降效应较为明显的工程措施有效应较为明显的工程措施有开挖、降排水、盾构掘进、开挖、降排水、盾构掘进、沉桩沉桩等。若揭露有流砂性质的饱水砂层或具流变特性等。若揭露有流砂性质的饱水砂层或具流变特

10、性的饱和淤泥质软土，在开挖深度和面积较大的基坑时，的饱和淤泥质软土，在开挖深度和面积较大的基坑时，则有可能造成支护结构失稳，从而导致基坑周边地区则有可能造成支护结构失稳，从而导致基坑周边地区地面沉降。而规模较大的隧道、涵洞的开挖有时具有地面沉降。而规模较大的隧道、涵洞的开挖有时具有更显著的沉降效应。更显著的沉降效应。精选PPT816开采油气资源引起地面沉降开采油气资源引起地面沉降 在油气田区，在油气田区，开采油气资源开采油气资源也会引起地面沉降。也会引起地面沉降。根据根据大港大港油田的有关资料，油田的有关资料，2500m2500m以下普遍出现了欠压以下普遍出现了欠压密地层，当油气开发后，必将使

11、流体压力降低，固体密地层，当油气开发后，必将使流体压力降低，固体颗粒有效应力增加，使地层进一步固结压密，从而引颗粒有效应力增加，使地层进一步固结压密，从而引起地面沉降。因此，石油天然气的开采也是引起油气起地面沉降。因此，石油天然气的开采也是引起油气田区地面沉降的因素之一。田区地面沉降的因素之一。精选PPT9二、我国地面沉降现状二、我国地面沉降现状 2 21 1长江三角洲地区长江三角洲地区 长江三角洲是我国地面沉降长江三角洲是我国地面沉降最为严重最为严重的地区。其中，的地区。其中，上海上海地区是我国地区是我国发生地面沉降现象最早、影响最大、危害最深的城市；发生地面沉降现象最早、影响最大、危害最深

12、的城市；2020世纪世纪8080年代以来，年代以来，江苏的江苏的苏苏(州州)一一(无无)锡一常锡一常(州州)及及扬州一泰州一南通扬州一泰州一南通地区与浙江的地区与浙江的杭杭(州州)一嘉一嘉(兴兴)一湖一湖(州州)及宁及宁(波波)一绍一绍(兴兴)地区相继发生了地面沉降灾害。以上地区相继发生了地面沉降灾害。以上海市中心、苏锡常、嘉兴为代表的沉降中心区的最大累积沉降量分别达海市中心、苏锡常、嘉兴为代表的沉降中心区的最大累积沉降量分别达2.632.63、2.802.80、0.82m0.82m。9090年代以来，由于大规模的城市建设，高层建筑荷年代以来，由于大规模的城市建设，高层建筑荷载及市周边地区增加

13、开采地下水，致使中心城区地面处于新的加速沉降阶载及市周边地区增加开采地下水，致使中心城区地面处于新的加速沉降阶段。在段。在苏锡常苏锡常地区，虽然近年来已实行地下水禁采，地下水位大部分地区地区，虽然近年来已实行地下水禁采，地下水位大部分地区已开始有所回升，但沉降速率仍然达到已开始有所回升，但沉降速率仍然达到202040mm40mma a，部分乡镇高达，部分乡镇高达8080120mm/a120mm/a。杭嘉湖杭嘉湖平原地面沉降不断向区域性发展，形成多个沉降中心。平原地面沉降不断向区域性发展，形成多个沉降中心。近年来，近年来，浙江省浙江省沿海地带的城市由于地下水超采严重，地面沉降发展较快。沿海地带的

14、城市由于地下水超采严重，地面沉降发展较快。20022002年宁波市沉降中心累计沉降量年宁波市沉降中心累计沉降量484.6mm484.6mm，沉降面积超过，沉降面积超过175km175km，沉降速，沉降速率率3 312mm/a12mm/a，沉降中心沉降速率在，沉降中心沉降速率在6 610mm/a10mm/a。温岭市西部平原已形成了。温岭市西部平原已形成了多处沉降带，中心累计沉降量已大于多处沉降带，中心累计沉降量已大于1300mm1300mm，地面累计沉降量大于，地面累计沉降量大于300mm300mm的面积已达的面积已达36.45km236.45km2，已成为浙江省地面沉降地质灾害最为严重的地区。

15、，已成为浙江省地面沉降地质灾害最为严重的地区。精选PPT102 22 2华北平原地区华北平原地区 华北平原是我国地面沉降华北平原是我国地面沉降灾害严重灾害严重的地区。以天津、沧的地区。以天津、沧州和北京州和北京NENE郊形成郊形成3 3个沉降中心。个沉降中心。天津天津地面沉降与上海同步，地面沉降与上海同步，始于上世纪始于上世纪2020年代，建国以来，地面沉降严重加剧，最大沉年代，建国以来，地面沉降严重加剧，最大沉降量已经超过降量已经超过3.1m3.1m，为全国之最。天津的地面沉降问题非常，为全国之最。天津的地面沉降问题非常复杂，特别是沉降中心向海岸线迁移，反映出有深层石油开复杂，特别是沉降中心

16、向海岸线迁移，反映出有深层石油开采的迭加作用。沿海一带已出现负海拔标高地区近采的迭加作用。沿海一带已出现负海拔标高地区近20km220km2，淤，淤积突出，风暴潮灾害非常严重。向西与河北平原沉降已连成积突出，风暴潮灾害非常严重。向西与河北平原沉降已连成一体，与华北地下水开采形成的大漏斗相吻合。一体，与华北地下水开采形成的大漏斗相吻合。河北平原区河北平原区地面沉降主要形成于地面沉降主要形成于2020世纪世纪8080年代，随着地下水水位的下降年代，随着地下水水位的下降和地下水水位降落漏斗的形成，河北平原逐渐形成了沧州、和地下水水位降落漏斗的形成，河北平原逐渐形成了沧州、保定、衡水、任丘、南宫、霸州

17、、大城、曲周、唐海等保定、衡水、任丘、南宫、霸州、大城、曲周、唐海等9 9个主个主要地面沉降区。要地面沉降区。北京北京地区由于第四系沉积物相对致密，地面地区由于第四系沉积物相对致密，地面沉降及其危害轻于天津和河北平原地区。但是，由于高层建沉降及其危害轻于天津和河北平原地区。但是，由于高层建筑和其它重大工程对地面变形的要求很高，其潜在威胁不容筑和其它重大工程对地面变形的要求很高，其潜在威胁不容忽视。忽视。精选PPT11 2 23 3汾渭地堑主要城市汾渭地堑主要城市 汾渭地堑沿陕西渭河、山西汾渭地堑沿陕西渭河、山西6 6大盆地斜列展布是我国构造强烈活大盆地斜列展布是我国构造强烈活动区，基底构造差异

18、升降大。由于地下水的开采，不仅引发了地面沉降，动区，基底构造差异升降大。由于地下水的开采，不仅引发了地面沉降，而且形成了多条顺构造线展布的地裂缝，逐渐形成了而且形成了多条顺构造线展布的地裂缝，逐渐形成了西安、大同、太原西安、大同、太原3 3个严重地面沉降及地裂缝区。其中，个严重地面沉降及地裂缝区。其中，西安西安地区地面沉降累计达地区地面沉降累计达2 26m6m，已，已发现的地裂缝带有发现的地裂缝带有1313条，出露总长度约条，出露总长度约72km72km，延伸，延伸103km103km，各地裂缝带间，各地裂缝带间呈呈1 11.5km1.5km等间距排列，最大垂直活动速率超过等间距排列，最大垂直

19、活动速率超过50mm/a50mm/a，总体活动速率，总体活动速率在在5 535mm/a35mm/a。山西太原山西太原市沉降范围市沉降范围SNSN长约长约40km40km，EWEW宽约宽约15km15km。太原市地。太原市地裂缝分布在清徐县上固驿一平泉一武家坡一带一大运高速公路清徐段南裂缝分布在清徐县上固驿一平泉一武家坡一带一大运高速公路清徐段南侧，长度约侧，长度约15155km5km，影响带宽度约，影响带宽度约200200左右，基本贯穿清徐县西部边山左右，基本贯穿清徐县西部边山全境。全境。山西大同山西大同市地面沉降出现于市地面沉降出现于2020世纪世纪7070年代末沉降中心累计地面沉年代末沉降

20、中心累计地面沉降量一般为降量一般为404050mm50mm，最大累计沉降量，最大累计沉降量124mm124mm，平均沉降速度，平均沉降速度8 810mm10mma a。大同地面沉降与地下水降落漏斗在时空分布上有较好的对应关系。大同大同地面沉降与地下水降落漏斗在时空分布上有较好的对应关系。大同市地裂缝市地裂缝19831983年刚发现时长不到年刚发现时长不到5km5km；其后日益加剧，；其后日益加剧，19901990年已形成长年已形成长10105kni5kni的地裂缝带；的地裂缝带；19941994年发展到年发展到24km24km；截止到；截止到20022002年已发展到年已发展到1010条，条，

21、总长度达总长度达34345km5km的地裂缝带。的地裂缝带。精选PPT12三、地面沉降的危害三、地面沉降的危害 防潮堤抗风暴潮能力降低，风暴潮频率、强度增加防潮堤抗风暴潮能力降低，风暴潮频率、强度增加 建筑物地基下沉，房屋开裂破坏，地下管道受损建筑物地基下沉，房屋开裂破坏，地下管道受损 地面水准点失效，地面高程资料失效地面水准点失效，地面高程资料失效 地面沉降影响河道输水，城市内涝严重地面沉降影响河道输水，城市内涝严重 河床下沉，河道防洪排涝能力降低，影响南水北调河床下沉，河道防洪排涝能力降低，影响南水北调等引水工程安全，桥下净空变小影响泄洪和航运等引水工程安全，桥下净空变小影响泄洪和航运 加

22、剧了农业渍害，土质趋于恶化加剧了农业渍害，土质趋于恶化 铁路安全受到威胁铁路安全受到威胁,加厚路基碎石垫层加厚路基碎石垫层精选PPT13四、地面沉降的经济损失四、地面沉降的经济损失 根据长江三角洲、华北地区、汾渭地堑主根据长江三角洲、华北地区、汾渭地堑主要城市等的研究，粗略统计，要城市等的研究，粗略统计，19491949年以来，我年以来，我国地面沉降和地裂缝造成的经济损失累计高达国地面沉降和地裂缝造成的经济损失累计高达4500500045005000亿元。其中，直接经济损失累计为亿元。其中，直接经济损失累计为350400350400亿元，年均总损失为亿元，年均总损失为9010090100亿元，

23、年均亿元，年均直接损失直接损失810810亿元亿元 。精选PPT14四、地面沉降的经济损失四、地面沉降的经济损失长江三角洲地区长江三角洲地区 经过初步评估，自经过初步评估，自2020世纪世纪5050年代初以来，三年代初以来，三角洲地区由地面沉降灾害造成的经济损失角洲地区由地面沉降灾害造成的经济损失349634968 8亿元亿元。其中，上海市市区经济损失高达。其中，上海市市区经济损失高达29002900余亿余亿元，苏锡常地区达元，苏锡常地区达840840余亿元人民币，杭嘉湖余亿元人民币，杭嘉湖(嘉嘉兴市兴市)达达8585亿元。与崩滑流等突发性地质灾害不同，亿元。与崩滑流等突发性地质灾害不同，地面

24、沉降的灾害损失具有缓变性和间接性特点。地面沉降的灾害损失具有缓变性和间接性特点。上海市地面沉降直接损失为上海市地面沉降直接损失为189.4189.4亿元，占总损失亿元，占总损失29002900亿元的亿元的6.56.5；苏锡常地面沉降直接经济损失；苏锡常地面沉降直接经济损失为为26.226.2亿元，占总损失亿元，占总损失8585亿元的亿元的3030。而杭嘉湖。而杭嘉湖地区直接损失不明显。地区直接损失不明显。精选PPT15四、地面沉降的经济损失四、地面沉降的经济损失华北平原地区华北平原地区 华北地区地面沉降灾害经济损失华北地区地面沉降灾害经济损失非常严重非常严重。由。由于未开展过专门的经济损失评估

25、，本节的经济损于未开展过专门的经济损失评估，本节的经济损失统计是非常粗略的。天津失统计是非常粗略的。天津19921992年风暴潮年风暴潮150km150km防防潮堤有十几被冲垮，天津港码头上水、仓库被淹、潮堤有十几被冲垮，天津港码头上水、仓库被淹、油田被淹，沿渔民虾池、鱼池被冲坏，农户进水油田被淹，沿渔民虾池、鱼池被冲坏，农户进水等，直接经济损失等，直接经济损失4 4亿元人民币。据不完全统计，亿元人民币。据不完全统计，在在19851985、19921992、19991999发生发生3 3次风暴潮，河北受灾直次风暴潮，河北受灾直接经济损失达接经济损失达1010亿以上。亿以上。20032003年年

26、1010月月1111日，该省日，该省沿海又遭受风暴潮害，共造成直接经济损失沿海又遭受风暴潮害，共造成直接经济损失5 56 6亿元。亿元。天津是我国地面沉降的重灾区天津是我国地面沉降的重灾区。精选PPT16四、地面沉降的经济损失四、地面沉降的经济损失汾渭地堑地区汾渭地堑地区 地裂缝灾害是汾渭地堑地区主要的损失原地裂缝灾害是汾渭地堑地区主要的损失原迄今为止，尚未按统一标准开展过该区经济损迄今为止，尚未按统一标准开展过该区经济损失评估。据不完全统计，该区地裂缝和地面沉失评估。据不完全统计，该区地裂缝和地面沉降造成的接损失达降造成的接损失达5050亿元。亿元。西安地区西安地区 据不完全统计，西安地区地

27、裂缝和地面沉据不完全统计，西安地区地裂缝和地面沉降灾直接经济经济损失达降灾直接经济经济损失达4040亿元。亿元。山西太原和大同等地区山西太原和大同等地区 据不完全统计，山西地裂缝和地面沉降造据不完全统计，山西地裂缝和地面沉降造成的济损失超过成的济损失超过1010亿元。亿元。精选PPT17五、地面沉降防治对策建议五、地面沉降防治对策建议第四系结构调查第四系结构调查 含水层结构及地下水环境问题调查含水层结构及地下水环境问题调查基底地形与断块构造调查基底地形与断块构造调查 地面沉降灾害专题调查地面沉降灾害专题调查 开展全国地面沉降调查开展全国地面沉降调查 ：精选PPT18 禁采或限采地下水禁采或限采

28、地下水 优化地下水开采层位优化地下水开采层位 浅层地下水开发利用浅层地下水开发利用 地下水人工回灌与含水层修复地下水人工回灌与含水层修复 沿岸防汛墙工程和地面垫高工程沿岸防汛墙工程和地面垫高工程 建立监测预警体系建立监测预警体系五、地面沉降防治对策建议五、地面沉降防治对策建议精选PPT19加强科学研究加强科学研究 加强孔隙水运移问题的研究；开展缩减开加强孔隙水运移问题的研究；开展缩减开采地下水水量及回灌地下水缓减地面沉降的实采地下水水量及回灌地下水缓减地面沉降的实际效果的定量研究；推进地面沉降三维可视化际效果的定量研究；推进地面沉降三维可视化技术的运用；依靠高新技术加强监测工作，建技术的运用；

29、依靠高新技术加强监测工作，建立统一的立统一的GPSGPS监测网，普及地下水自动监测技监测网，普及地下水自动监测技术同时开发和研究干涉合成孔径雷达技术地面术同时开发和研究干涉合成孔径雷达技术地面沉降监测中的应用。沉降监测中的应用。五、地面沉降防治对策建议五、地面沉降防治对策建议精选PPT20行政手段来控制地面沉降，工作内容有：行政手段来控制地面沉降，工作内容有：a a、健全法制，加强管理，规范地下水的开、健全法制，加强管理，规范地下水的开采活动采活动 b b、与周边城市联动，从大区域的范围来系、与周边城市联动，从大区域的范围来系统宏观管理地下水开采地面沉降的研究方法。因统宏观管理地下水开采地面沉

30、降的研究方法。因为一个地区的含水层不是一个孤立的系统，与周为一个地区的含水层不是一个孤立的系统，与周边地区的含水层是连续的，所以控制地面沉降不边地区的含水层是连续的，所以控制地面沉降不能仅仅局限于一个封闭的小地区，而应该从大区能仅仅局限于一个封闭的小地区，而应该从大区域的角度来把握全局。域的角度来把握全局。五、地面沉降防治对策建议五、地面沉降防治对策建议精选PPT21六、目前地面沉降主要研究方法六、目前地面沉降主要研究方法5 51 1 地面沉降计算中采用的地面沉降计算中采用的渗流模型渗流模型常用的主要有以下几常用的主要有以下几种种:5 51 11 1 二维模型二维模型：含水层中的地下水在水平面

31、内作二：含水层中的地下水在水平面内作二维平面流动，含水层之间的粘土、亚粘土则视作不透水。维平面流动，含水层之间的粘土、亚粘土则视作不透水。5 51 12 2 改进的二维模型改进的二维模型：含水层中的地下水作水平方：含水层中的地下水作水平方向流动，并将粘土、亚粘土层中的压密释水概化为水流模型向流动，并将粘土、亚粘土层中的压密释水概化为水流模型的源汇项。的源汇项。5 51 13 3 准三维模型准三维模型：含水层中的地下水作水平渗流，：含水层中的地下水作水平渗流，粘土、亚粘土层中的水流作一维垂向渗流处理。粘土、亚粘土层中的水流作一维垂向渗流处理。5 51 14 4 全三维模型全三维模型：含水层和弱透

32、水层中的地下水流：含水层和弱透水层中的地下水流均作三维渗流处理。均作三维渗流处理。通过建立通过建立数学模型数学模型来实现开采井的优化以及对地面来实现开采井的优化以及对地面沉降的预测预报。沉降的预测预报。精选PPT22六、目前地面沉降主要研究方法六、目前地面沉降主要研究方法5 52 2 土体变形模型土体变形模型：5 52 21 1 线弹性模型线弹性模型：即认为土的应力应变关系符合虎克定律，：即认为土的应力应变关系符合虎克定律，土层厚度变化与有效应力的变化成正比。这一模型主要用于含水层的土层厚度变化与有效应力的变化成正比。这一模型主要用于含水层的变形，即将含水层的变形作为弹性的、可恢复的。另外，在

33、考虑土体变形，即将含水层的变形作为弹性的、可恢复的。另外，在考虑土体的三维变形时，将含水层和粘土、亚粘土层，几乎都看作线弹性体。的三维变形时，将含水层和粘土、亚粘土层，几乎都看作线弹性体。5 52 22 2 非线弹性模型非线弹性模型：即考虑土体变形的非弹性特性，当地下：即考虑土体变形的非弹性特性，当地下水位恢复时土体要产生回弹，但不可能完全恢复，且恢复的程度与土水位恢复时土体要产生回弹，但不可能完全恢复，且恢复的程度与土质条件、土体所处的应力状态有关。另外土体的变形与土体经历的应质条件、土体所处的应力状态有关。另外土体的变形与土体经历的应力历史有关。因此在计算土体变形时按土体的前期固结应力的大

34、小，力历史有关。因此在计算土体变形时按土体的前期固结应力的大小，需要进行分段处理。需要进行分段处理。5 52 23 3 流变模型流变模型：即认为由于在土体骨架应力作用下土体表面：即认为由于在土体骨架应力作用下土体表面所吸附的水的粘滞性，土体颗粒重新排列和骨架体的错动将具有明显所吸附的水的粘滞性，土体颗粒重新排列和骨架体的错动将具有明显的时间效应。的时间效应。通过建立通过建立数学模型数学模型来实现开采井的优化以及对地面沉降的来实现开采井的优化以及对地面沉降的预测预报。预测预报。精选PPT23六、目前地面沉降主要研究方法六、目前地面沉降主要研究方法5 53 3 沉降计算模型沉降计算模型：根据渗流模

35、型与土体变形模型不同的结合形：根据渗流模型与土体变形模型不同的结合形式，沉降模型大体可分为三类：式，沉降模型大体可分为三类：5 53 31 1 两步计算模型两步计算模型：主要根据含水层和弱透水层的水位变化来：主要根据含水层和弱透水层的水位变化来计算有效应力的变化，从而计算各土层的变形量即完全分成各自独计算有效应力的变化，从而计算各土层的变形量即完全分成各自独立的两步完成，进而求出地面沉降量。立的两步完成，进而求出地面沉降量。5 53 32 2 部分耦合模型部分耦合模型：此类模型也就是耦合的两步模型，一般的：此类模型也就是耦合的两步模型，一般的表现特征是水位和变形既分步计算又相互影响。地下水流模

36、型和土表现特征是水位和变形既分步计算又相互影响。地下水流模型和土体变形模型中参数在沉降过程中是变化的，而他们之间的耦合体现体变形模型中参数在沉降过程中是变化的，而他们之间的耦合体现在参数随沉降的变化中。在参数随沉降的变化中。5 53 33 3 完全耦合模型完全耦合模型：它考虑土体的变形和地下水渗流的耦合作：它考虑土体的变形和地下水渗流的耦合作用，将土的变形和地下水流动置于时间和空间上同步，孔隙水压力用，将土的变形和地下水流动置于时间和空间上同步，孔隙水压力和变形同时算出且地下水流和变形都是三维的。从理论上讲，由于和变形同时算出且地下水流和变形都是三维的。从理论上讲，由于全耦合模型参数较多，对大

37、区域地质体刻划能力有限，而难于满足全耦合模型参数较多，对大区域地质体刻划能力有限，而难于满足复杂的实际情况，因此在解决实际问题时有很大的困难，实际应用复杂的实际情况，因此在解决实际问题时有很大的困难，实际应用中仍然以前两种模型居多。中仍然以前两种模型居多。通过建立通过建立数学模型数学模型来实现开采井的优化以及对地面沉来实现开采井的优化以及对地面沉降的预测预报。降的预测预报。精选PPT24七、地面沉降监测方法七、地面沉降监测方法主要方法有以下几种：主要方法有以下几种：a a传统测量方法，也即平面水准控制测量传统测量方法，也即平面水准控制测量 b bGPSGPS卫星定位测量卫星定位测量 c c星载

38、合成孔径雷达干涉测量技术星载合成孔径雷达干涉测量技术InSAR InSAR 精选PPT25七、地面沉降监测方法七、地面沉降监测方法 根据全国地面沉降现状、地下水降落漏斗中心以及不根据全国地面沉降现状、地下水降落漏斗中心以及不同地区引发地面沉降的因素，分别建立国家级监测主干网同地区引发地面沉降的因素，分别建立国家级监测主干网(I(I级级)和省和省(市市)级监测区域网级监测区域网(级级)。精选PPT26地面沉降调查、监测工作及减灾工程措施建议：地面沉降调查、监测工作及减灾工程措施建议：1.1.以长江三角洲、华北平原地区、汾渭地堑地区为重点，以长江三角洲、华北平原地区、汾渭地堑地区为重点，综合研究第四系结构、含水层结构和地下水环境、基底地综合研究第四系结构、含水层结构和地下水环境、基底地形与断块构造特征，建立三维可视化数字平台；形与断块构造特征，建立三维可视化数字平台；2.2.查明全国地面沉降灾害分布状况和演化规律，开展地质查明全国地面沉降灾害分布状况和演化规律，开展地质灾害风险评估和地质环境安全功能区划；灾害风险评估和地质环境安全功能区划；3.3.开展地面沉降防治，严格控制地下水开采，实施以控制开展地面沉降防治，严格控制地下水开采，实施以控制地面沉降为目标的含水层修复等减灾的工程。地面沉降为目标的含水层修复等减灾的工程。