地面沉降

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  地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下,由于地下松散地层固结压缩,导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动(或工程地质现象)。截至2011年12月,中国有50余个城市出现地面沉降,长三角地区、华北平原和汾渭盆地已成重灾区。地面升降与经济上升有关,在2012年2月,中国首部地面沉降防治规划获得国务院批复。

  2021年1月,一项由联合国教科文组织地面沉降工作组组织的研究警告说,到2040年,地面沉降将威胁全球近1/5的人口。相关成果在线发表于《科学》。

  地面沉降分构造沉降、抽水沉降和采空沉降三种类型。

  (1)构造沉降,由地壳沉降运动引起的地面下沉现象;

  (2)抽水沉降,由于过量抽汲地下水(或油、气)引起水位(或油、气压)下降,在欠固结或半固结土层分布区,土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象;

  (3)采空沉降,因地下大面积采空引起顶板岩(土)体下沉而造成的地面碟状洼地现象。中国出现的地面沉降的城市较多。

  按发生地面沉降的地质环境可分为三种模式:

  1、现代冲积平原模式,如中国的几大平原。

  2、三角洲平原模式,尤其是在现代冲积三角洲平原地区,如长江三角洲就属于这种类型。常州、无锡、苏州、嘉兴、萧山的地面沉降均发生在这种地质环境中。

  3、断陷盆地模式,它又可分为近海式和内陆式两类。近海式指滨海平原,如宁波;而内陆式则为湖冲积平原,如西安市、大同市的地面沉降可作为代表。

  地面沉降是自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失。自然因素包括构造下沉、地震、火山活动、气候变化、地应力变化及土体自然固结等。人为因素主要包括开发利用地下流体资源(地下水、石油、天然气等)、开采固体矿产、岩溶塌陷、软土地区与工程建设有关的固结沉降等。原因如下:

  第一是开发利用地下流体资源。由于抽取地下水,在许多国家和地区产生了地面沉降。20世纪20年代,我国上海、天津在市区集中开采地下水的地区发生地面沉降。华北平原地下水降落漏斗和地面沉降已经引起广泛关注。

  第二是岩溶塌陷。中国是世界上岩溶最多的国家之一。随着岩溶地区国民经济的飞速发展,岩溶区土地资源、水资源和矿产资源开发不断增强,由此引发的岩溶塌陷问题日益突出,已成为岩溶地区主要地质灾害问题。

  第三是开采固体矿产。矿山塌陷多分布在矿山的采空区,以采煤塌陷最为突出。中国有约20个省区发生采空塌陷,以黑龙江、山西、安徽、山东、河南等省最为严重。

  第四是工程环境效应。密集高层建筑群等工程环境效应是近年来新的沉降制约因素,在地区城市化进程中不断显露,在部分地区的大规模城市改造建设中地面沉降效应明显。

  以上海为例,上海是中国最早发现区域性地面沉降的城市。自发现沉降以来至1965年,市区地面平均下沉1.76米,最大沉降量达2.63米。这主要是由于不合理开采地下水所致。20世纪60年代中期开始,经采取压缩地下水开采量,调整地下水开采层次及人工回灌等措施,实现了地面沉降的有效控制。

  进入20世纪90年代,随着社会经济的发展,上海市各种基础市政工程及高层建筑开始大规模建设。而在同一时期,上海地面又明显出现加速沉降现象。由于上海中心城区地下水的开采得到严格控制,而且回灌量一直大于开采量,地下水动态历年来基本保持稳定。在严格控制地下水开采的情况下,密集高层建筑群等工程环境效应诱发的地面沉降已成为地面沉降的主要影响因素。

  地面沉降的危害主要有:

  (1)毁坏建筑物和生产设施;

  (2)不利于建设事业和资源开发。发生地面沉降的地区属于地层不稳定的地带,在进行城市建设和资源开发时,需要更多的建设投资,而且生产能力也受到限制;

  (3)造成海水倒灌。地面沉降区多出现在沿海地带。地面沉降到接近海面时,会发生海水倒灌,使土壤和地下水盐碱化。对地面沉降的预防主要是针对地面沉降的不同原因而采取相应的工程措施。

  地面沉降会对地表或地下构筑物造成危害;在沿海地区还能引起海水入侵、港湾设施失效等不良后果。人为的地面沉降主要是过量开采地下液体或气体,致使贮存这些液、气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效应力相应增大,从而导致地层的压密。基于上述机制,上海于1965年以后,采用人工回灌方法,使地下水位回升、地面部分回弹,比较成功地控制了地面沉降。


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地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下,由于地下松散地层固结压缩,导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动(或工程地质现象)。截至2011年12月,中国有50余个城市出现地面沉降,长三角地区、华北平原和汾渭盆地已成重灾区。地面升降与经济上升有关,在2012年2月,中国首部地面沉降防治规划获得国务院批复。


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