地裂缝、地面塌陷地质灾害危险性有效评估

1、地裂缝、地面塌陷地质灾害危险性有效评估坍陷（沉降）的分析调查 前 言1、坍陷（沉降）的定义2、土体压密3、土体收缩4、地面沉降5、地裂缝6、岩溶坍陷7、构造与火山活动引起的沉降8、人工开挖引起的坍陷结 语补充材料 亚利桑那州地面沉降和地裂缝成因前 言地质事件本身具有二大特点： 1）事件都不完全相同； 2）事件都不是单因素造成。所以地质事件不存在有模式可套，只能从最基本的原理去分析和掌握。 本讲义要着重介绍一些基本原理和实际例子。 1、坍陷（沉降）的定义 坍陷、沉降（Subsidence），该专有名词用于地壳表面，通常定义为地面的点下沉到更低的水平位置。换句话说，亦可定义为点的垂向位移，同时意味

2、着临近点借助于向下运动而产生横向位移。 2、土体压密 2.1 影响土体压密的重要因素 2.2 土体压密过程概要实例21 砂土液化概述实例21 砂土液化概述（摘自Pipkin，2001，Geology and the Environment）日本新泻1964年地震时砂土液化影响。这些设计为抗震的建筑物倾斜而未受损坏。加州沃森维尔附近的野外涌沙图C212 砂土液化（横向移动）系因地震时球粒（理想砂粒）的重新堆集。地震振动造成这种固体颗粒堆集更加有效，这会占据少量体积。一部分覆盖层荷载由水来支撑，这就无法阻止水体横向运移。震前，水，不稳定（立体）堆集，震后，液化土中剩余孔隙水负担覆盖层荷载 稳定（六

3、边形）堆集C213 唐山地震造成的喷水冒砂区分布图（a）圣华金河谷位置。湿陷土几乎完全沿河谷西界分布，因抽地下水引起的沉降在整个河谷随处可见。（b）在河谷的湿陷土中，做注水试验的小块地。这小块地的总沉降达到3m（10英尺）。3、土体收缩 3.1 季节性收缩试验 3.2 树根效应 3.3 粘土收缩效应 3.4 土体收缩过程概要实例31 茂名民房裂缝和膨胀土4、地面沉降 4.1 含水层弹性的概念 4.2 含水层压密引起沉降的模拟 4.3 水位下降引起沉降过程概要实例41 上海市地面沉降监测资料实例42 上海地面沉降和开采水量关系5、地裂缝 5.1 张裂隙发育成地裂缝 5.2 不均匀沉降引起张裂隙实

4、例51 西安地裂缝成因及治理措施实例52 苏锡常地区地裂缝成因分析实例53 亚利桑那州菲尼克斯的地裂缝5.1 张裂隙发育成地裂缝图5-1 地裂缝发育概图（Bell 1981）西安地裂缝分布面积约155km2，由11条地裂缝组成，其中最长的有20余公里。西安地裂缝造成房屋和城墙开裂河北沧州地裂缝长4公里2002年沧州市给水管网破裂776次在亚利桑那州皮卡乔附近，因抽地下水的沉降引发地裂缝。无锡市东亭镇，地裂缝错断无锡-上海公路，两侧高差达15-20cm，威胁行驶安全。江阴市长泾镇双平大楼因地裂缝影响现已被迫拆除苏锡常地区地裂缝对房屋造成严重破坏图C5-3-2 亚利桑那州卡萨格兰德西南约32km泰

5、布尔山附近显示地裂缝的航空照片A.小比例尺航片，箭头指向地裂缝图C5-1-1 西安市地裂缝与地貌的关系图5.2 不均匀沉降引起张裂隙 图5-2 与地裂缝有关的三种地质条件（M.K.Larson and T.L.Pewe 1986）图C5-3-3 显示亚利桑那州南部地裂缝与地下水下降和地貌关系的示意图A和B盆地和山脉的理想化演化。C由于地下水下降形成的地裂缝亚利桑那州中南部的水位下降，地面沉降与地裂缝图C522 地裂缝成因模式图C5-2-1 江阴无锡地裂缝分布图（吴士良、王瑞久，2001）1、基岩残丘； 2、地面沉降等值线（m）； 3、地裂缝及方向 6、岩溶坍陷 6.1 碳酸盐岩地区的地基问题

6、6.2 灰岩岩层中自然坍陷发育的基本特征 6.3 岩溶坍陷的概要 6.4 充泥洞穴内压密作用引起坍陷 6.5 洞穴充填物的地下侵蚀过程实例61 贵州瓮福磷矿供水的抽水试验实例62 武汉市陆家街地区岩溶坍陷岩溶地形的地面和地下特征图6-2 充泥洞穴压密作用引起坍陷 A.原水面 B.水平下降引起钙质红土和充填物压密 图6-3 由于抽水引起灰岩充填物的地下侵蚀A.水位下降前的平衡状态；B.水位下降，随着向上侵蚀过程使通道被排空，出现活跃的地下侵蚀（潜蚀进入开阔的洞穴）；C.洞穴的顶部逐渐坍陷，可能短期内受铁化中砾标志层的抑制；D.最后的拱顶坍陷，形成了被同心球状张力裂缝包围的落水洞（a）开始沉下去不

7、久，注意昂贵的赛车掉入坑内。（b）从空中看，这个坑几乎完全对称。（c）堵塞后的景观，落水洞地区现在成了一个城市公园。佛罗里达州温特帕克的落水洞表示岩溶地区有断开的河流，上百个湖泊和几千个落水洞。佛罗里达州中部下伏第三纪欧卡拉灰岩，沿海地带由年轻的碎屑砂质沉积组成。这张图解释了沿着该州南北轴向的岩溶地区位置。 佛罗里达州中部的卫星照片 实例 武汉市陆家街地区岩溶坍陷自1977年以来，陆家街地区及周围已发生多次地面塌陷，计有： 1977年汉阳中南轧钢厂堆料场塌陷 1983年阮家巷塌陷 1988年武昌陆家街塌陷 1999年茅坦村小学塌陷 2000年2月武昌司法学校塌陷 2000年4月青菱乡烽火村塌陷陆家街降水潜蚀-重力致塌形成过程模式略图h1孔隙水位 ；h2岩溶水位；h3混合水位陆家街地区岩溶地面塌陷预测分区图1.相对稳定区；2.潜在塌陷区；3.塌陷危险区；4.区；5.亚区；6.塌陷坑7 、构造与火山活动引起的沉降 7.1 构造和火山活动引起沉降的过程概述 7.2 地震活动引起沉降图解 7.3 地壳运动引起自然沉降图7-2 主要地壳运动引起自然沉降基本特征在1964年耶稣受难节，阿拉斯加地震导致沉降和上升（倾斜）的地区，发生的沉降达到1m。8.3 地下硐室开挖的精密测量 图8-2 洞室边壁的收敛E 单点伸长计；M多点伸长计图8-3 一些典