地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險性評估方法

PAGEPAGE8地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險性評估方法 1、地面沉降地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險性評估方法1、地面沉降概述23、地面沉降無監(jiān)測地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性的評估方法4、地面沉降監(jiān)測地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性的評估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，長期水淹而拋荒的農(nóng)田面積達3919畝，季節(jié)性水淹而拋荒的農(nóng)田面積達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醪焦烙嬊皫啄暧纱藫p失達5（2）臺下沉，使升高”1.2基本措施是進行地下水資源管理。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，應(yīng)禁采；（3）對地下水進行人工補給，回灌時應(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)測網(wǎng)1.3浙江省地面沉降簡介自北而南有杭1.3浙江省地面沉降簡介自北而南有杭州）（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評估的內(nèi)容和方法：按國土資源部國土資發(fā)【2004】69號文附件1《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)要求試行1.4.2評估對象：1.4.3評估內(nèi)涵：。2、地面沉降區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估范圍的確定地面沉降的評估范圍應(yīng)與地面沉降范圍或初步推測的可能沉降的范圍基本一致。 3 3險性評估方法由于在已經(jīng)建立地面沉降監(jiān)測的地區(qū)（嘉興、寧波），對地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險性評估的方法比較成熟。本文主要對無地面沉降監(jiān)測地區(qū)的擬建工程進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估的方法作了一次嘗試，并將在今后相關(guān)的評估工作中不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)地層序列對全新世（Q4）和晚更新世（Q2-2、Q2-1、33Q1）進行系統(tǒng)、詳細(xì)的劃分。并厘定時代和成3因。接著將水文地質(zhì)剖面圖與第四紀(jì)地層剖面進行整合，最終確定各含水層與非含水層的時代和成因。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)層進行指標(biāo)統(tǒng)計、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本章主要論述評估地面沉降的機理；闡述評估區(qū)地面沉降的表現(xiàn)；估算現(xiàn)狀累計沉降量，確定危險性等級。3.3.1首先將評估區(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。自上而下對上述三類壓縮層和含水層分別編號，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?。此蛔兎嚎s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，是評估區(qū)地面3.3.2根據(jù)調(diào)查和訪問，將評估區(qū)地面沉降的跡象進行敘述。3.3.33.3.3（1）井管抬升”測量：對評估區(qū)的深井“抬升”情況進行全面測量，包括其成井年月及其“抬升量”。當(dāng)然“抬升量”測量是升量”坪的密實度、強度以及井臺與地坪的結(jié)構(gòu)強度等有關(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)的實際測量誤差遠(yuǎn)小于1:1萬地形圖碎部高程最大中值誤差。由于1:1萬地形圖有大量的碎部高程，這些高 （3） （3）（點）級：<300mm為危險性小；300～800mm為危險性大。3.4本節(jié)內(nèi)容是“預(yù)測評估”的內(nèi)容之一。也是對已經(jīng)發(fā)生地面沉降的地區(qū)進行地面沉降趨勢預(yù)測，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，進而估算評估區(qū)擬建工程規(guī)劃（設(shè)計）年限內(nèi)累計沉降量進行預(yù)測的方法，是以溫嶺市石粘至松門一級公路地質(zhì)災(zāi)害危險性評估報告為例，說明如下：（以溫嶺市石粘至松門一級公路地質(zhì)災(zāi)害危險性評估報告為例，說明如下：（1）根據(jù)地質(zhì)條件對比，選擇嘉興市地面沉降研究成果作為本次評估的依據(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)計算值h——平均水位（標(biāo)高絕對值，m）（2）根據(jù)現(xiàn)狀評估19852000年累計地面沉降加權(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井水位動態(tài)觀測資料求得同一時段內(nèi)的平均水位-22.2m，反算S′,S′=1.374e0.0758×22.2=7.39mm/a則沉降速率計算值7.39mm/a與實際沉降速率8.52mm/a，相差1.13mm/a，即實際沉降值高出15.3%，也符合本區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件比嘉興市差的實際情況。本次地面沉降趨勢預(yù)測采用沉降速率S=(1+0.15)S′,進行估算。（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個區(qū)段分別計算。②劃分水位變化時段（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算時段（Si）：根據(jù)水位劃分時段（hi）將Si相應(yīng)劃分為3個時段。④劃分地面沉降量的計算時段（Hi）：以現(xiàn)狀地面累計沉降量起算年限作為起算時間，評估年限則根據(jù)一級公路遠(yuǎn)景設(shè)計年限。20年作為評估年限，先按不同時段沉降速率（Si）分段計算累計沉降量（Hi）；最終計算出每分段的20年后的累計沉降量。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算②砂層按下列計算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頁巖50134???分層沉降量計算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計算，下部14m按S33計算。*217為起算年限地下水位埋深10m時，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1995.33（mm）。以上兩種估算方法可根據(jù)評估區(qū)的實際情況進行選擇，累計沉降量預(yù)測年限應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程規(guī)劃（4、地面沉降監(jiān)測地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估方法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態(tài)觀測以及不同時期地面累計沉降量資料。尚應(yīng)收集沉降區(qū)所屬的縣（市）地下水區(qū)域調(diào)查報告及工程地質(zhì)資料。當(dāng)有分層沉降標(biāo)時，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)狀累計沉降量等值線和相對應(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擬建工程場地現(xiàn)狀累計沉降量及其危害的評估4.54（1）利用地面沉降監(jiān)測資料和水位動態(tài)觀測資料進行回歸分析，建立沉降速率Vs與水位H的相Vs=f（H）H(m)Vs，估算累計沉降量。（2）利用地面沉降監(jiān)測資料和年開采量監(jiān)測資料，繪制沉降量與開采量間的散點圖，建立年（2）利用地面沉降監(jiān)測資料和年開采量監(jiān)測資料，繪制沉降量與開采量間的散點圖，建立年均沉降量與年開采量（Q）的關(guān)系式進行預(yù)測。（3）年累計開采量監(jiān)測資料，建立歷年累計沉降量（s）與歷年累計開采量（Q）的關(guān)系式進行預(yù)測。（4）當(dāng)有分層沉降標(biāo)監(jiān)測資料時，采用單位變形量法估算地面沉降以預(yù)測期前3～4年的實測資料，計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）再計算i再計算i土層的比單位變形量Ii′ 水位下降時，土層的比單位變形量（1/m）Mi i土層的厚度（mm）在以知某計算點j預(yù)測期內(nèi)水位下降幅度（△H）土層厚度（Mji）情況下，j點的各土層預(yù)測沉降量（Sji）按下式計算Sji=Ii·△H=Ii′·Mji·△H則j點各土層預(yù)測沉降量之和Sji即為j點的地面累計n沉降量Sjin 為j點的土層總數(shù)。5地面沉降對擬建工程的危害5.1升高5.2防治措施5.2防治措施（）體分析。6、有關(guān)說明及存在問題（16、有關(guān)說明及存在問題（1）地面沉降是一種緩慢的長期的不可逆的地質(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。但對于無地面沉降監(jiān)測的地區(qū)進行地面沉降災(zāi)害的評估，有較大的難度。提出的評估結(jié)果，只能是半定量的，精度不高。評估方法（2）地面沉降速率或地面累計沉降量水位或開采量的關(guān)系，尚需對地面沉降研究程度較高的地區(qū)作進一步統(tǒng)計分析和研究，以便采用比擬法提高對未進行監(jiān)測地區(qū)地面沉降災(zāi)害危險性評估的精度。（3）在沿海地區(qū)廣泛分布高壓縮性軟土，建筑場地因大面積回填（包括高等級公路填方路基）的附加壓力引起的軟土地基緩慢持久的壓縮變形，其累計