上海地方志-地面沉降

地面沉降概述清宣统二年至民国8年(1910～1919年)间，经重复水准测量，只发现西门外一里程高有0.13英尺(3.96毫米)的甚微变化，说明在这以前上海地面无明显的沉降现象。民国10年开始发现上海地面有下沉现象。上海地面沉降现象是从潮水位上升和水准点高程降低发现的。水准点高程民国10～37年期间，市区平均降低30毫米；民国37年至1953年市区局部降低50毫米；以后，逐年增加，至1963年为100～200毫米。位于黄浦江苏州河口的黄浦公园验潮站水位，至1963年，近40年上升400～600毫米。上海市港务局、上海市城建局测量总队、地质部水文地质工程地质第二大队科技工作者，对黄浦公园验潮站、建源码头潮站、绿华山验潮站等处潮水位逐年上升和水准点逐年下沉异常的验证，与江苏连云港验潮站、福建验潮站、浙江海洋验潮站对比证实，国内华东南部地区的海平面没有变动，潮水位上升是验潮站标尺的沉降，与测量水准点高程的降低为同一属性，说明上海地面在沉降。上海地面沉降给城市建设、工农业生产、人民生活等方面带来的是灾害性危害：(1)深井失效。许多工厂、宾馆、机场使用深井地下水单位的深井井管逐年上升，甚至扭曲变形、断裂毁坏，井管四周地坪隆起，有的深井报废。为此，必需采取措施定期割短井管或加长泵管后，才能正常使用。(2)高层建筑相对上升。高出周围地面和马路，与周围建筑相连者影响其他建筑。对高层建筑集中的黄浦区危害更大。国际饭店、慈淑大楼、建设大厦、上海大厦、中国银行大厦、新城饭店等都有上升。如国际饭店地面沉降造成其相对上升，四周出现勒脚，高出周围地面和马路，1957～1962年五年内，相对周围地面上升139毫米，人行道向马路倾斜而多次翻修。(3)内河航运受阻，仓储、码头和苏州河货运吞吐量受损。苏州河桥梁、仓库、码头随地面沉降而下沉，桥下净空高度减少，通航困难，仓库、码头无法使用。1963年时，三官堂桥标高已降低4.85米，月平均潮水位为2.65米，桥下净空间高度减为2.25米，每天只能通航12小时，船只抢航，事故险生。(4)地面的不均匀性沉降，部分地区地下水排水沟管坡度改变，排水泵站排水不畅。低洼地区潮汛或暴雨时，地面严重积水，影响居民生活。部分工厂被迫停产。1947年7月25日台风、大潮、暴雨同时袭击上海，吴淞口高潮位5.18米，黄浦江苏州河口高潮位4.77米，海塘、江堤决口50多处，淹田145万亩，川沙、南汇、奉贤、崇明倒塌房屋6万余间，死亡1613名；市区大部分被淹，水深0.3～1.8米，南京东路永安公司一带水深1米左右，黄浦江小舢板可长驱直入。1962年8月2日的7号强台风袭击上海时，防汛墙决口30多次，市中心严重积水，交通停顿一天多。杨浦区定海港一带地面标3.5～4米，当时潮位高达5米以上，防汛墙决口进水，积水达1～1.6米，不少棚户洼地段水深没顶，物资损失不小，仅广播器材厂，损失达百万元以上。全市10天后水才退尽，直接经济损失估算5亿元。解放以后，城市建设部门为了解决地面积水，采用“围起来，打出去”办法，建造许多唧站和闸门，整理下水道系统，防止潮水倒灌和及时排除积水。上海地势较低，填土不易取得，地面沉降造成的基本建设填土费用非常昂贵。(5)防汛墙抗洪能力减弱，耗费巨资多次加高。上海在20年代初铺建驳岸，直到50年代，由于地面的不断沉降，从1956年起开始兴建砖砌防汛墙，在驳岸顶加筑简陋的水泥墙和土堤，1959年在驳岸上第一次建成砖砌防汛墙，墙顶标高4.80米，护岸层面标高3.50米，长约50多公里。1962年第二次大规模沿黄浦江及其支流两岸修筑钢筋混凝土防汛墙，墙顶标高5.3米，加高50厘米。1974年第三次加高加固防汛墙，墙顶标高5.8米，又加高50厘米，到1984年市区防汛墙长224公里，郊区防汛墙34公里，总计256公里。外滩在黄浦江西岸，仅从外白渡桥至十六铺区段，筑防汛墙长1852米。1992～1993年，结合外滩综合的改造而进行完成的已经是防汛墙的第四次加固加高。(6)市区大面积沉降。截至1965年，市区约有360平方公里的面积，每年以5厘米的沉降速率在沉降；有60多平方公里的面积，每年以10厘米以上的沉降速率在沉降；有的地区甚至达到每年以15～20厘米的沉降速率在沉降。市区大部分地区地面沉降总量在75厘米以上，普陀、长宁、静安、黄浦、杨浦等区总沉降达到1.00～1.5米，形成以市区为中心，以东西两个工业区为主体的碟形沉降漏斗。上海地面沉降是过量抽汲地下水引起的，沉降率随着上海工业建设的发展，使用地下水量的增加而发展。上海地面沉降发展过程有五个时期。1921～1948年，是地面沉降发生时期。解放前，测量系统性不够，精度不高，范围不广，地面沉降量不大。由少数水准点平均沉降速率获得：静安区每年20～30毫米，虹口区每年10～20毫米，杨浦区黄浦江一带每年10毫米左右；民国37年至1953年是地面沉降均衡发展时期。沉降速率较慢，一般在50毫米以内，普陀、长宁、静安三区的局部地段超过每年50毫米的沉降速率；1953～1959年，是地面沉降加剧时期。1953～1956年，普陀区、杨浦区已形成碟形沉降中心。普陀区南部沉降速率已超过每年100毫米。南市近郊区也出现沉降，沉降速率为每年50毫米。1956年以后，碟形沉降中心地面沉降急剧加速发展和扩展，普陀区沉降中心沉降速率达到每年200毫米，总沉降量已达800～900毫米，并朝东西方向扩展。长宁区沉降速率达每年150毫米。杨浦区沉降中心沉降速率超过每年150毫米，总沉降量已达800毫米，并向东西两面发展新的沉降中心，沉降速率每年150毫米。南市区城厢和近郊区的沉降速率达每年100毫米，五角场、北新泾等近郊区出现了大于200毫米的沉降；1959～1962年，是地面沉降缓和时期。各沉降区沉降有所缓和，普陀区沉降中心沉降速率较前每年少沉50毫米，杨浦区沉降中心沉降速率较前每年少沉20毫米。1962年的沉降速率由1961年的110毫米降低到78毫米；1962年以后，地面沉降得到控制。1962年5月，地质部在上海组建地质部水文地质工程地质第二大队，开展控制地面沉降勘测研究，先后对上海市区及近郊区1600平方公里范围内，进行了1∶2.5万和1∶5万的地面沉降水文地质工程地质综合勘探，截至1985年，共投入各类钻探工作量达6.27万米。建立了精密水准测量网，埋设了基岩标、分层标，开展了孔隙水压力测试和地下水动态观测的监测系统工程，并经过室内试验，揭示了上海地面沉降的机理。为开展控制地面沉降措施方法的试验研究，共开凿了30余口专门回灌试验井，并于1982年建立了国内外罕见的大型含水层储能试验场。在查明原因，摸清规律，采取措施的各阶段，上海地面沉降研究小组、地质部水文地质工程地质第二大队、市自来水公司、市城建局测量总队、市纺织局通力合作，1966年起基本控制了地面沉降，全市地面标高平均回升6毫米。上海地面沉降的控制，在规律、机理、实验研究、预测预报，以及控制措施等理论与应用研究方面，都取得了较大突破，在国内外居于领先地位，并获得地质部的嘉奖。第一章勘查为研究、控制上海地面沉降问题，1961年9月，市基本建设委员会组织市城市建设局、地质勘察局、港务局、公用局、隧道局、以及华东师范大学地质地理研究所、同济大学等单位，组成上海地面沉降问题研究小组(后称10人小组)开展工作。1962年5月，地质部和上海市政府组建地质部水文地质工程地质第二大队，正式接受研究、控制上海地面沉降的科研项目。首先查清地面沉降原因，在查清沉降原因的基础上，有针对性地采取措施控制地面沉降。经过综合调查，地质勘查，专家论证，查明了过量开采地下水是引起上海地面沉降的主要原因。克第一节综合哪调查借

瞒

惕60扒年代初，地质治部水文地质工禁程地质第二大熟队，在有关方华面配合下，开津展沉降情况调薄查、论证查清女水位、水量、遍沉降量三者关膝系，解开了上芹海地面沉降之妙谜。沙一、地面沉降霸的拐“革十大因进素型”胖关于引起上海梁地面沉降的原鸡因，经调查有蔽10汽种之多，称亚为押“咬十大因残素按”狼：即过量地抽绩汲地下水；静棵荷载，上海地助面被众多高大沉的建筑物压着宫；动荷载，上从海地面交通发扮达，车辆终日抹不断行驶振动旷，路面下伏土道层的压缩；开惊采天然气；新侄构造运动造成委地面变动；黄匙浦江的疏浚；苗海平面上升；范沉积层自重固妄结；地震；流鸟砂和挖土。党二、地面沉降斧史况调查酷民国距10坑年羞(尝1921低年煎)嘴～奏1961摆年，上海地面撕的沉降区域、峡沉降量及沉降宜速率情况：飞民国泊10哄～魂37提年，市区产生捆了日趋明显的医沉降现象，形扫成两个沉降漏遮斗：静安区以脱江宁路、新闸碧路为沉降漏斗蝶中心；黄浦区环以西藏路、北汪京路为沉降漏棋斗中心。市区诱年平均沉降畜24思毫米单，最大累计沉散降园1136赌毫米任(保西藏路北京路躲口肚)携；沉降掘500市毫米廊的面积达溜19.3兼平方公里，年甚沉降面积呈0.7爹平方公里，民玉国雄27父年在公共租界纪(槐黄浦、静安一值带循)险对勒101萌个水准点作了孟研究性观测，迅相对深井标的歪沉降变幅达迷30知～旅60烧毫米。捡1949洞～趁1956凤年，市区地面绣沉降范围不断耳扩大，沉降速苏度不断加快。甚民国仆37奶年～庙1953既年，每年平均闭沉降速率为防35敏毫米，该1953昏～球1956熊年每年沉降速弃率为康54馆毫米。杨浦工西业区出现了两度个沉降漏斗，彻在徐家汇和南棕市城厢也出现窑了新的沉降区木。市区地面年牛平均沉降量已追增到弃40带毫米，普陀沉膨降漏斗区的最幅大累计沉降达旨671着毫米适(貌西康路安远路事口冶)时，杨浦沉降漏单斗区达脸477咸毫米遍(换许昌路平凉路惕口炸)论；沉降津500舞毫米面积铁7.4寒平方公里，年彻沉降面积墙0.9惜平方公里，已肠超过了前期的体沉降扩展速度糖。猛1957都～匆1961蓝年，这是地面帆沉降由市区向供外围日趋严重截发展的时期，箭沉降速度和扩伟展速度都在明茅显增加。西部献普陀沉降漏斗钩不断扩展，沉晃降狡500梅毫米的面积达饺43.6尸平方公里，包厨括黄浦、静安肝、闸北、普陀棒和长宁等区。父杨浦沉降漏斗棵亦向东不断扩丙展，一直超过歼黄浦江延伸到折浦东地区。这届五年中，市区费地面年平均沉裳降潜110贤毫米，沉降姨500鹰毫米面积达爹6661伟平方公里，年晓沉降面积惨13.2批平方公里。普礼陀和杨浦沉降爹漏斗区最大累晶计沉降量分别翅为歪1149众毫米忆(姓江宁路康定路候口默)开和左1022恢毫米案(或福禄路平凉路箱口调)壤。同时，近郊其工业区由于地抱下水开采量逐纵年增加，高桥摩、吴淞和北新惹泾地区哈密路舟、天山路也出俘现明显的沉降居现象，北拌新泾地区最大胁沉降量已达沈321训毫米。仆三、地面沉降窜要素调查闹地质部水文地爬质工程地质第逐二大队对水量经、水位、沉降轻量慌“颗三要治素燃”淘，作了实地调轿查考察艘。直①叠对深井档案资威料的调查。市姑自来水公司提督供了由其保存歪的一些深井档六案，还派员协胞同查阅了旧上欠海公共租界工饶部局英文年报弹中的深井资料股；加上棉纺厂窜、印染厂、食块品厂、宾馆、甘机场、港口等抚的深井档案，茄总共有贱1200乏口。将仅1200疗个深井逐一标良到上海地质图尘上，形成了《泰上海市深井分加布图》。采用蚕网格深井调查游法，将誉1200灶口深井纳入普剖查规范。同时迹又作了南北三郊条对比剖面的搭地层调查和水纲位、水量、水隔质观测，绘制兰了《上海市水祖位、水量、水插质规律图》，肯反映出用水量剧越大、水位下叫降越大、沉降仓量越大的规律气。窃②骡对含水层调查野。从西区北新三泾到东区复兴张岛；从北部五粘角场到南部杨纪浦水厂，进行方十字控制调查促，完成了《上师海市含水层分咐布水文地质图删》。揭示了地刘面沉降漏斗与个地下水漏斗在小区域分布位置阵上的一致，得投出了地面沉降在与地下水开采轨有内在联系的贺结论丘。计③盛对斥“窝水文地质条件送与地面沉降关智系定”胀进行课题研究擦。在取得大量宅调查数据的基炒础上，查阅了险上百万件水文盼地质资料及动则态观测报告，捎提交了《上海纲地下水开采与逼地面沉降关系潮》研究报告。喜四、沉降异常液调查复实地考察上海崭地面沉降，发暖现国际饭店、耳上海大厦等高鞭层建筑与周围丈地面脱离而上愧升，造成人行凡道向马路倾斜盖。据全市水准附测量和历史年奴沉降资料，国欣际饭店周围的晶地面自民国泄37蛋年至村1963快年的累计沉降嗽量为须1000际毫米荐。其中，责1957箱～豆1962汇年的沉降量为接520救毫米侧。国际饭店地瑞面下沉葬391原毫米丈，比周围少沉凉139征毫米览。射“少国际饭店上枝升玻”碍是上海地面沉徐降的一个异常仇点。吃国际饭店是民写国活23央年遍8恋月建成的组24粥层大厦，地下丙2申层，地上畏22羞层，高亭82视米灿。其地下建筑疤有两个特点聪：半①愈桩基。桩基的冤桩头均采用圆扇木美松，在每呀根钢柱之下，虫打五根梅花桩主，桩头直径炮35防厘米极，最深的桩达艇39.8呜米罗，相当于大厦雕地面以上总高检的一半。桩头萍打得深，密度浑高，底板处在寒埋深手24泛～解35位米，为沉积后档曾暴露于大气刊中，经风化，碍粘土脱水固结喉，抗压强度增介大的暗绿色粘将土层，通常为鸣上海市构筑物者的主要持力层烈。胡②棕深井。深井凿向在饭205.4嫁米望的砂砾层中，斥出水量每小时螺120早吨，超过原合艇同担保每小时篮出水量头100攻吨。植对高层建筑的蛙调查结果是，味凡是桩基埋于卫暗绿色粘土层搅及开凿井使用斥地下水的大楼柏，如，慈淑大蒸楼、建设大厦嫂、福州大楼、胀中国银行大楼堪、美商旗昌洋绪行大楼、上海里基督教青年会机第一分会大楼狱等，都出现了券类蹦似魔“浓国际饭店上脱升尚”越的现象。尤其迈是清咸丰十年掩(寨1860冈年瓶)奖美商旗昌洋行妄大楼开凿的井允深筛77享米巴和民国酒7瞧年上海基督教虫青年会第一分销会大楼开凿的绣井深躬97训米外的取土深井，升出水量每小时匪均为垫100易吨，这两幢大鸭楼更明显地高鱼出周围地面法而宏“慈上投升公”马。建“密国际饭店上超升撕”件现象是由于该梢大厦本身由密庙集于持力层上她的桩基支持的贺缘故。滔一学“港升老”呼一沉，造成大恋厦与周围地面洽脱离，揭示了帽上海地层的垂译直分布规律，坏获得了上海地从面沉降的纵轴勇沉降特征。誓普陀和杨浦区贩成为东、西两吼个碟形沉降洼霜地的中心，是事上海地面沉降幸在面上的一个蜘异常。普陀和住杨浦区的地面险，民国丑37者年至批1963妹年各累计沉降胳1500即毫米泊。而其他区沉勤降量则小，静衰安、闸北、黄炉浦、徐汇四区培各累计沉降舱1000捎毫米侍；南市、卢湾控两区各累计沉喘降妙500绢毫米宴。普陀、杨浦果区碟形沉降洼续地中心，是由联三笼个优“求集途中帖”闪而形成的：槐①目工厂集中。上粗海市的深井主克要密集于东部纠杨浦和西部普望陀两个工业区岸。景两区开采水量任占全市总开采刃水量的良80%像以上。踩1964榴年和改1970怠年，杨浦区用办水量占全市用冲水量的侨47.4%破、皮42.57%车，普陀区用水融量占全市用水吊量的全33.25%欧、宫50.96%如，其他各区之疮和仅占钩19.46%滤、悠6.47%搏。用水量大，禁地面沉降量也家大小。奏②堡用水时间集中膝。杨浦和普陀齿区集中了纺织率、化工厂，这他些工厂使用地戒下水，主要用袋于夏季的冷却变和降温。地下撑水大量集中于锐夏季耀5刊～梢9稳月间抽用，造血成地下水位下飘降，地面沉降苗量增加吸。施③叨用水流体单元名集中。该两区凶主要用水集中叮于禾70务～遥150刮米的流体单元章，尤其是第二探层流体，因此温，地面沉降量斑大于其他区。蜂杨浦和普陀两弹区碟形沉降中确心的出现，揭篮示了上海地面同沉降在空间、辨时间和沉降量亦上的内在联系液，反映了上海吨地面沉降的区葱域性特殊规律砖：即用地下水标多的工业区比酬用地下水少的色其他区沉得多玻；夏季比冬季役沉得多；无持极力层区比有持蚂力层区沉得多沟。渔第二节勘探野试验摩

殿

维1962走～奥1964避年的两年时间删里，共投入钻分探工作量议17500重米咸，抽水试验型3600斧小时，分析土徐样截5000师个，水样辽1600蛮份，完成水文合地质工程地质解测量泊3600漫平方公里，并严在重点地区埋铸设和布置了基愉岩标、分层标衔及长期观察孔拨，开展了系统锣的勘察研究工孟作。取一、地质勘探伯为了以最少的鹅工作量取得最波大的地质成果膜，根饼据类“茄突出重点，以晒点带拴面丹”亮的原则，选择神了地层具有一砍定代表性、地滥面沉降量较大仇、原始资料积徒累较多的杨浦谨区为重点勘探态区，进行了铁1/1欣万比例尺的水蒜文地质工程地波质综合勘探。灶勘探网的布置谷主要是沿地面俩沉降漏斗的长有短轴方向布成遣一纵贯市区的湾双十字剖面。冈勘探孔孔距一网般为勺1000摆米割，结合勘探，裕在不同沉降量李地段分别设置酒基岩标，分层支标及地下水动故态长期观测孔讯，剖面线上控肤制性勘探孔孔毯深一般均揭露蚀到基岩，其余采一般性勘探孔幼多以侨150想米哑为限。勤水文地质工程捕地质勘探的主俱要内容是：查齿明第四系的地泉质结构、岩性毒、成因、时代唱及埋藏分布规稻律；查明勘察松区含水层的埋灾藏条件、厚度征、岩性、富水林性、水质、水特位及含水层之炕间的水力联系费；查明各工程斑地质层的物理董性质及力学性组质。为掌握地悟面沉降的空间融分布规律，埋渴设基岩标、土让层分层观测标钓（分层标）。事为了配合土层荡应力貌—次应变关系的分袍析，结合勘探餐，设置地下水询动态长期观测进孔及孔隙水压坐力测头。回1.昨水文地质孔扔采用机械转盘番钻，泥浆钻进固，一径终孔的吹钻进方法，用践钢索冲击式取衔土器每立2限米淹采取原状土样蝴一个。开孔直亡径由500模～腰550僚毫米，终孔如440山毫米征，滤水管与孔惨壁间隙大于惭100滩毫米谱，以利围填砂盼砾料。滤水管折直径泥146衣毫米巩，长度一般为挖20边米拴，并设置在含励水层颗粒较粗版部位，长观孔兴结构图如下爷A辱：稿［驴A忽水文地质孔辱兼长观孔结构佣示意图］鼻［加B乱笼式过滤器躲长观孔结构示段意图］辰2.淋工程地质孔牧深于监70田米郑的钻孔采用机钻械岩心钻，全携部连续取心，俗岩心采取率粘童性土＞男70%售，砂性土＞龟50%传，帽70浆米气以上用薄壁取眼土器每公2打米咐取一个原状土优样，站70盟米浙以下用一般岩幕心管取扰动土延样。开孔口径采170券毫米奋，终孔基130辅～序150咐毫米，兼长穴观孔的工程孔我终孔后需扩孔辅至声170系毫米骗，冲洗泥皮换讲稀泥浆后下入零笼式过滤器如恩上图晓B便。峡3.小孔隙水测头孔丙埋设在粘土层葵中，以观测粘俩土层孔隙水压煌力的变化，配雁合分层标土层少变形观测资料拨分析不同土层通的应力衰—剑应变关系。根六据上海的具体散情况，以往多颈采用单管敞开联式测头，如下诱图疏C献，其勘探技术荣要求同工程地给质孔，开孔口禾径蕉130荡～巧170汗毫米，孔深视埋最深测头的设幅置深度而定，地一个孔内一般脉埋设拴4镇～躬5哥个测头，如下愁图趋D馅，相邻两测头携之间的距离一窃般不宜小于锋5伸米比，并须严格做比好止水工作。般［有C朋孔隙水测头鱼结构示意图］哈［态D计孔隙水测头输埋设示意图］眠二、地质试验泽1.狱土工试验晓土的常规试验疗按土工操作爸规程要求，对纠每个土样都需哑进行常规的物蛙理性质（包括橡含水量、容重懒、比重、颗分统、流限、塑限念等）和常规压邪缩试验。压缩甲试验中最大压纤力应超过土的剖自重压力，故近需应用高压固件结仪。土的反良复荷载试验戏试验中尽可能暂考虑上海地下蹦水波动情况，善了解土层在不姓同反复荷载条虚件下的变形特结征，并取得其金指标，以供地汪面沉降研究及萌沉降计算的参娘考。其中，先门期固结压力（仪Pc充）的测定为：揭通过抱Pc矛测定以了解上派海各土层的天必然固结特征，山为地面沉降规影律分析及研究劲预测提供试验副数据，撞Pc锈测定采用尝C缩法。只要保证洋取土质量，试姨验结果可以反张映实际情况。盘土的流变试验慌该试验是在核中国科学院武忽汉岩土所的协自作下进行的，沃主要用以了解袄浅层土的流变胖特征。旨2.子水质分析舅是水文地质勘饥察试验和地下吧水动态长期观停测的重要组成废部分，也是分绒析研究地下水罗补给、迳流、竭排泄条件和开仔展防污监测工滑作的重要手段乓。水质分析包主括常规分析，续金属离子分析渣和一部分有毒肺物质分析。其养中，简分析：搬包括物理性质铲，守K摩＋龄＋痕Na丰＋你、桶Ca迟2钟＋钩、奇Mg妖2顶＋罗、魔HCO擦－失3青、开Cl升－恳、隔SO吓2欲－老4螺、部PH毯值、硬度、固拾形物。全分析霸：包括物理性够质，友K乞＋浪＋背Na板＋领、蹄Ca宗2角＋颈、扔Mg浅2胞＋悦、走Fe循2蜓＋墙、级NH港4加、娃HCO楼－垂3涌、改CO毙2啄－帮3染、枯Cl乖－触、壤SO才2疤－师4华、缝NO忙－愿3姓、捡NO滩－牛2俊、挖PH拐值、硬度、耗普氧量、总矿化居度。金属离子庄分析：有皂Cu等、腾Zn鸽、互Mn炼等。有毒物质景分析：有胶As县、聚Pb痰、谣Cd登、窄Cr穴、缠F影、凝Hg仅、时CN衡、酚等。宁3.杰孔隙水压力消清散试验扬为研究采灌地沸下水引起土层批应力和变形的钥相互关系，探驰讨地面沉降的满机理，利用已志有的孔隙水测利头、水位观测疑孔，分层标进促行应力和变形米的野外昼夜观墨测。第三压缩涌层孔隙水压力衣消散与土层变摇形的规律性比周较明显，颜30舍米奶以上的浅部土光层因孔隙水压急力值变化不大步及其他因素的掠影响，其应力晨和应变规律不茅甚明显。誉第三节沉降膜原因及

篮

糟经综合调查勘值探研究表明：押过量开采地下吓水是引起上海割地面沉降的主则要原因。往1964央年翁5朽月，专家会议登论证，同意这弊一结论。葛一、调查结果荷地质部水文地捐质工程地质第险二大队，对上脸海宪100今多年开采地下和水的历史调查灰中反映：在市旱区范围内，历校年开凿的深井发1200岛口，主要用于看工业生产的降隔温、空调、冷滔却、洗涤以及城生活用水诸方疮面。随着城市胶的发展，深井肌数目不断增加窑，地下水用量洋越大，地下水挎位下降越大，滩地面沉降量也闯越大，三者速且率成正比关系晨。见以下图表零：旬经过检查后证凳实，其他种种糖因素，都不能芽解释为是引起尝上海地面沉降洪的主要原因。摘静荷载不是引梦起上海地面沉胀降的原因，以瓜高层建筑物集追中的黄浦区与蒙高层建筑物较取少的杨浦区相狸比，肾1959价～禽1963泊年累积的年平填均沉降量，前依者为庸334车毫米珠，后者为容413洞毫米米，由于后者采忙用地下水集中牺，沉降量大于抓前者。交通车悼辆震动也不是体引起上海地面挠沉降的原因，砌以交通车较多五的上海火车站熊周围地区与车英辆较少的杨浦独区相比，前者俯沉降量在相同驾时期内比后者墙小二分之一。钳因此，结论为熔过量抽取地下棚水是引起上海宽地面沉降的主瓦要原因。诊［上海市地下民水开采水量地梯下水位地面沉董降量对比曲线结图］抱二、单项验证服1.败压缩用水量与纠地面沉降荐为验哑证掉“秒过量抽取地下皱水引起上海地灌面沉再降筑”谱的结论，余1961豆年起压缩使用惰地下水。市区叛深井用水量诉1961伟～晒1963争年比蓝1958射年减少掉5.8努万吨犁/涌日。经市城市票建设局测量总养队测量验证，罗全市地面沉降向压缩用水后有演所缓和，即：啊1961救～纹1963辩年比压缩用水到量前的跌1959井～尺1961苏年，市区平均羽沉降速度减少祸22用毫米供/乏年。禁［上海市地下德水位降落漏斗脑与地面沉降中始心关系图］榆

旗上海市区历年撑地下水开采水隆量、水位与地名面沉降量表年份水量（万吨）/日水位标高（米）升降量（毫米）备注1949195019511952195319541955195619571958195919601961196219631964

21.422.022.224.325.427.829.830.233.937.036.835.831.630.431.129.210

19.0

34.033.030.027.8225.2127.4826.16－35－35－35－35－35－49－49－49－87－105－105－98－98－73.5－79.9－61.6

略2.询海平面上升与喂地面沉降沸为研究海平面美是否上升，上炉海港务局搜集揭了长江口外的级绿华山验潮站落民国槽4受～礼15牌年投(丝1915乔～彩1926捆年风)牵及竟1958送～政1963可年的潮位观测余资料，解放前结，平均潮牌位最低的民国水6夏年与最高的民齿国放12承年，纽7嚼年中相差悦80凤毫米嗓；解放后，平皂均潮位最低的并1958弓年与最高的比1962猛年，舟5短年中相差紫60敢毫米父。福建及浙江渐海洋站观测资贸料证实，华东删南部地区的海欲平面，近年来滨的平均潮位没逢有变动。经验厅证，海平面并慈未上升，海潮显的逐月平均潮萌位高程有季节兽性变化，与地通面沉降无关。筋3.疾新构造运动与楼地面沉降穷为了探明长江旅三角洲区的新显构造运动对上些海地面沉降的古影响，华东师谢范大学河口海寇岸研究室，按慌巨厚沉积物、圈基岩断层、火赔山活动、地震戒、长江水系的摊变迁、三角洲中位移、第四纪泽海侵、古文物谷遗址及水准测肿量成果等方面埋综合研究，结甚论为本区存在仆新构造运动。纪但是，沉降速决度很小，第四持纪为辣0.38船毫米恨/秤年，人类历史摩时期为顽0.6蹲～站1知.2售毫米缸/骨年，沉降速率貌远小于畏1921堆年以来上海地侧面沉降速率，俊二者沉降量之麦差甚大，且产移生沉降的母体滔也不同。苦三、审定结论杨1964究年计5产月童5遥～拖16吩日，地质部和讨上海市人民委教员会在上海召冰开上海地面沉局降水文地质工惯程地质会议，烫又称上海地面验沉降专家会议执，参加会议的劫有全国的地质粥、地貌、第四花纪地质、新构晕造、水文地质餐、工程地质、季土质学、土力搞学、钻探、测右量、市政建设效、城市规划、类供水及港务等挣50捆位专家。地质仁部水文地质工顿程地质局向大耍会作了《上海拾地面沉降水文烧地质工程地质取勘察概况》的窃报告，地质部劣水文地质工程吉地质第二大队刮向会议提交了宇七篇论文和报确告。与会专家蜡详细地审查了零几年来地面沉劳降勘察研究的学工作成果和引腿起上海地面沉授降主要原因结侍论的科学性、抹准确性。最后肥，地质部水文六地质工程地质进局总工程师贾乡福海在会议总则结中肯定瞧：置“葬大家同意地质奏部水文地质工冰程地质第二大既队报告中提出已的主要结论，绢一致认为过量吴开采地下水是幼引起上海地面柜沉降的主要原处因扔。藏”托会后，地质部嘴部长李四光和击副部长何长工色共同签发了向绍国家计委、国碑家经委和国家往科委的《关于索上海地面沉降肆的报告》团：完“听上海市的地面忙沉降问题是我宪国城市建设中老遇到的一个新傲的问题，对各休方面影响很大馒。耗”狠“饿两年来，我部茶水文地质工程奖地质第二大队进，在各方面配诉合下，对上海帽的静荷载、动火荷载、天然气行和地下水开采脉利用等详细的偷情况，进行了货广泛调查，并悬以主要力量投毕入到水文地质睬工程地质的勘聚察研究方面，项从而得出了地欢下水的过量抽抚汲，是引起上成海地面沉降主株要因素的结论请。倘”第二章机理上海地面沉降是从覆盖层中过量抽汲地下水引起的一种地质现象，具有深邃的地质科学内涵。从沉降地质科学上讲，研究和控制上海地面沉降，首先，要研究和掌握上海覆盖层及其沉降机理。今时上海地区的地基原是山峦起伏的基岩。古代的地壳运动，造成大地下沉，古海侵入，丛山淹没在大海之中。以后，地壳升降运动的继续，古海不断变迁。300万年之前，地质年代进入第四纪，在古老的基岩风化剥蚀面上，逐渐沉积了厚达300米左右的海陆交替相地层，其上部150米，以滨海河口相的粘土与砂层为主，夹簿层陆相的粘土细粉砂层；150米以下是陆相为主的河流砂层和湖相杂色粘土层。这就是上海的第四纪覆盖层，现代的地面升降运动正是在这套地层里进行的。地质部水文地质工程地质第二大队为了研究和掌握沉降机理，控制上海地面沉降，成立了地面沉降规律组、土力学组和控制地面沉降措施组，进行地面沉降的勘察研究工作。查明了上海覆盖层地质特征、地质结构；地下水开采与时间、地区、层次、水量、水位的关系；抽水作用下土层变形机理，也即查明了上海地面沉降的沉降机理。构第一节地质屋特征怒

略

蓄上海地区第四结纪时形成的覆奥盖层，其特有介的水文地质、疏工程地质特性睡及组合特征，傲是上海地面产亡生沉降的机理秩内因。者一、覆盖层的煎水文地质特征鼠潜水含水层组残位于表土以魔下，由淤泥质尖土和粉砂土组码成，水温小、络透水性差。耗第一承压含水卫层埋深柱30爽～盈40别米。粉细砂层雅。出水量小于缸10棋吨希/顷小时，水质较恭差。转第二承压含水蛮层埋深引75牛～炭100择米。粗中砂。霸出水量大，一果般在足100地～固150秃吨辟/惠小时之间。水槐温永19秧～完20疫℃身，为上海地下刷水的主要开采灰层。走第三承压含水苍层埋深岗110春～吴150烫米。其砂粒自碧西向东逐渐变白粗。出水量由陷不到市40啊吨愈/洁小时增加到六80化～引100眨吨盒/爆小时。水温幅21根～吊22责℃耗。亦是上海地志区地下水主要扫开采层。该层揉与上部第一、挠二含水层局部翼相通，有水力薄联系。志第四、五承压众含水层埋深胜分别为细180沃～翠240矮米和阁250权～怠280剥米。砂层自西隐向东颗粒变粗省，厚度增大。即出水量由催40卸吨亭/且小时增大到条100茫吨殖/旋小时。两含水靠层相互之间无肃水力联系。雄上述蔽5棵个承压含水层嫩的共同特点是纷地层极其平缓娃，厚度较大，您砂层颗粒较细首（虎0.10录～榴2狼.00附毫米士），而且粗细化砂粒在水平和浑垂直方向上交僻错组成，因而棚地下水流速也马极其缓慢，经精抽水测试细砂体含水层流速一谢昼夜一般为似3瘦～四5纸米，中砂夹粗雁砂含水层流速锯一昼夜为母10浊米滤。地下水沿长译江古河道自北吨向南补给。穿二、覆盖层的饼工程地质特征年按工程地质性萝质划分的西13浸个工程地质层疾中，遭5仙个含水砂层，困8拢个为粘性土层塞。在第二含水奏层以下有死3宜个硬粘土层组泳，埋深分别为碍95饱～渐110方米，别145岁～虫180于米，束240仰～础260产米，岩性坚硬界，抗压强度大采，孔隙比小于笑0.70酸，压缩系数小会于殃0.025粮平方厘米抱/休公斤。在第二榆含水层以上的栗3睡个抗压强度小移的软粘土层（很称为压缩层）然和一个抗压强乳度大的暗绿色辫粘土层（工程冬地质学称为持钳力层，沉降地放质学称抗沉降诱层）。按自下凭而上的顺序，竹其特点为：情第三压缩层籍第二含水层顶导板，埋深芝45宴～帐75能米，为滨海励—繁浅海相粘土夹赖砂之沉积物，拾排水性良好，智抗压强度低，制压缩性大，孔满隙比为搁1.06魄，压缩系数为桌0.04射平方厘米挥/微公斤。局部地倾区缺失此层。始持力层（抗沉蓝降层）是第束一含水层顶板殿，埋深猛24糕～严35甚米，属河湖相怕沉积之暗绿色患粘土。沉积后划曾暴露于大气坦中风化，粘土治脱水而固结，歇抗压强度增大腔，孔隙比为构0.74咽，压缩系数为骄0.024瓣平方易/房公斤。上海市协区高楼桩基多唯埋置此层，因法而称之为持力菠层。熄1972炼年地质部副部膨长许杰在审阅扇上海市水文地宗质大队作者吴久林奎送审《论若控制上海地面长沉降与控制》覆论文时与其说其：欠“怨在地面沉降过斥程中它具有抗残沉降的作吃用驶”铺，为此低将炼“登持力袄层屯”精命名窃为骄“究抗沉降垂层蚊”佛。由于后期河牙流冲击与切割隆，多处缺失此缠层。秧第二压缩层嫌存在于持力层网缺失地区，与平持力层为同期股异相物，系通协海的古河流沉街积的砂粘土，挡含生物遗骸甚搏多，并含大量乐天然气。抗压沾强度低，孔隙素比为煎1.00跟，压缩系数为畅0.042免平方厘米报/仁公斤。迫第一压缩层常埋深摸5伞～确20巡米，分布广泛垦，抗压强度甚惭低，压缩性最贡大，孔隙比为工1.33改，压缩系数为讲0.055偏平方厘米莲/枯公斤，为海相花淤泥质粘土或争淤泥。鸽三、覆盖层的在组合特征予覆盖层忘75腾米副以上地层，按殃其组合特点及规不同的沉降效鸦应划分为兵4赵个不同的地面唉沉降地质结构买区。猫第一地面沉降坟地质结构区司由第一、三压段缩层、持力层爸和第一、二含偏水层组成，后较者局部沟通。竹由于压缩层厚售度较小，第一波、二含水层沟科通，又非主要我用水地区，因住此，采取措施糠以前的沉降量慰不大，痕1956川～匙1965始年累计沉降量熊为凡500驾毫米遵。采取措施以犹后，东部杨浦未区的回灌量较腥大，促使该区墓第二含水层水焦位迅速回升，堵砂层及其上部照土层相应回弹订，是采取措施甲以来地面回弹很量较大的地区歪，餐1965狼～办1976穷年累计回弹鲁20阔毫米舌。甘第二地面沉降鼓地质结构区溉由第一、三压所缩层、持力层炼和第一、二含薄水层组成。因应第三压缩层厚怒度较大，因此惠，地面沉降效环应极其明显。甩该结构区的西袭部处于地下水婆位漏斗中心，华第二含水层水赶位下降后，引胞起第三压缩层成明显压缩，地志面沉降量较大叛，竹1956瓶～哥1965吩年累计沉降量防为鞠800案～招1000闷毫米，最大的扣达育1500扰毫米丹。采取措施后摆，第三压缩层锻普遍回弹，地孟面也略有回弹券，限1965缺～挠1976绸年的累计回弹猫量为吃20旅～脆30榜毫米。位第一、二地质湖结构区，存在磁暗绿色土层，尝由于其结构致扮密，天然孔隙辰比小，压缩系捡数较低，在外盾力作用下，不户易压缩，为高往层建筑物桩基做持力层。凡此液层分布地区，垒一般缺失溺谷棍相的第二压缩扰层，使压缩层佣厚度相应减小拍。因此，凡有爸暗绿色土层分汉布的地质结构碎区，地面沉降钢量较小。圈第三地面沉降驳地质结构区锄由第一、二压井缩层和第一、酷二含水层组成墙。缺失第三压纷缩层，第一、康二含水层沟通悬，压缩层厚度勾比第一结构区猎大，受西部集熄中开采区用水征影响，沉降量题较大，守1956往～昂1965足年累计沉降量集为窗500详～沉800休毫米。采取措疮施后沉降速率剂有减缓，但第帜一、二压缩层罢仍有微量沉降而，昆1965大～蚕1976透年累计沉降量源为踢10舌毫米庄。塔第四地面沉降樱地质结构区岁由第一、二、孩三压缩层和第永二含水层组成明。由于压缩层免厚度大，故采挨取措施前后的登沉降量均较大银，佩1956挣～检1965鲁年累计沉降量臭为尿800蚀～简1000僻毫米。采取措壶施后，随着地妈下水位的回升糟，第三压缩层签略有回升，但映第一、二压缩弱层仍有微量沉浮降，迫1965焦～沙1976欧年累计沉降量恒为懒10具～贞20屈毫米，形姓成形“梳沉降距带哪”屿。云第二节采用筑地下水特点许

暴

距一、时间特点妇上海自清咸丰挎十年腥(悬1860锤年锋)械开凿第一口深川井以来，地下娃水开采量逐渐胁增加。解放前志年平均日开采端量为垃4寺～语5马万吨，地面沉神降量为唱23.7保毫米馋。解放后至钱1958碧年地下水开采拼量急剧增加，鸭1958锅年后日开采量静略有减少，妄1963禽年后逐步采取音了压缩用水措捉施，至独1965顶年日开采量已蜻减至诱13围万吨，地面沉乱降亦相应减至端22.1遭毫米话。怨上海开采地下叉水主要用于夏托季的冷却和空冬调降温，因此繁二、三季度开壳采量大，地下扬水位较低，地圈面沉降量也较暮大。而四季度侍至翌年第一季崖度，由于开采违量减少，水位制回升，地面沉转降也相应减小圣，如制1964后年杨浦区第三早季度开采量占时全年总开采量季的没36.8%愤，第三季度的袭沉降量约占年扑度地面总沉降迷量的紫40%善。颠在月度上同样少反映了开采量葡减少，水位上累升，沉降量相小应减小；开采崖量增大，水位市下降，地面沉不降相应增大的凭特点，如前图朴所示。竞二、地区特点茅地下水开采量肌、地下水位下党降漏斗与地面坡沉降漏斗一致宾地面沉降控型制前，地下水天位下降漏斗位心于市区东部的雅杨浦及西部的田普陀、长宁、惨静安区，与地秃面沉降漏斗分并布地区一致，絮如下图所示：描［地下水位与趣地面沉降关系姐图铸(贿1960灭年猪)赞］条地面沉降控制旷后，以剩1975半～咏1976颤年上半年度与仪下半年度的地巨下水采灌量、案水位与地面沉蚊降的关系为例梁，上半年度由雷于回灌量大于谜开采量，其中匆杨浦区的净灌蒙量占全市区总舟净灌量的救49.5%冠，普陀、静安苏、长宁三区的危净灌量占全市桨总净灌量的况40.5%庸，因此形成以提市区主要灌水塘区为中心的地惹下水位反漏斗幅，地面沉降也摄相应形成反漏框斗，两者位置务基本一致；下化半年度由于开收采量大于回灌毕量，杨浦区的侨开采量占全市标总开采量的馆31.3%姜，普陀、静安去、长宁区的开励采量占全市总直开采量的赶55.2%泪，形成以市区呼集中开采区为柄中心的地下水仍位降落漏斗。抄地面沉降漏斗壤中心亦与水位伐漏斗中心基本抱一致。扔地下水开采中摄心与沉降中心休区一致上海舰地区地下水开距采主要集中于辣工业较集中的丈东部杨浦区及拜西部普陀、静墨安、长宁区，密如定1964锋年，杨浦区开绪采量占全市总孩开采量的毒47.3%挠，普陀、静安带、长宁三区开角采量占全市总俯开采量的固33.3%睛，其他各区之昂和仅占供19.4%梦，地面沉降的闪地区分布，杨废浦区沉降量为握80电～衔82饮毫米，西部三忠个区沉降量为抛60昂～哄66处毫米，其他各疏区仅肢50钱～牵60辅毫米。朋三、层次特点哪1965忧年前，市区地亲下水开采主要浑集中在二、三蚁含水层。菌1964窝～业1965村年第二含水层拢开采量占全市钱总开采量的黑56.8%陡，第三含水层甜占说28.8%注，第四、五含趟水层仅占乔14.4%讽。开采层次集甲中与地面沉降模主要产生在第凭二含水层以上茶的第一至第三凑压缩层一致。祥劳动公园分层酱标第一至第三梦压缩层在相应每时间内压缩量恶达错52.48盼毫米，地面沉胖降量为洋42.51盖毫米。央第三节沉降候机理辨

款

娘地质部水文地音质工程地质第挺二大队对上海拒地面沉降机理战的研究，初期饺是在中国科学搏院力学所协作仗下进行的，此发后，又与复旦食大学数学系合开作进行数学分惧析处理。地面蔑沉降机理是抽巧水作用下土层启发生压密进而塘固结过程中的络力学效应。毫一、抽水作用宇下土层的压密揭土层压密的力旧学效应。在粘势土隔水层上下勺方的含水层抽冲水，水位下降辫，土层的总应辫力保持不变，母而孔隙水压力稀的降低，则引桃起粒间有效应为力的增加，造准成土层压缩。兼由于土层具有财明显的流变特娃性，有效应力念的增加除造成庄土的压缩外，始还造成土骨架耀蠕变的二次压初缩。粘土隔水腾层有效应力的华增加，主要表坛现为二种力学臣效应：一是地怪下水位的波动寸改变了土粒间房的浮托力；二待是承压水头的烤变化使土层中竹产生水头梯度慎和渗透压力。细1.鹅浮托力作用肾在隔水层的上暮端抽水，可以鲁造成浮托力（槐浮力）的降低肾或消失：痛浮托力降低。驾抽水降低了压哀缩层上端边介烂的孔隙压力，奇致使其上方土拣层原由该孔隙继水所承担的重院量，转移到土犬骨架上成为有谷效压缩荷载。腥它相当于压缩善上方加一有效宋外荷。这种情另况出现于：当蒜压缩层上方除量有一薄层砂外声，均为不透水奇层，此时抽水税不能直接引起倡土的容重的变皇化，相对而言幻浮托力降低了蜂。继浮力消失。浮策力消失系由于句抽水，地下水两位下降，使土甚层由原来的浮慌容重改变为饱贫和容重或湿容虽重，这部分重语量差就是对土娘层所造成的有罪效应力增量。植浮力消失往往泉出现于压缩层兴上端为砂和水便所覆盖的情况您下，一般在浅们层井点排水中西，较易遇到这访种情况。如上新海市区沿苏州殃河两岸及杨浦握区北部，表层奏（夸3桥～货10她米）有一层粉省细砂层，在地旺基开挖或人防顽工程的浅层井阅点排水施工中赖，很可能造成叮潜水位下降而饲引起地面沉降有，其力学效应锅即为浮力消失炉。尖2.醋渗透压力作用酱当在粘土层的趣一端抽水，另纷一端保持水头掠不变，这样就商产生了水头梯译度，从而破坏拥了原土体中孔准隙压力的平衡嗓状态，水便由袄高水头处向低县水头处渗流，诚伴随着这种渗挑流，作用于土酱骨架上的力为黄渗透压力（或昂称动水压力）漫。渗透压力是疫个体积力，它拒具有方向性，敲可正可负。霞二、抽水作用尾下土层的固结天1.燕土层固结原理饺粘土边介水头惭压力的降低，蚊破坏了土体内霸孔隙水压力的细平衡状态，这研时土中产生了枪水力梯度，粘缺土层各点水份俭便向下排出，夹土体即固结压椅缩。由于粘土捏的弱透水性，磁固结变形将随住时间的延续缓惨慢进行。抽水弯过程中，粘土印层仍处于饱和射状态，固结过气程中所排出水斩量与土的自重鼻相比极其微小凯，因此，土层另的总应力不变照。泼2.俗加荷固结与抽岂水固结眼外荷是一种表居面力，其应力错分布随深度而联衰减。外荷施泛加后，土中孔苦隙水以超静水脉压力出现。抽林水时水位下降搁是静水压力位胡能改变、土中概内力重新调整否的过程，其孔费隙水压力的增稍长与衰减，相史对于一个大气旱压力而言是负旅值。抽水过程各中，渗透力是碎个体积力，它偷具有方向性，龙且可正可负，预这是在一般加拢荷情况中所没静有的。抽水与枯加荷固结的排罗水边介条件是动完全不同的。颂加荷固结中，缓粘土层顶、底散板的砂层都可瑞视为排水面；枪抽水固结则不删然，它视抽水元条件而定，若恰在下方砂层抽差水则下方为透僻水面，顶面砂判层可看作不透挤水，固结即由旬下方先开始，誉其孔隙水压力似沿深度分布的爬规律与地表加以同等荷载是截简然不同的。此岭外，抽水过程荐中，土中流出健水量除包括按往渗透固结规律乐由孔隙排出的摩水份外，还包拦括由于水头差犹引起的定常流玉动。定常流动顺不引起孔隙水助压力变化，但趟可能引起土骨谢架位置的调整孔，而成为压密痕土体的附加因追素。雅三、地面沉降冒机理昨1.歉土层压缩机理训在含水层中抽猜汲地下水，造池成承压水头下损降，上覆土层依的浮托力减小我，并由水头差选形成水力坡降减，产生渗透压缓力。这两种现鞋象共同作用的芹结果，使饱和夕土层中的孔隙铜水压力下降，留有效应力增加痕，于是土层排汗水固结，从而且产生地面沉降研。根据土层变逮形特征，揭示于引起上海地面赞沉降的主要压壁缩层次是休70页～弓75无米以浅的粘性拉土层，特别是助40世米崇以浅的淤泥质催粘土和亚粘土若层。苏河源等砌在中国科学院纯武汉岩土力学直所协作下，运警用流变学观点故，对上海第四聋纪敲覆盖层鲜40晃米颠以浅的第一、粮第二压缩层开历展了流变特性域试验研究，证轧实浅层土的压雅缩是由渗透固式结（主固结）饼和骨架蠕变（下次固结）两部底分压缩变形产哑生的结果。苏中河源还提出哑了猪“城单位变形量衔法凉”犹、忍“并经验系数仪法晨”渠、膨“缠重力应变系数叹法侵”惯等三种计算地困面沉降的简便宅方法。旗2.接上海地面沉降索在空间、时间眼和沉降量之间勺的内在联系机建理绑上海使用地下猾水主要为工业油用水，用水量战大。第二含水愿层的特性又为瞒大量用水提供叠了条件，而集申中地大量抽用解第二含水层地章下水，造成含歉水层静水位不旧断下降，改变捷了水文地质条醋件，主要是含撒水层中承压的慨地下水向上作砖用的水压力变吧小，破坏了原饲来土层的应力跨平衡状态，土丹层工程地质条骤件也随之而改怒变。除含水砂暗层自身不大的艰压密外，促成聪上部三个压缩挡层中孔隙水大烤量排出，粘土节的孔隙水位下寄降，压力减少杰，造成粘土压榆缩，三个压缩漏层粘土压缩迭汁加的结果，反茶映在地面上就桌是地面沉降。辅因此，上海地伯面沉降主要是妥由第二含水层俯以上三个压缩临层的压缩而造各成的，其沉降晓量占总沉降量壤的聚90%睛以上，也证明祝了用水多的工以业区比用水少趋的其他地区沉最降量大的原因免。馆上海开采地下鸦水，主要用于箭纺织、化工等历工厂夏季冷却缸和降温。因此断，地下水大量燥集中于夏季蒸5哭～魄9献月间抽用，造隶成地下水位下信降，而消10槐月至次年跑4卫月用水量减少花，地下水位上较升，使地下水巩位形成高缺—政低气—赴高的状态，反晒映在地面沉降倒上，夏季地面扛沉降量大，冬鸽季沉降量小或疫地面回升的升虑—腔降烧—蚊升的状况。涌上海覆盖层内牧，持力层的存陪缺和地质结构冲区的特征决定崖了上海地面沉捉降的特殊规律咽。由于持力层赶分布于第一、权二地面沉降地径质结构区内，鹿因此当地下水宽位下降时，除瓣该层本身压缩塑不大外，还能确起隔离和消散交应力传递的抗丑沉降作用，使危其上部第一压祖缩层沉降量减恳小，此时，地滩面沉降主要由脖其下部的第三纽压缩层的压缩墨而造成，而在间第三、四地面补沉降地质结构煤区内，持力层座缺失，而为与由其相当层位的茎第二压缩层所然代替，当地下边水位下降时所凳产生的附加应浮力，主要造成起第二、一压缩花层的压缩，其荐压缩量超过第终三压缩层。肚第一地面沉降侧地质结构区，绑只有位于持力蜻层之上的第一宏压缩层，厚度芒小，其下砂层绸厚度又大，因姓而该区内累计屯沉降量较其他挨区小，以鸡1956巨～把1965丧年为例（下同全）为童400情～塘500帜毫米。跌第二地面沉降筝地质结构区，恨主要压缩层次古是第三压缩层趣，累计沉降量灶中等，为写700格～垃800伟毫米。如位于蚀地下水开采中纤心区，则其累垫计沉降量增大径至闷800宽～娱1000项毫米。涝第三地面沉降守地质结构区，括主要沉降层次垂为第一、二压醉缩层，其下砂晨层较厚，位于电非开采中心，掘因而累计沉降碑量小，为耕600窝～腿700态毫米。啄第四地面沉降去地质结构区，装有第一、二、僻三压缩层，厚爸度大，因而累物计沉降量亦很捉大，达睁1000缴～膀1300炎毫米，为上海帽主要地面沉降肉区。已上海使用地下锣水，集中在阻75驻～娱150遵米之间的两个本含水层；集中惰在东、西几个秋工业区；集中绢在夏季。由于羽用水在地层、醒地区、时间这毯三个方面的集路中，反映在上线海地面沉降上咳的规律就是：批用地下水多的扩工业区比用地贵下水少的其他速地区沉降得多菠；夏季比冬季咬沉得多；无持渗力层区比有持尝力层区沉得多斜。吴3.溉覆盖层流体沉叹降机理扎上海地面沉降偏，是寓于覆盖础层中的多层流千体在复合状态烟下的运动，这命种复合流体运宗动，是沉降地怒质学流体沉降吹的一种典型类梢型，其机理为杨：原始的流体寄寓流层、分流贿层的总应力和鸦流体压力，处碗于平衡状态。舟当注入或抽取完流互体时，流体按市流线轨迹运动逮，呈正式或负耳式。负式反映愈为地面碟形沉萄降。在地面沉委降运动中，由凑于受力体的地名位及物理性质六、空间分布等蹄，控制了流体押沉降的分布及漏形态。在抽水前状态下，按流银体沉降速率分搞瞬时式和延缓娘式；按流体势临能控制体积区踩的方向，有横敌轴流线断续和膝纵轴增压叠加伐型；按沉降地复区差异，分为之就地沉降类型膜、异地沉降类德型和迟后沉降艰类型。驴第三章监测王地面沉降监测咏，是控制上海工地面沉降的一凑项长期的系统讨工程，主要有布地下水动态长轨期观测、孔隙赴水压力量测、絮土层变形观测声、地面沉降水瞒准测量等组成椅。地质部水文练地质工程地质斩第二大队以及封上海市地质矿脖产局进行长期贯的、不间断的巾监测，建立了五由桐698犹个水准点组成世的喊Ⅰ向、着Ⅱ凯等精密水准测套量网掌握地面须沉降动态；设桶置了窄17耳座不同结构类爹型的基岩标，贿16叹组深式土层分禁层观测标掌握刷地下不同土层张的变形特征；向研制、埋设了肚21穿组共篮216始个孔隙水压力裳测头观测土层协中孔隙水压力讲的动态变化；谅建立了邮460恳个地下水动态柄长期观测井掌它握各承压含水逗层的地下水动蔬态变化规律。坝第一节地下仿水动态观测吊

我

饲地下水动态长伸期观测，是分帽析研究地下水平在运动中的动率态特征及其与愚地面沉降关系汉的手段。动态摔观测内容为与德地面沉降有关缝的水量、水位霜、水温、水质重等要素。芒一、水量举观测全市各含德水层的地下水酬采灌动态特征薄，是研究地面朝沉降原因、机盒理、规律以及叛预测预报地面弱沉降的基础工绑作，其内容包款括冬灌量、夏著灌量、回灌量渣、冬用量及夏蚁用量。由上海汁市自来水公司去按旬采用计量工水表记录统计仗，地质部门进挑行统计和汇编娱，开展研究。絮二、水位锁观测地下水水责位动态特征以惹及区域水位的辽动态变化规律令，根据均匀布天点，重点加密狼，点、线、面团相结合的原则茅，布置观测网阀，在主要开采赢层次、漏斗中伟心、分层标附窑近、专门试验色场以及重点观踪测剖面等地区岩重点加密。观烘测的内容主要械为：区域开采待条件下相对静黎止的水位及部妄分回灌井的采喊灌水条件下的简动水位。住观测频率根据蜂水位变化幅度时的大小，每年误下降幅度较大售的寒6扶～超9斥月水位为每金5股天观测一次，牢其他月份每软10抗天观测一次。臣三、水温养观测地下水水鬼温在采灌条件愁下随时间和空栋间动态变化规这律，可为采灌赵井的合理布局珍、地下水冷热蔽源合理利用提颜供依据。水温守观测采取点面邻结合原则，面余上采灌井由所妨在单位进行观扰测，地质部门乘进行漏斗边缘箭、冬灌夏用井鞭附近、温度场起典型剖面线等本典型观测点的姐观测。雹1970裤年前，面上各或单位每天测定恋记录一次，地昏质部门进行收土集整理，统一授编录。炒1970丸年后，面上中急断观测，点上路每月观测矛1柄～侨3侮次。您四、水质爽观测地下水水协质在自然因素波和人工采灌影裁响下的动态变屿化特征，是地拣下水慨动态研究和开惧展地下水资源辣评价的重要组盘成部分，采取时均匀布点和重毅点加密的原则处，在主要开采说层次，水化学掘类型边界地段登以及污染源附字近布点取样。世取样井尽量利汽用现有各类深疫井，对个别缺改井地区则补打催专门监测孔，弱深井直接利用趴深井泵取样，究专门取样孔则薪用空压机取样乖。区域性水质姐观测每年冬灌树末期和夏用末蹦期各进行一次肤。典型孔月度铃剖面线的取样撞，则每月定期远取样一次，个灾别水质监测孔项的取样，有时家需按日按时取涨样。诸第二节孔隙窑水压力的量测嗽

峰

等孔隙水压力的轻分布反映了土浙体在现场的应励力状态，为了壁研究采灌过程档中土体压密与赶膨胀的机理过缺程，确定在复颜杂的水位变化当条件下沉降计骡算时的初始应监力条件和土性绳指标的反算，剩必须进行孔隙饭压力量测。寄一、压力测头言孔隙压力测头禽，一般分为管乔式与膜式两大槽类。僚1965毛年在中科院力模学所协作下，因曾进行现场不掉同类型式测头搞的比较试验，退根据上海地面宇沉降的特点，宫选用了敞开单击管式测头，其亲优点是结构简释单、埋设方便风、且能适用于翅长期观测，经崖多年观测实践巴表明，单管式请测头对砂、砂钓粘互层的粘土澡效果较好，对司淤泥质粘土尚液感不够灵敏。皮二、压力观测掀孔隙水压力的旁观测方法与一霉般水位观测相彼同，即每眠5妖天或侮10叶天观测一次。蒜计算孔隙水压全力观测值公式岭：共日命扒σ溜w徐＝［考Hd诱－杂Ha鸟］攻×体r还w喇装揉其中：孩Ha追＝贺Hc-Hb豆华轻σ抄w抵——薯孔隙水压力值痒（公客斤检/既厘米仗伏2影）；祸慢H聋a腥——拴水位标高危（米嫌）；有避H凶b依——阴实测埋深少（米炊）；乓姥H馋c谎——耀观测点孔口标姜高（米馅）；项盈H帝d患——吗测点埋深点标姜高（米职）；颗饱r可w渡——塌水的密度秧（克奶/暴厘米朴3虫）。每米水头辟高度为经0.1注公斤遗/壶平方厘米。稿三、压力应用决根据孔隙水压评力观测资料可烘绘制出孔隙水抢压力随深度的归历时变化曲线缺，应用于分析剖孔隙水压力与威土层变形的规招律，反算土层挣的压缩性参数土，还可应用实沸测的孔隙水压甜力资料计算标俊点的地面沉降犁。受第三节土层庄变形观测蛮

责

堪地面沉降研究哈工作中，通过骤观测标点进行滨定期测量，取贪得各土层变形治量的基本数据惹及不同深度土大层随时间、空慌间的变形规律此。土层变形观熊测标点有基岩暂标、分层标两束类。珠一、标点的布趋设河1962路年以来共埋设岸基岩标裁12创座，见下表构接成一等精密水盏准控制网；设屠分荒层标预12织组，以观测不储同地区不同土努层的变形量。嘉基岩标要求埋扒设在完整基岩诊上，为了尽量赏减少标杆结构聪的影响，基岩盼埋深越浅越好压。分层标要求玻埋设在不同地曲质结构及不同毯沉降类型地区弄。见下表：春芽

骡基岩标埋设情瓦况一览表编号标点位置埋入基岩深度（米）施工日期保护管标杆钻孔最终弯曲度（0°）灌浆情况灌防蚀剂情况标杆扶正方法内径（毫米）深度（米）内径(毫米)深度（米）J1－1小闸镇3.31962.810879.854280.050.6孔壁间全灌水泥浆保护管、标杆全灌蒽油滚轮式扶正器J1－2小闸镇14.51972.2360/30060.054274.000.3标底灌水泥浆保护管、标杆中全部灌清水1.0m/m×19股钢束扶正J1－3小闸镇8.81974.7360/30066.184275.130.3同上同上同上J2吴淞中学3.61962.1189310.3350313.345.0标底、标杆中灌水泥浆保护管与标杆间灌蒽油滚轮式扶正器J3复兴岛4.61963.589296.9342301.8913.0标底灌水泥浆保护管与标杆全部灌蒽油钢球弹簧式扶正器J4劳动公园3.01963.1189329.5042334.892.0同上同上同上J5北新泾1.91964.4146108246.60243.76270.5173271.612.1孔壁间全部灌水泥浆保护管、标杆全部灌蒽油滚轮式扶式器J6大场5.61964.10146236.4873241.530.7孔壁间全部灌水泥浆同上圆环式扶正器J7塘桥5.31965.1146281.3673286.331.3同上同上同上J8面粉厂24.21973.8360/300上部219下部360/3001460～440～45.50145.50～21444291.000.8标底灌水泥浆保护管标杆全部灌清水1.5m/m×19股钢束扶正J9外滩12.91973.12360/300325146276.89276.49～273.4255～276.8042291000.3同上同上同上J10卫校7.21974.11223/203285.5050309.220.3同上同上同上骄

耳分层标施工一酒览表编号标点位置施工日期进尺（米）各分层标埋设深度（米）标底类型备注123456789分1泸定路62.9311.53122.3998.4174.0034.0419.563.13

托盘式

分2上钢五厂63.3442.34174.17141.2071.1030.1222.802.95

托盘式

分3劳动公园63.10695.79178.75149.49128.22101.1872.8542.3519.453.00

托盘式

分4双阳中学64.1498.03173.72153.0188.3947.9524.486.903.58

托盘式

分5洋泾煤栈65.4230.57151.1629.7025.6320.183.90

套筒式已拔分6上棉十七厂65.667.7723.62235.67166.80145.4268.3759.8047.56

套筒插入式

分7第一人民医院66.675.11377.78145.6794.8768.6346.6721.94

套筒插入式

分8上棉一厂66.3402.26145.90112.5664.0040.3427.4012.06

套筒插入式

分9汽车二厂66.4204.66145.0641.6015.852.15

套筒插入式

分10面粉厂73.8924.57210.76165.20148.64124.30111.2578.8544.3126.0015.26套筒插入式

分11外滩74.5449.64164.55144.5971.5045.0018.006.00

套筒插入式

分12卫校74.11734.13193.70151.56130.10110.3063.0041.2028.2716.00

套筒插入式

茧1.玩基岩标择有两种，一种化是钢管式基岩打标。伐1965拌年以前埋设的骗9势座基岩标均属酸此类型，其结重构如下图：保准护管直径一般足为席89已～陪146乞毫米，标杆直胡径为求42柴～谅73修毫米，标杆上珍每机5导米勒装置一个扶正季器。标杆与保圣护管之间灌注育防腐蚀的蒽油奴或重柴油。标枝底灌注水泥浆覆与基岩固结。项另一种是钢丝随索导正基岩标纺。近年来埋设讨的基岩标均采度用此类型，其射结构见前页图抬。为减少标杆蝇受保护管升降愚变化的影响，蛾标杆内穿入钢抄丝索，然后以劲平衡锤拉直钢柳丝索以导正标靠杆。保护管采扭用柿8谋″肌铸铁管或外贞径肥φ炮360/处内扶径粗φ瘦300粥毫米诸水泥管，标杆享采叮用阴φ脖42恰～报50醉毫米的钢管，较其中串竖有令φ插1.0屡～帆1裤.5琴毫米梅×罪19医股碳素弹簧钢刮丝索，标杆底赠部采用倒刺并蓬灌注水泥浆与由基岩固结。故［钢丝索导正姓基岩标结构示就意图］恒2.宽分层标暂分层标标底结费构有套筒插入雄式标底见前页房图：托盘式标修底、套筒式标黑底三种，独1965桑年后均为套筒代插入式，套筒属插入式标底标秘杆通过三套塞跨线与地层隔绝职，不受上复土言层变形影响，戒保护套筒也可悠上下自由活动睡，不致影响标其杆，下部爪形琴插入部分克服洽塞线阻力，以付增加与土层的疾摩擦力，使标援杆随下部土层尤的升降而升降方。丢［套筒插入式徐分层标结构示坛意图］特二、观测仪器喂与方法粒土层变形观测墙是一种高精度羊相对水准测量季，观测使用蔡直司豪Ni004跑水准仪和铟钢臣标尺，采用相铜对基岩标或最翠深分层标主标衰的测站往返测映量，视线长度鞭一般不超过或20鹰米烧。市区分层标你每旬观测一次炸，夏季特(截6置～缎9坑月）高峰用水步期重点分层标脊每什5摊日观测一次；骡近郊区及浅式寇分层标每月观商测一次。观测峡时，往测转向姐返测要互换前讲后标尺，同时盼重新整置仪器欠。两次同尺读站数互差不得超贿过分±向0.3愚毫；往返测高铲差之差不得超祝过往±滩0.5辩毫米郑。取往返测高救差中数漆h坝作为观测成果世。驻三、观测资料粘整理盟1.规基岩标观测资脖料整理健包括外业原始扎测量手薄的检窃查（工作量掌200%敏）；高差表的骂编制与精度鉴崭定计算烦；嘱Ⅰ惠等水准网的平脊差计算及高程伴中误差计算；喉基岩标高程与调变动量计算：洁相对佘山起算捷点，进行基岩粘标主、套、地替面标吴淞高程烫的计算；同时甲，编制历年高犹程变动量成果拣表。蛇2.算分层标观测资吓料整理忘包括外业原始满测手薄小200%团的检查；不同茶埋深分层标高魄差中数爱h底和相对沉降量承S所的计算：拘S=h炸－隶h秆堆0修，蕉h乔—亚本次观测的往救返测高差中数缓，握h辣敏0体—匹前镒观测的往佣返测高差中数却；编制历年分校层标沉降成果桶表：含进行本调次沉降量和沉嚼降年度（本年厘10妄月伶1煎日～翌年崖9林月何30假日茂）累积沉降量周的计算工作；拒计算土层的压辞缩及膨胀量：虾通过不同时期划分层标相对高必差测量，可计纺算各土层的压心缩膨胀量，其希式：归匀F港1掉＝夕S每地因－优S谢1端绪F触2找＝找S肺1汁－顾S浆2宣式中项：槽F绳为各土层的压锤缩或膨胀量；源糖F恢3万＝选S贝2崭－辽S耽3茅晒宇S犹为各标主标相没对基岩标变形娱量；喜信F做4杏＝秋S粗3慰－映S报4由狐掠S晴地骑=F斩1茅＋＋鹰F塘2霞＋线F绝3烘＋码F担4摄＋傅F漂5郊甚F约5透＝乐S染4增－暮S匀5捐第四节地面岩沉降水准测量汽

房

叙上海地面沉降纽水准测量是在蜘地面沉降区建饥立统一的高程齿控制网，通过遭反复的精密水齿准测量，为控苏制地面沉降的三科研工作，提贿供精确的高程茄和沉降资料，沃及时掌握地面蓝沉降的变化规辽律。阳一、水准网的疑布设漏上海地面沉降被水准网是采傍用抵Ⅰ底、驴Ⅱ光等级逐级布网您，分级平差方煤法建立的高精拍度高程控制网手。高程起算基哀点采用佘山新狱基地（其吴淞嗓高程为谣14.554蚊74倘米拥）。奥Ⅰ尖等水准网作为凭高程控制基础秀，从佘山布设闲到市区及近郊区区，并通过黄音浦江或隧道越毛江的精密水准四测量，将高程序传递到浦东。唱1965丸年佘山基点至串浦西基岩标构雨成晌3沿个水准环线，都周长颠50渠～灭70吼公里；饮1976讯年扩建成棍5积个水准环线，絮周长耕30存～视60肚公里，控制面做积颂479件平方公里，水荣准点民698帖座。吸Ⅱ约等水准路线揭在绵Ⅰ洁等水准网控制斥下，隙1965莫年是以基岩标者高程起算作自予由网平差；零1970乘年后采用结点召网与附合网平唱差。测线长度军1.2霉～质13要.8捐公里签，平均覆5.0华公里混。羊采用的水准点珍，主要有下列酸两种类型：宿甲标型水准点聚：这是一种承胜椿水准点，椿查长毅6注～国18艳米，还有标身济装有套管的特秩标，也属甲标径型的一种。毙乙标型水准点阿：这是一种无尺椿水准点，标昏身由水泥浇制扭；按其出露地鞋表情况分为地于平式、平墩式四和地下式。均二、测量方法恳及精度鱼地面沉降水准某测量，采用蔡右司义BS0.5举级勿Ni004金水准仪和铟钢属水准标标尺施伪测。按照我国玻水准仪系列标甚准，以实测综妇合精度为指标雕。款1.叶测量方法率地面沉降观测淹采用精度重复阿精密水准方法寺进行。带1965残～臭1976辨年相对佘山新伟基地，每年于粒地面回弹期末织和沉降期末各意进行一做次油Ⅰ目、移Ⅱ哗等水准面积测吉量。吸1973勉～样1976才年相对基岩标巴J邪1任－俘2茂，每月进行一些次继Ⅱ陕等水准剖面测堆量惕。企Ⅰ饰等水准采用双剥路线往返测量裙，视线长度最低长不超过丙50绣米健。辉Ⅱ屈等水准采用单智路线往返测量支，视线最长不腿超过橡70练米醒。往测柿R雾VV敌R疲—捧V滥RRV潮，返测奇偶测泊站观测方法与核往测相反班。农Ⅰ亚等双路线和往叹返测高差不符怕值炒≤膝±越2拘毫米强吊，径Ⅱ恰等往返测高差桂不符仔值颈≤童±沿4姨毫米波羞(眼R贤为测段、测线颂长度，以公里衬为单位）。馅2.挽测量精度均上海地面沉降落水准测量的精久度，基本满足彻国家水准测量表规范的限值规滋定仁：欠Ⅰ碍等猫M袭△岔≤熊±拔0.5迎毫米难/住公里；绿MW诵≤夏±勇1.0显毫米忘/愉公里销。潜Ⅱ寄等雅M裹△剖≤训±讲1.0州毫米踪/疑公里。此市区水准点相些对佘山基点的搂平均观测误差域M汉△厨h塔为融±养3识毫米自。阔市区水准相对觉佘山基点的沉涉降量中误差榨为惕±锤3葬～往4选毫米，对于市榜区地面沉降在义历年冬灌期或租夏用期内平均枯变化溪10畏～糕30屠毫米而言，测洁量精度是满足新的，沉降成果翻的研究是有价或值的。待三、室内工作鱼主要有：外业绑手薄检查；测酸量精度的鉴定众计算；水准测症量的平差；沉伞降量计算及编腰制沉降量表；顺编制上海地面紫沉降等值线图专；编制上海市评区《历年分区饰地面平均沉降告量表》。家第四章控制换为了控制地面馆沉降，并实位现亮“饱水要用，地不伟沉摄”枝的目的，先后五采取了限制开馒采地下水量，稠调整用水层次帅，使用岩溶地醋下水以及人工泳回灌地下水等僚措施和方法，腔有效地控制了控上海的地面沉羡降。颜1964灯年夏天，上海灾市副市长曹荻撇秋看到水文地谷质大队向上海少市政府所作关韵于地面沉降情身况的报告遣中兆“葱双阳中学基岩堪标表明，径5必天用水清100讽万吨，地面下骤沉末5疑毫嗽米患”滚的沉降数字后华，立即召开市底政府会议讨论你。他说招：惕“特沪东一份资料室表明，上海现以在每天下沉盗1口毫米，决不能怪让上海在我们箱手中沉下去。俯为了解决地面燕沉降，即使要街多少钱，我们么也干，否则会液让子孙后代唾薄骂我记们里”侮。体1965护年且8庆月疾29冠日赔，中共上海市滥委书记处书记概陈丕显要求：蜘停用深井水，途将深井封存。绘全市核600竹口深井封存了辽。这是上海市蜡委、市府为了亡控制上海市的与地面沉降而采才取的果断措施胜。佩1966姑年于1谦～怠4深月，进行地下弟水人工回灌试壤验获得成功，腰上海市委、市貌府又下令大面填积开展人工回诱灌，灌水量为肝400钞万吨。经过抹5胖个月的人工回并灌，废井复活或了，生产井更谜畅通并延长了秧维修期；地下月水温度平均降帮低仰6山℃兵，全市用水量庭从钓1我亿吨降到筋1000粱万吨，用水效陷益大大提高；腔上海地面平均烫回升饶6霞毫米。刑1970船年面3赏月中共中央主旬席毛泽东见到抢解放日报《上霜海成为世界上润第一个控制不骆沉的大城市》职(绞通讯员吴林奎飞采写胡)蝴的内参后，要祥求写文章向世躲界宣传。根1970镰年啦11猫月疗23厉日霉，国务院总理聪周恩来在人民炸大会堂宣布投：短“裹上海水文地质则大队运用人工熔回灌自来水方门法控制上海地唯面沉降，这是司一件大事歉！膨”汁后又指示：上肾海控制地面沉巴降写出技术论符文，参加国际符地质会议交流状。并1972盏年芳8递月，由上海市真水文地质大队狠署名的《论中苍国上海地面沉爹降的控制》论开文，由中国地捷质代表团提交化第兴24洽届国际地质大紧会。上海控制句地面沉降这一装消息发表之后集，震动了世界肆，意大利的马微可尼直接向毛端泽东写了信。你日本《读卖新割闻》田川五郎朽找了周恩来总榨理并来上海参坏观控制地面沉晓降。竟1991乏年地质矿产部辱《首届李四光趟地质科学奖获顺得者事迹报告侨集拌·吊地质之光》和他《科技日报》哗全文刊载了由马张以诚、吴林毒奎撰写的控制耍上海地面沉降眨的纪实报盒告文学《不沉久的上海》，原诵中共上海市委殿书记处书记陈重丕显收到《不系沉的上海》的雀书稿后