地面沉降地质灾害危险性评估方法

PAGEPAGE8地面沉降地质灾害危险性评估方法 1、地面沉降地面沉降地质灾害危险性评估方法1、地面沉降概述23、地面沉降无监测地区地质灾害危险性的评估方法4、地面沉降监测地区地质灾害危险性的评估561、地面沉降概述1、地面沉降概述1.11.1.1定义：地层在各种因素的作用下，造成地层压1.1.2：（1）海平面上升导致地面的相对下降（沿海）；③土层的天然固结（次固结土在自重压密下的固结作用）。（2）①抽汲地下气、液体引起的地面沉降。抽取地下水而引起的地面沉降，是地面沉降现象中发育最普通、危害性最严重的一类；②大面积地面堆载引起的地面沉降；③大范围密集建筑群天然地基或桩基持力层大面积整体性沉降——工程性地面沉降。1.1.3水头（或水位1.1.4型地质灾害。其主要危害是：（（1）对环境的危害：防洪能力降低，洪涝危害加2.5～3.3m，目前沉降中心带已降至2.0m以下，局部1.5m，长期水淹而抛荒的农田面积达3919亩，季节性水淹而抛荒的农田面积达3936亩，给城市、交通、水利设施建设及当地居民造成很大的影响，初步估计前几年由此损失达5（2）台下沉，使升高”1.2基本措施是进行地下水资源管理。主要整治方法：（1）减少地下水开采量和水位降深；调整开采层次，合理开发地下水资源；（2）当地面沉降发展剧烈时，应禁采；（3）对地下水进行人工补给，回灌时应控制水源的水质标准，以防止地下水被污染。表表1 浙江省沿海平原地面沉降简况表（截止2003年）从上世纪八十年代起，省水文地质工程地质大队先后在宁波市和嘉兴市建立了较为系统的地面沉降监测网1.3浙江省地面沉降简介自北而南有杭1.3浙江省地面沉降简介自北而南有杭州）（兴湖（）平原、宁（波）奉（化）平原、温（岭）黄（岩）平原和温（州）（安、至20、10mm/a以下。地区杭嘉湖平原宁奉平原温黄平原温瑞平原沉降中心累mm860.0489.2>1300>200沉降范围(累计沉降量）km2(mm)1020(>200)53(>50)308(>200)不详1.4讲题内容定位：1.4.11.4讲题内容定位：1.4.1评估的内容和方法：按国土资源部国土资发【2004】69号文附件1《地质灾害危险性评估技术要求试行1.4.2评估对象：1.4.3评估内涵：。2、地面沉降区地质灾害危险性评估范围的确定地面沉降的评估范围应与地面沉降范围或初步推测的可能沉降的范围基本一致。 3 3险性评估方法由于在已经建立地面沉降监测的地区（嘉兴、宁波），对地面沉降地质灾害危险性评估的方法比较成熟。本文主要对无地面沉降监测地区的拟建工程进行地质灾害危险性评估的方法作了一次尝试，并将在今后相关的评估工作中不3.13.1.1 水位（13.1.2（）3.1.3包括县（市）>1∶13.23.2.13.23.2.1首先编制钻孔剖面图，最有价值的是工程地质钻孔，它既有详细的岩性描述，又有相应的土层物理、力学指标。根据浙江省沿海平源第四纪地层序列对全新世（Q4）和晚更新世（Q2-2、Q2-1、33Q1）进行系统、详细的划分。并厘定时代和成3因。接着将水文地质剖面图与第四纪地层剖面进行整合，最终确定各含水层与非含水层的时代和成因。3.2.2组）（Q3）、②（Q2）、③（Q1）、④（Q2-2）、⑤（Q2-1）、⑥（Q1）、⑦（Q2）、⑧44433 3 22地质层。并按工程地质层进行指标统计、编制物理、力学指标一览表。3.2.3（Q1）含水层组）：Ⅰ(Q1)(Q2)(Q、Ⅲ1(Q3)(Q2)(Q1)31 22 212 13 13.33.3本章主要论述评估地面沉降的机理；阐述评估区地面沉降的表现；估算现状累计沉降量，确定危险性等级。3.3.1首先将评估区第四纪松散覆盖层，根据工程地质层（组），归并成压缩层和含水层。其中压缩层分为海相软土层、海相粘性土层和陆相硬土层。自上而下对上述三类压缩层和含水层分别编号，如第一海相软土层（mQ2+3）、第二海相软土层(mQ1)、第三海相粘性土层(mQ2-2)、第四海相粘性土层(mQ2-1)、44第一硬土层(al-lQ1)、第二硬土层(al-lQ2-2)、第三硬33土层(al-lQ2-1)、第四硬土层(al-lQ1)……433 3•以及第Ⅰ1含水层（alQ2—2或al-mQ2-1）第Ⅰ2含水层(alQ2—1或al-mQ2-1)、第Ⅰ含水层(alQ1)、第Ⅱ含水33层(al-lQ2)、第Ⅱ(al-lQ1)含水层……等孔隙承压含水333312 2 2•层。以上划分应列表表示。由于含水层的开采，水位下降，引起土层中孔隙水压力降低，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，导致土层的压缩变形，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，即表现为地面沉降变形。因此地下水开采，引起区域性水位下降，是评估区地面3.3.2根据调查和访问，将评估区地面沉降的迹象进行叙述。3.3.33.3.3（1）井管抬升”测量：对评估区的深井“抬升”情况进行全面测量，包括其成井年月及其“抬升量”。当然“抬升量”测量是升量”坪的密实度、强度以及井台与地坪的结构强度等有关。（2）（1:10000）地形图出版年代最好选择地下水开始大量开采时期和最近期出版的两种不同比例尺的地形图。以下以1:1格大小可采用200m×200m，将方格网内处于村镇的实际测量误差远小于1:1万地形图碎部高程最大中值误差。由于1:1万地形图有大量的碎部高程，这些高 （3） （3）（点）级：<300mm为危险性小；300～800mm为危险性大。3.4本节内容是“预测评估”的内容之一。也是对已经发生地面沉降的地区进行地面沉降趋势预测，并3.4.1本法是采用研究程度较高且地质环境条件相类似地区的研究成果，进而估算评估区拟建工程规划（设计）年限内累计沉降量进行预测的方法，是以温岭市石粘至松门一级公路地质灾害危险性评估报告为例，说明如下：（以温岭市石粘至松门一级公路地质灾害危险性评估报告为例，说明如下：（1）根据地质条件对比，选择嘉兴市地面沉降研究成果作为本次评估的依据。即地下水位与沉降速率呈指数函数相关，回归方程为：S′=1.374e0.0758hS′——沉降速率(mm)计算值h——平均水位（标高绝对值，m）（2）根据现状评估19852000年累计地面沉降加权平均值127.81mm，则年均沉降速率8.52mm/a；再根据漏斗中心115-1井水位动态观测资料求得同一时段内的平均水位-22.2m，反算S′,S′=1.374e0.0758×22.2=7.39mm/a则沉降速率计算值7.39mm/a与实际沉降速率8.52mm/a，相差1.13mm/a，即实际沉降值高出15.3%，也符合本区地质环境条件比嘉兴市差的实际情况。本次地面沉降趋势预测采用沉降速率S=(1+0.15)S′,进行估算。（3）①划分沉降区段（Li）：地下水等水位线之间的关系，划分5个区段分别计算。②划分水位变化时段（hi）：将近期（2002年）地下水等水位线，作为基准年，将地下水规划允许开采降深作为地下水位的底限，将地下水平均水位3③划分地面沉降速率计算时段（Si）：根据水位划分时段（hi）将Si相应划分为3个时段。④划分地面沉降量的计算时段（Hi）：以现状地面累计沉降量起算年限作为起算时间，评估年限则根据一级公路远景设计年限。20年作为评估年限，先按不同时段沉降速率（Si）分段计算累计沉降量（Hi）；最终计算出每分段的20年后的累计沉降量。3.4.23.4.2••••••①地下水水位埋深及年其平均下降速率；②基岩面以上各土层层厚及物理力学指标r、e、a、E①粘性土及粉性土层按下式计算②砂层按下列计算SPHS PH1eaEa——土层压缩系数（Mpa-1）e——土层天然孔隙比P——由于地下水位变化施加于土层上的平均荷载（Mpa）H——计算土层的厚度（m）E——砂层的压缩模量（Mpa）——土层最终沉降量（mm）（3）（4）2m/a10m，试问地层资料及有关参数地层资料及有关参数层序岩性厚度层序岩性厚度(m)(m)物理力学指标r(KN/m3)ea(Mpa-1)E(Mpa)1粉土121218.00.860.3325.62粉细砂152717.512.03粘质粉土275218.60.730.247.24细中砂75919.028.05粉质粘土187718.90.610.13312.16粘质粉土78418.80.690.2786.17页岩50134•••分层沉降量计算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层层厚27m中下部14m将埋藏于40m之下。故上部13m按S31、S32计算，下部14m按S33计算。*217为起算年限地下水位埋深10m时，第③层所受压力2+15=17。••••••S428(30775.001第④层沉降量：S0.133(300.01)18446.0910.61S0.278300.017345.44••10.69SS1S2S3S4S5S63.57118.751006.4875.00446.09345.441995.33(mm)则15年后，地下水位埋深40m，地面沉降量达1995.33（mm）。以上两种估算方法可根据评估区的实际情况进行选择，累计沉降量预测年限应根据建设工程规划（4、地面沉降监测地区地质灾害危险性评估方法4.1资料收集：沉降区内地下水开采历史与现状资料、地下水开采量与水位动态观测以及不同时期地面累计沉降量资料。尚应收集沉降区所属的县（市）地下水区域调查报告及工程地质资料。当有分层沉降标时，则应系统收集各含水层水位、各土层变形量以及孔隙水压力等4.2图件编制：绘制（或引用）沉降区水文地质图及水文地质剖面图，以及地面沉降现状累计沉降量等值线和相对应的地下水开采层水位4.33.2节4.44.44.4.1地面沉降的历史和现状（附相应的地面）4.4.2（1）（2）（3）4.4.3拟建工程场地现状累计沉降量及其危害的评估4.54（1）利用地面沉降监测资料和水位动态观测资料进行回归分析，建立沉降速率Vs与水位H的相Vs=f（H）H(m)Vs，估算累计沉降量。（2）利用地面沉降监测资料和年开采量监测资料，绘制沉降量与开采量间的散点图，建立年（2）利用地面沉降监测资料和年开采量监测资料，绘制沉降量与开采量间的散点图，建立年均沉降量与年开采量（Q）的关系式进行预测。（3）年累计开采量监测资料，建立历年累计沉降量（s）与历年累计开采量（Q）的关系式进行预测。（4）当有分层沉降标监测资料时，采用单位变形量法估算地面沉降以预测期前3～4年的实测资料，计算在某一水位下降阶段内，含水量水位每变化1m相应的变Ii （mm/m）△h （m）△Si （mm）再计算i再计算i土层的比单位变形量Ii′ 水位下降时，土层的比单位变形量（1/m）Mi i土层的厚度（mm）在以知某计算点j预测期内水位下降幅度（△H）土层厚度（Mji）情况下，j点的各土层预测沉降量（Sji）按下式计算Sji=Ii·△H=Ii′·Mji·△H则j点各土层预测沉降量之和Sji即为j点的地面累计n沉降量Sjin 为j点的土层总数。5地面沉降对拟建工程的危害5.1升高5.2防治措施5.2防治措施（）体分析。6、有关说明及存在问题（16、有关说明及存在问题（1）地面沉降是一种缓慢的长期的不可逆的地质灾害，往往在工程建设中容易忽视，但其危害性不可低估。但对于无地面沉降监测的地区进行地面沉降灾害的评估，有较大的难度。提出的评估结果，只能是半定量的，精度不高。评估方法（2）地面沉降速率或地面累计沉降量水位或开采量的关系，尚需对地面沉降研究程度较高的地区作进一步统计分析和研究，以便采用比拟法提高对未进行监测地区地面沉降灾害危险性评估的精度。（3）在沿海地区广泛分布高压缩性软土，建筑场地因大面积回填（包括高等级公路填方路基）的附加压力引起的软土地基缓慢持久的压缩变形，其累计