珠海市地面沉降现状和形成机理研究

1、珠海市地面沉降现状和形成机理研究摘要珠海市经济增长迅速、城市化水平日益提高, 土地资源紧缺，由人类工程建设活动引发的地面沉降及次生 地质灾害问题越来越突出。本文阐述了珠海市地面沉降现状 及其主要特征，详细分析了诱发地面沉降的地质背景条件及 其成因机理，对诱发因素及成因进行详细分析并提出主要的 防治措施建议。认为区内分布厚度大且地质年代新的软土类 土层是诱发地面沉降的地质背景因素，在自固结作用及其外 加荷载作用下加速了排水固结压缩过程，是造成地面沉降的 主要原因。关键词地面沉降现状 软土分区固结变形 压缩 荷载防治措施建议中图分类号p642. 26 文献码b 文章编号 1000-405x (20

2、14) -2-86-21概述珠海市位于珠江口西南部，改革开放以来，随着经济的 快速增长、人口迅猛增加、城市化水平日益提高，人类经济 与工程活动对地质环境的作用和影响越来越大，所引发的地 质环境问题对人类生存和社会经济可持续发展的影响也越 来越突出。尤其是作为地质环境问题之一的地面沉降灾害问 题已直接给地区经济社会发展带来了严重的危害和阻碍。调 查了解地面沉降现状与危害，分析地面沉降原因，对地面沉 降采取积极有效的技术组织等治理措施，对于改善地质环 境，保护人民生命财产的安全，具有重要的现实意义。2地面沉降现状评价珠海市地面沉降主要为软土排水固结压缩沉降和在软 土分布区大量抽水引起的地面沉降两种

3、类型。并具有分布广 和沉降量大的特性，区内一般沉降量为5-30cm,最大处达 100cm以上，主要灾害表现为房屋倾斜、开裂和地面下沉等, 造成路网、地下排水系统破坏，引发地质灾害，对珠海市经 济发展和建设带来了巨大的经济损失。按照沉降量大小，对 珠海市地面沉降发育区划分为严重区（沉降量50cm）和较 严重区（沉降量1,软土中的高压缩性、流变性及承载力低 等性能均是由于其高含水量和高孔隙比导致的。软土在一般 状态下表现出一定程度的流变性，在外加荷载不变的条件 下，变形量随时间增加而加大，此为固体流变；而剪切强度 随时间延长而降低，发生剪切流变。（2）高压缩性。软土结构疏松，矿物颗粒亲水性强， 透

4、水性弱，且沉积年代较新，压密程度很差，这是造成软土 发育地区沉降量大的重要因素。表现为土体中的水分和气体 被排出，土粒相互移动挤密，孔隙体积减小。（3）触变流动、承载力低。软土典型的空架结构，一方面决定了 此类土灵敏度高、不易扰动，另一方面导致软土地基变形量 大、流动特性明显。即在荷载作用下，软土除产生固结沉降 外，还会产生次固结沉降，表明软土具有粘滞性。软土在变 形过程中土体的粘滞性与固结同时发生，二者的耦合效应是 导致软土地基长期沉降的主要原因。一般而言，软土地带地面沉降量的大小与软土沉积时 代、软土厚度、埋藏条件及上覆填土厚度大小等密切相关。 软土的沉积时代越老、埋深越大、软土与填土层厚

5、度越小的 区段，地面形变量越小，对工程的影响越小；反之就大。软 土地基受荷后，会出现较高的超静孔隙水压力，这是软土变 形延续时间长且具有流变特性的原因。3. 2. 2人类工程活动是控制软土地面沉降的外因软土地区地面沉降与人类工程活动关系密切。区域内发 生的大多数地面沉降地质灾害几乎均与人类工程活动有关， 主要的人类工程活动是地面建设、建桥筑路、短时间围海造 地、滩涂开发等。(1)城市建设对地面沉降的影响20世纪90年代以来，珠海城市开发建设飞速发展，大 规模路网、工业区、港口建设更加加速了区内软土的加荷排 水固结，导致地面沉降的加速发展。往往表现为排水系统破 坏、引发内涝，建筑物下沉或倾斜、开

6、裂，甚至倒塌；路面 出现地裂缝，波状路面等。在软土分布地带大规模兴修高等 级公路和进行地下空间开发，也是导致地面沉降的重要因沿海滩涂及围海造陆等填海区域已成为城市发展的重 点地段，如珠海西区、高栏港区的开发建设，在未完成自身 排水固结的广大软土分布区内进行填土抬高地面开发建设， 人为的加速了软土排水固结-压缩沉降的过程，是软土地带 出现大面积地面沉降的主要原因之一。(2)软土分布区过量抽取地下水引起的地面沉降珠海地区地表水资源丰富，地下水开发需求不强烈，但 较集中的水产养殖区无规律地过量抽取地下水，引发加剧地 面沉降的发生，形成局部性的沉降漏斗。由于含水层的开采，孔隙水从土中排除，引起土层中孔

7、 隙水压力降低，导致颗粒间有效应力增加，有效应力的增加, 等同于给土层施加一附加应力，使软弱土层受到压缩沉降变 形。水位下降，引起土层中孔隙水压力降低，其变形量的大 小，受应力大小(即水位变幅)，压缩层的物理力学性质以 及距含水层的距离等因素控制，各土层压缩变形的迭加，引 发地面沉降变形。由于含水层中水大量流失，使土壤中的细 小颗粒随着流动的水不断流失，在土层中形成空洞，随着抽 水时间的不断进行，空洞扩大，最终形成塌陷性沉降。因此 地下水开采，引起区域性水位下降，是区内地面沉降的必然 结果。3. 2.3区内地面沉降的主要沉降方式珠海市地面沉降主要为软土自重固结沉降和加荷固结 沉降两个类型，前者

8、沉降缓慢，沉降迹象不如后者明显，主 要表现为垂向沉降，工程建筑与地面同步下沉；后者主要由 工程建设等人类活动引起，沉降量大小取决于软土厚度和上 覆填土厚度（荷载大小）。软土地基沉降过程一般都经历大 幅沉降f降幅减小f趋于稳定3个阶段。4防治措施与建议地面沉降是地质原因（内因）与人为因素（外因）相结 合的结果，其造成的灾害结果日趋严重，严重阻碍当地经济 发展。其造成的后果不具有恢复、还原性。应以预防为主， 其防治措施主要包括以下方面：（1）地方政府主管部门应加强规章制度建设，健全法 制，合理进行土地规划开发，加强管理和规范地下水的开采 活动，实行地下水合理合法开发利用；加强工程地质勘察与 水文地

9、质勘查研究等基础性地质工作；（2）建立区域性的地 面沉降监测网络，加强地下水动态和地面沉降监测工作；扩 大基础理论研究，探索地面沉降类型的综合形成条件与发展 趋势及防治对策；（3）根据当地地面沉降的特征类型及诱发 因素，实施有针对性的预防治理措施。如在大范围软土区开 发建设，进行软土排水固结预处理，预加荷载排水压缩等； 对由于盲目过量抽吸地下水地区，严格控制地下水资源的盲 目开发；调整地下水开采布局，实行地下水开采总量控制， 计划开采和目标管理等；（4）在软土发育地区，尽可能釆用 管桩基础，以减少由于地面沉降带来的对建筑物结构的破 坏；（5）在已发生区域性地面沉降的地区，为减轻海水倒罐 和洪涝等灾害损失，还应采取加高加固防洪堤，防潮提以及 疏导河道，兴建排涝工程等措施；（6）加强宣传，增强防灾 意识，不断提高全民的防灾减灾知识。5结语珠海市地面沉降形成受多种因素综合影响，与区域地质 环境条件、人类工程活动程度密切相关。引发地面沉降的因 素具有多样性和复杂性，进一步探讨地面沉降的形成、诱发 原因，分布规律，逐步建立完善地面沉降立体监测网络，是 科学进行区域经济规划与建设、地质灾害防治、地下水资源 合理利用、地质环境保护，实现人口、资源与环境协调，经 济与社会的可持续发展的基础地质背景，是一项迫在眉睫的 工作。参考文献1广东省地质局珠江三角洲及周边地区