地面沉降地裂缝及其研究课件

一、地面沉降及其研究1、地面沉降的成因2、地面沉降的危害3、地面沉降的研究与防治一、地面沉降及其研究1、地面沉降的成因11、地面沉降的成因（1）地面沉降的状况分布：地面沉降主要分布在平原、盆地的大城市和油气开发区。沉降速度：几～几十厘米/年。沉降量：几米～近十米。1、地面沉降的成因（1）地面沉降的状况2地面沉降分布特征：（1）大型河流三角洲及沿海平原区，如上海、天津、沧州等。（2）小型河流三角洲区，如福州、湛江、宁波等（3）山前冲洪积扇及倾斜平原区，如北京、保定、郑州等。（4）山间盆地和河流区，如西安、太原、运城等。地面沉降分布特征：3地面沉降地裂缝及其研究课件4地面沉降地裂缝及其研究课件5地面沉降地裂缝及其研究课件6地面沉降地裂缝及其研究课件7地面沉降地裂缝及其研究课件8地面沉降地裂缝及其研究课件9（2）地面沉降的形成机制a.形成的地质条件（a）松软的第四纪沉积物黏土粉砂质黏土黏土质粉砂粉砂细砂粗砂砾石（b）新构造运动的沉降区（2）地面沉降的形成机制a.形成的地质条件10地面沉降地裂缝及其研究课件11地面沉降地裂缝及其研究课件12地面沉降地裂缝及其研究课件13b.地面沉降的致因（a）过量开采地下水水压力降低，地层压缩，孔隙体积减小。地面沉降中心与地下水开采漏斗一致。地面沉降等值线与地下水开采漏斗等值线一致。b.地面沉降的致因（a）过量开采地下水14地面沉降地裂缝及其研究课件15日本日本16地面沉降地裂缝及其研究课件17地面沉降地裂缝及其研究课件18上海市地面沉降上海市地面沉降19地面沉降地裂缝及其研究课件20北京市的地面沉降（最大速率）：1966年以前：缓慢形成，2～5mm/a。1966～1973年，加速，10mm/a。1973～1981年，快速发展，50mm/a。1981年以后，下沉减缓，29mm/a。1966年地下水开采量增加，70年代中期猛增。北京市的地面沉降（最大速率）：21地面沉降地裂缝及其研究课件22（b）地下油气开采开采油气造成地下压力亏损，引起地面沉降。如加州的长滩市的地面沉降量达9米。我国的大庆、胜利油田都出现地面沉降。（b）地下油气开采开采油气造成地下压力亏损，引起地面沉降。23（c）人类工程地面建筑物增多，负荷过重。地下隧道。如意大利的比萨斜塔：1173～1185年，建至3层，塔发生倾斜。1274～1284年，建至7层，塔斜增加。1350年，塔建成，塔顶偏离中心1.5m。（c）人类工程地面建筑物增多，负荷过重。24地面沉降地裂缝及其研究课件25（d）新构造运动、火山喷发新构造运动的沉降区。如西安地面沉降区位于西安断陷区，由构造下降占地面沉降量的3.1~7％。火山喷发造成地下物质亏损。（d）新构造运动、火山喷发新构造运动的沉降区。262、地面沉降的危害（1）海水入侵，滨海地下水破坏。（2）海岸侵蚀增加，海防投资增加。（3）海面上升，港口设施失效。（4）城市地下系统遭受破坏。如水管、下水道等断裂、变形等。（5）地面建筑物破坏。（6）桥墩下沉，河流通航能力下降。2、地面沉降的危害（1）海水入侵，滨海地下水破坏。27地面沉降地裂缝及其研究课件283、地面沉降的研究与防治（1）地面沉降原因的研究a.活动断层研究（遥感、物探手段）。b.沉积物特点研究（沉积物成因、岩性、岩相，从立体研究，钻探、物探）。c.地面沉降的速率、面积，沉降量等值线。沉降速度：-dH/dt=k(Po-P)K－系数；Po－标准地下水压；P－现地下水压3、地面沉降的研究与防治（1）地面沉降原因的研究29d.地下水开采量，地下水位变化，地下水位等值线。e.油气开采分析。f.地下和地面工程分析。d.地下水开采量，地下水位变化，地下水位等值线。30（2）地面沉降灾害的调查研究a.地面建筑物的损坏，倾斜、下沉、墙壁破裂、桥梁破坏。b.地下工程破坏，通讯管道、自来水管、下水管线等变形、损坏等。c.海防设施的破坏和加固。d.城市洪水灾害。e.城市资源破坏，如淡水资源、港口资源、土地资源等。（2）地面沉降灾害的调查研究31（3）地面沉降的治理a.节约用水，改变水源。b.调整地下水开采层次，开采季节。c.地下水人工回灌。d.加工地下工程。e.地基加固工程。f.避开活动断层。（3）地面沉降的治理32地面沉降地裂缝及其研究课件33（4）地面沉降的监测a.大地水准测量。b.地下水开采量、地下水位、地下水压、地下水质、地下水回灌。c.建筑物和其它设施因地面沉降破坏监测。d.预测地面沉降速度、幅度、范围和可能的危害。GIS、GPS、InSAR等技术的应用。（4）地面沉降的监测34地面沉降地裂缝及其研究课件35地面沉降地裂缝及其研究课件36地面沉降地裂缝及其研究课件37二、地裂缝及其研究1、地裂缝的成因2、地裂缝的危害3、地裂缝的调查研究二、地裂缝及其研究1、地裂缝的成因381、地裂缝的成因（1）中国地裂缝的分布分布广泛，在西北、华北、长江流域都有较广泛的分布。主要受构造背景的影响，我国大多数的地裂缝都与构造有关。产生在第四纪沉积物中。1、地裂缝的成因（1）中国地裂缝的分布39地面沉降地裂缝及其研究课件40地面沉降地裂缝及其研究课件41地面沉降地裂缝及其研究课件42地面沉降地裂缝及其研究课件43（2）地裂缝的成因a.构造成因特征：延伸稳定，分布不受地形、岩性的影响，可切过陡坎、阶地，平面上：折现状、锯齿状、雁行状排列。剖面上：近于直立、阶梯状、地堑状。（2）地裂缝的成因a.构造成因44（a）断裂活动引起断层的缓慢蠕滑形成地裂缝，是构造地裂缝常见的一种。（a）断裂活动引起45地面沉降地裂缝及其研究课件46西安地裂缝与活动断层西安地裂缝与活动断层47（b）地震活动引起地震地裂缝。形成的地裂缝规模比较大。（c）火山活动引起火山喷发前夕何喷发过程中形成。（b）地震活动引起48地面沉降地裂缝及其研究课件49地面沉降地裂缝及其研究课件50b.非构造成因特征：分布的方向不明显，延伸的长度较短，剖面多呈弧形、椅状、直立。主要的原因：膨胀土作用、黄土湿陷作用、地面沉降、冻融作用、干旱作用、盐丘作用、矿山采空等。b.非构造成因特征：51河北邢台地下水超采导致地裂缝河北邢台地下水52c.地裂缝的分类（a）成因分类构造地裂缝非构造地裂缝（b）活动强度分类弱活动：<2mm/a。中等活动：2～20mm/a。强活动：20～80mm/a。超强活动：>80mm/a。c.地裂缝的分类（a）成因分类53（c）活动方式分类垂直升降：水平拉张：水平扭动：超强活动：（d）活动范围分类线状分布片状分布（c）活动方式分类542、地裂缝的危害2、地裂缝的危害55地裂缝的主要危害建筑物墙体开裂。地面设施破坏。地下设施损坏。有害气体的溢出。垃圾场污染地下水。农田漏水。地裂缝的主要危害建筑物墙体开裂。56地面沉降地裂缝及其研究课件57湖南采矿导致地裂缝湖南采矿导致地裂缝58地面沉降地裂缝及其研究课件59地面沉降地裂缝及其研究课件60地面沉降地裂缝及其研究课件613、地裂缝的调查研究（1）地裂缝特征的调查研究a.几何特征（a）地裂缝的延伸方向。（b）地裂缝呈带状，段与段的关系。（c）地裂缝的组合特征，如雁行排列、侧列、Y字组合、树枝组合、环行组合等。（d）地裂缝的产状。3、地裂缝的调查研究（1）地裂缝特征的调查研究62b.运动学特征（a）地裂缝发展的阶段，萌芽期、发展期、强活动期和超活动期。（b）地裂缝活动的周期，与地震相似，活动期的速率是平静期的数倍。（c）地裂缝在剖面和剖面上的位移量。（d）地裂缝的垂直运动量最大，水平拉张量次之，扭动量最小。b.运动学特征63（2）地裂缝的地质背景调查a.新构造运动特征调查。b.地貌特征调查。c.沉积物特征的调查。d.地下水特征调查。（2）地裂缝的地质背景调查a.新构造运动特征调查。64（3）地裂缝调查的方法a.遥感的方法：区域地质、地貌研究。b.地质的方法：不同比例尺填图，平面和立体。c.地球物理方法：地震勘探、低频电磁法等。d.地球化学方法：氡气测量。e.钻探的方法：探明第四纪沉积物、水文地质等。（3）地裂缝调查的方法a.遥感的方法：区域地质、地貌研究。65（4）地裂缝的防治和监测a.防治控制人为因素的诱发作用，建筑物避让地裂缝。地基的处理（加固、断层置换法、局部浸水法）b.监测预测、预报地裂缝发展方向、速度位移量及可能的危害范围。（4）地裂缝的防治和监测a.防治66地面沉降地裂缝及其研究课件67三、地面塌陷及其研究1、地面塌陷的成因2、地面塌陷的危害3、地面塌陷的研究三、地面塌陷及其研究1、地面塌陷的成因681、地面塌陷的成因（1）自然因素岩溶塌陷、地震塌陷、暴雨塌陷等。（2）人为因素矿山塌陷、工程塌陷等1、地面塌陷的成因（1）自然因素69地面沉降地裂缝及其研究课件70地面沉降地裂缝及其研究课件71地面沉降地裂缝及其研究课件722、地面（岩溶）塌陷的危害如1981年5月8、9日在美国佛罗里达州：形成直径100m的塌陷坑，居民楼、商业楼、游泳池损坏，损失200万美元。2、地面（岩溶）塌陷的危害如1981年5月8、9日在美国佛罗73地面沉降地裂缝及其研究课件74地面沉降地裂缝及其研究课件75地面沉降地裂缝及其研究课件76地面沉降地裂缝及其研究课件77地面沉降地裂缝及其研究课件78杭州地面塌陷－修建地铁杭州地面塌陷－修建地铁793、地面塌陷的研究（1）岩溶塌陷特征和分布规律调查a.岩溶塌陷地区的岩性特征调查。b.岩溶地区构造方向的调查。c.地下溶洞的规模、方向、埋深调查。d.覆盖层厚度、结构、性质调查。e.地下水运动特征调查。3、地面塌陷的研究（1）岩溶塌陷特征和分布规律调查80地面沉降地裂缝及其研究课件81（2）岩溶塌陷灾害的防治a.地表水防水措施。b.地下水控水措施。c.清除填堵法。d.跨越法。e.强夯法。f.灌注法。（2）岩溶塌陷灾害的防治82一、地面沉降及其研究1、地面沉降的成因2、地面沉降的危害3、地面沉降的研究与防治一、地面沉降及其研究1、地面沉降的成因831、地面沉降的成因（1）地面沉降的状况分布：地面沉降主要分布在平原、盆地的大城市和油气开发区。沉降速度：几～几十厘米/年。沉降量：几米～近十米。1、地面沉降的成因（1）地面沉降的状况84地面沉降分布特征：（1）大型河流三角洲及沿海平原区，如上海、天津、沧州等。（2）小型河流三角洲区，如福州、湛江、宁波等（3）山前冲洪积扇及倾斜平原区，如北京、保定、郑州等。（4）山间盆地和河流区，如西安、太原、运城等。地面沉降分布特征：85地面沉降地裂缝及其研究课件86地面沉降地裂缝及其研究课件87地面沉降地裂缝及其研究课件88地面沉降地裂缝及其研究课件89地面沉降地裂缝及其研究课件90地面沉降地裂缝及其研究课件91（2）地面沉降的形成机制a.形成的地质条件（a）松软的第四纪沉积物黏土粉砂质黏土黏土质粉砂粉砂细砂粗砂砾石（b）新构造运动的沉降区（2）地面沉降的形成机制a.形成的地质条件92地面沉降地裂缝及其研究课件93地面沉降地裂缝及其研究课件94地面沉降地裂缝及其研究课件95b.地面沉降的致因（a）过量开采地下水水压力降低，地层压缩，孔隙体积减小。地面沉降中心与地下水开采漏斗一致。地面沉降等值线与地下水开采漏斗等值线一致。b.地面沉降的致因（a）过量开采地下水96地面沉降地裂缝及其研究课件97日本日本98地面沉降地裂缝及其研究课件99地面沉降地裂缝及其研究课件100上海市地面沉降上海市地面沉降101地面沉降地裂缝及其研究课件102北京市的地面沉降（最大速率）：1966年以前：缓慢形成，2～5mm/a。1966～1973年，加速，10mm/a。1973～1981年，快速发展，50mm/a。1981年以后，下沉减缓，29mm/a。1966年地下水开采量增加，70年代中期猛增。北京市的地面沉降（最大速率）：103地面沉降地裂缝及其研究课件104（b）地下油气开采开采油气造成地下压力亏损，引起地面沉降。如加州的长滩市的地面沉降量达9米。我国的大庆、胜利油田都出现地面沉降。（b）地下油气开采开采油气造成地下压力亏损，引起地面沉降。105（c）人类工程地面建筑物增多，负荷过重。地下隧道。如意大利的比萨斜塔：1173～1185年，建至3层，塔发生倾斜。1274～1284年，建至7层，塔斜增加。1350年，塔建成，塔顶偏离中心1.5m。（c）人类工程地面建筑物增多，负荷过重。106地面沉降地裂缝及其研究课件107（d）新构造运动、火山喷发新构造运动的沉降区。如西安地面沉降区位于西安断陷区，由构造下降占地面沉降量的3.1~7％。火山喷发造成地下物质亏损。（d）新构造运动、火山喷发新构造运动的沉降区。1082、地面沉降的危害（1）海水入侵，滨海地下水破坏。（2）海岸侵蚀增加，海防投资增加。（3）海面上升，港口设施失效。（4）城市地下系统遭受破坏。如水管、下水道等断裂、变形等。（5）地面建筑物破坏。（6）桥墩下沉，河流通航能力下降。2、地面沉降的危害（1）海水入侵，滨海地下水破坏。109地面沉降地裂缝及其研究课件1103、地面沉降的研究与防治（1）地面沉降原因的研究a.活动断层研究（遥感、物探手段）。b.沉积物特点研究（沉积物成因、岩性、岩相，从立体研究，钻探、物探）。c.地面沉降的速率、面积，沉降量等值线。沉降速度：-dH/dt=k(Po-P)K－系数；Po－标准地下水压；P－现地下水压3、地面沉降的研究与防治（1）地面沉降原因的研究111d.地下水开采量，地下水位变化，地下水位等值线。e.油气开采分析。f.地下和地面工程分析。d.地下水开采量，地下水位变化，地下水位等值线。112（2）地面沉降灾害的调查研究a.地面建筑物的损坏，倾斜、下沉、墙壁破裂、桥梁破坏。b.地下工程破坏，通讯管道、自来水管、下水管线等变形、损坏等。c.海防设施的破坏和加固。d.城市洪水灾害。e.城市资源破坏，如淡水资源、港口资源、土地资源等。（2）地面沉降灾害的调查研究113（3）地面沉降的治理a.节约用水，改变水源。b.调整地下水开采层次，开采季节。c.地下水人工回灌。d.加工地下工程。e.地基加固工程。f.避开活动断层。（3）地面沉降的治理114地面沉降地裂缝及其研究课件115（4）地面沉降的监测a.大地水准测量。b.地下水开采量、地下水位、地下水压、地下水质、地下水回灌。c.建筑物和其它设施因地面沉降破坏监测。d.预测地面沉降速度、幅度、范围和可能的危害。GIS、GPS、InSAR等技术的应用。（4）地面沉降的监测116地面沉降地裂缝及其研究课件117地面沉降地裂缝及其研究课件118地面沉降地裂缝及其研究课件119二、地裂缝及其研究1、地裂缝的成因2、地裂缝的危害3、地裂缝的调查研究二、地裂缝及其研究1、地裂缝的成因1201、地裂缝的成因（1）中国地裂缝的分布分布广泛，在西北、华北、长江流域都有较广泛的分布。主要受构造背景的影响，我国大多数的地裂缝都与构造有关。产生在第四纪沉积物中。1、地裂缝的成因（1）中国地裂缝的分布121地面沉降地裂缝及其研究课件122地面沉降地裂缝及其研究课件123地面沉降地裂缝及其研究课件124地面沉降地裂缝及其研究课件125（2）地裂缝的成因a.构造成因特征：延伸稳定，分布不受地形、岩性的影响，可切过陡坎、阶地，平面上：折现状、锯齿状、雁行状排列。剖面上：近于直立、阶梯状、地堑状。（2）地裂缝的成因a.构造成因126（a）断裂活动引起断层的缓慢蠕滑形成地裂缝，是构造地裂缝常见的一种。（a）断裂活动引起127地面沉降地裂缝及其研究课件128西安地裂缝与活动断层西安地裂缝与活动断层129（b）地震活动引起地震地裂缝。形成的地裂缝规模比较大。（c）火山活动引起火山喷发前夕何喷发过程中形成。（b）地震活动引起130地面沉降地裂缝及其研究课件131地面沉降地裂缝及其研究课件132b.非构造成因特征：分布的方向不明显，延伸的长度较短，剖面多呈弧形、椅状、直立。主要的原因：膨胀土作用、黄土湿陷作用、地面沉降、冻融作用、干旱作用、盐丘作用、矿山采空等。b.非构造成因特征：133河北邢台地下水超采导致地裂缝河北邢台地下水134c.地裂缝的分类（a）成因分类构造地裂缝非构造地裂缝（b）活动强度分类弱活动：<2mm/a。中等活动：2～20mm/a。强活动：20～80mm/a。超强活动：>80mm/a。c.地裂缝的分类（a）成因分类135（c）活动方式分类垂直升降：水平拉张：水平扭动：超强活动：（d）活动范围分类线状分布片状分布（c）活动方式分类1362、地裂缝的危害2、地裂缝的危害137地裂缝的主要危害建筑物墙体开裂。地面设施破坏。地下设施损坏。有害气体的溢出。垃圾场污染地下水。农田漏水。地裂缝的主要危害建筑物墙体开裂。138地面沉降地裂缝及其研究课件139湖南采矿导致地裂缝湖南采矿导致地裂缝140地面沉降地裂缝及其研究课件141地面沉降地裂缝及其研究课件142地面沉降地裂缝及其研究课件1433、地裂缝的调查研究（1）地裂缝特征的调查研究a.几何特征（a）地裂缝的延伸方向。（b）地裂缝呈带状，段与段的关系。（c）地裂缝的组合特征，如雁行排列、侧列、Y字组合、树枝组合、环行组合等。（d）地裂缝的产状。3、地裂缝的调查研究（1）地裂缝特征的调查研究144b.运动学特征（a）地裂缝发展的阶段，萌芽期、发展期、强活动期和超活动期。（b）地裂缝活动的周期，与地震相似，活动期的速率是平静期的数倍。（c）地裂缝在剖面和剖面上的位移量。（d）地裂缝的垂直运动量最大，水平拉张量次之，扭动量最小。b.运动学特征145（2）地裂缝的地质背景调查a.新构造运动特征调查。b.地貌特征调查。c.沉积物特征的调查。d.地下水特征调查。（2）地裂缝的地质背景调查a.新构造运动特征调查。146（3）地裂缝调查的方法a.遥感的方法：区域地质、地貌研究。