集群建筑荷载在地面沉降中的作用

随着城市建设的发展,集群荷载在地面沉降中的作用越发的突出。由于建筑之间应力的叠加作用,集群荷载附加应力的影响深度、衰减速度都不同于单体荷载。为此文章研究了建筑间横、纵距离不等的矩形建筑物群任意点处附加应力系数的计算方法,并通过MATLAB编程实现计算,运用等效影响载荷计算附加应力及最终沉降量。结果表明:集群荷载附加应力随建筑群包含建筑数量增加增大,增大速率逐渐变小直至为0;集群荷载附加应力的叠加作用随着深度增加增强。最后以郑州某钻孔数据为例,验证了集群荷载的附加应力衰减更慢,沉降量更大,引起的变形深度及沉降范围更大。集群荷载引起的地面沉降量与建筑物高度呈正相关,与建筑物间距呈负相关。     

上海城区建筑密度与地面沉降关系分析

工程建设逐渐成为上海近年来新的地面沉降制约因素，本文选择4个典型的高层建筑及多层建筑密集区段，分析了建筑密度与地面沉降的关系，探讨了其时空变化特征，建筑规模及其增长速度直接导致工程性地面沉降同步增长，集中建设较分散建设，新区建设较旧城改造、高层建筑较多层建筑地面沉降效应明显。建筑密度越大，建筑容积率越高，地面沉降越显著。城市规划宜选择低密度、低容积率的建设模式，降低建筑高度，扩大建筑间距。提出了沉降控制条件下适宜的建筑容积率应在0.9～1.2之间，从而为城市规划提供了决策性技术指标。     

南京河西地区地面沉降成因分析

为了查明南京河西地区地面沉降的成因,笔者等在系统研究水文地质与工程地质条件的基础上,研究了地面沉降的分布特征和发展规律,以及地面沉降与地下水位、软土分布及建筑荷载之间的关系,进而揭示了南京河西地区地面沉降的成因。研究结果表明：南京河西地区不开采地下水,地面沉降与软土层厚度和建筑荷载分布关系密切,地面沉降主要受建筑工程影响,即建筑荷载和深基坑降水的作用。     

南京河西地区地面沉降成因分析

为了查明南京河西地区地面沉降的成因,笔者等在系统研究水文地质与工程地质条件的基础上,研究了地面沉降的分布特征和发展规律,以及地面沉降与地下水位、软土分布及建筑荷载之间的关系,进而揭示了南京河西地区地面沉降的成因。研究结果表明：南京河西地区不开采地下水,地面沉降与软土层厚度和建筑荷载分布关系密切,地面沉降主要受建筑工程影响,即建筑荷载和深基坑降水的作用。     

江阴南部地区建筑荷载和地下水开采与 地面沉降耦合研究

针对江阴南部地面沉降问题,结合地下水开发利用现状和城市建设规划,根据比奥固结理论,引入黏性土流变理论,将土体本构关系拓展至黏弹塑性,并考虑土体的土力学参数和水力学参数随应力场的动态变化,建立江阴南部地区建筑荷载、地下水开采与地面沉降三维全耦合数值模型,分别模拟预测了江阴南部地区2015年12月31日至2030年12月31日建筑荷载、地下水开采单独作用及二者叠加作用三种情况下地面沉降发展趋势。模拟结果显示,建筑荷载为引起江阴南部地区地面沉降的主因,其次是地下水开采,二者的主压缩层分别为第Ⅰ黏性土弱含水层和第Ⅱ黏性土弱含水层,分别占总压缩量的42.94%和62.60%;建筑荷载和地下水开采叠加作用下引发的地面沉降具有耦合效应,二者叠加量小于单独作用引发量的线性叠加。     

吴江盛泽地区建筑荷载和地下水开采对地面沉降的影响

为了准确分析建筑荷载和地下水开采对地面沉降的影响,为吴江盛泽地区科学防控地面沉降提供决策依据,基于比奥固结和地下水渗流理论,建立了建筑荷载和地下水开采与地面沉降三维全耦合有限元数值模型,分别模拟预测了在建筑荷载单独作用、地下水开采单独作用及建筑荷载和地下水开采叠加作用三种情况下,2015-09-01—2030-08-31盛泽地区逐年地面沉降变化趋势。结果表明,建筑荷载对盛泽地区地面沉降的影响大于地下水开采。第Ⅰ黏性土弱含水层和第I承压含水层分别为建筑荷载和地下水开采单独作用下的主压缩层,单层压缩量占比分别为43.04%和54.06%;第Ⅰ承压含水层及其上覆第Ⅰ黏性土弱含水层是二者叠加作用引发土体变形的主压缩层,其压缩量之和占总压缩量的71.30%。建筑荷载和地下水开采单独作用下引发的地面沉降量的线性叠加之和大于二者叠加作用下引发的地面沉降量,建筑荷载和地下水开采叠加作用引发的地面沉降具有耦合效应。     

大面积地面沉降研究现状

总结世界各国一些城市由于地下水过量开采而产生地面沉降的情况及其引起的危害；回顾已有的一些地面沉降预测的理论与方法和控制地面沉降的有关措施，对正在发展中的大小城市有计划地开采地下水资源，预测防治地面沉降有一定的参考价值。     

天津滨海新区地面沉降层位的精准识别与沉降过程重建

塘沽地区地面沉降是新生代松散沉积物多层位沉降叠加的结果,精准识别各层位的沉降贡献是该区地面沉降防控的关键。利用塘沽G2地面沉降分层标组2011—2014年观测数据,对新生代沉积物不同层位的地面沉降进行了精准识别;结合以前的分层标观测资料,重建了1960年以来不同层位的地面沉降过程。结果显示,在1960—1970年地下水开发初期,地面沉降主要层位是浅部粘性土自然固结和第二含水组地下水开采;1970—1980年深层地下水开采高峰期,主沉降层位由二组逐渐加深到三、四组;1985年以后实施了地面沉降控制措施后,第四系地下水开采引起的地面沉降逐渐减小;2000年之后,随着滨海新区的成立和大规模的城市建设,城市建设引起的建筑基础沉降逐渐成为主要的沉降层。通过对不同时期主要地面沉降层位的转换过程分析,提出地面沉降精准防治新思路。     

地面沉降预测及其风险防控对策——以大西安西咸新区为例

西咸新区是"西咸一体化大西安"建设的重要组成部分,与大西安已建成区具有相近的地质环境条件,西咸新区建设是否同样会引起地面沉降和地裂缝已成为西咸新区规划和建设中面临的一大难题。在分析西咸新区建设中可能引起地面沉降和地裂缝五个因素的基础上,建立了地下水开采、城市建设附加荷载和黄土湿陷引起的地面沉降预测数学模型,并分别进行了预测计算。计算结果表明,引起地面沉降的因素中地下水开采的风险最大,黄土湿陷次之,附加荷载最小,西咸新区的建设和发展中如不周密规划,有效防控,势必引起新的地面沉降,甚至产生新的地裂缝,控制地下水位是防止地面沉降与地裂缝产生的根本措施。     

建设工程与水资源开发对地面沉降影响分析

根据近十多年上海地面沉降空间分布特征,对城市建设中引起地面沉降的各种工程类型进行了归纳,结合有关工程实测资料,对建设工程与水资源开发产生的地面沉降量进行分析比较,论述了建设工程在地面沉降中所处的重要地位。     

上海市城市化进程引起的地面沉降因素分析

20世纪90年代上海中心城区的地面沉降在地下水开采量没有增加的情况下出现了新一轮的增长。与此同时,上海进行了大规模的城市化建设。通过对中心城区地面沉降量与工程建设进行相关性分析发现,近年来中心城区的地面沉降量与工程建设具有相关性。目前城市化建设引起地面沉降的现象已受到关注,但尚缺乏对城市化进程引起地面沉降机制的系统研究。针对上海市城市化进程引起地面沉降的因素进行分析探讨,城市化进程引起的沉降包括建筑物荷载及交通荷载等外荷载引起的沉降,基坑开挖、降水及隧道施工等工程施工引起的土体压缩,以及隧道渗漏,周边地区对地下水补给量的减小,地下构筑物挡水效应等引起的地下水位持续下降而诱发的沉降     

天津市地面沉降及地下水位监测自动化系统的设计与应用

地面沉降是天津市当前最为主要的环境地质问题之一,影响着各类城市基础设施的建设 和维护,不利于城市的快速发展.天津地面沉降研究结果业已表明地下水超采是导致沉降的主要原因,大范围、长时间监测地面沉降发展过程及地下水开采状况是进一步开展地面沉降机理分析、预测地面沉降趋势并采取合理防治措施地基础.本文将详细介绍天津市一项地面沉降和地下水位监测自动化系统的设计和应用情况,为我国地面沉降监测与防治工作摸索新方法.     

上海市深基坑工程地面沉降评估理论与方法

深基坑工程是高层建筑、地铁隧道、地下空间开发利用等城市建设中的重要基础工程。随着土地节约集约化利用不断加强,基坑的深度与规模日渐提高。深基坑工程对区域地面沉降有明显影响。但针对性的地面沉降危险性评估尚属空白。根据深基坑工程地面沉降效应的理论分析与案例剖析,不同的设计施工方案对地面沉降有直接影响。含水层的疏干或降压是主要因素。地面沉降主要集中在开挖深度2倍的平面范围内,最远可达10~15倍开挖深度。地面沉降基本呈指数型衰减。现行的技术规程将2倍开挖深度范围作为基坑工程沉降监测与控制的重点。因此深基坑工程对区域地面沉降的影响评估应着重于15倍的开挖深度区间范围。提出了深基坑工程地面沉降评估的技术准则与主要技术环节的工作要点。     

Application of grey theory-based model to prediction of land subsidence due to engineering environment in Shanghai

Land subsidence is a common geological hazard. The long-term accumulation of land subsidence in Shanghai has caused economic loss to the city. Since the 1990s, the engineering structures have become a new cause of land subsidence. Many factors affect the process of land subsidence. Although such a process cannot be explicitly expressed by a mathematical formula, it is not a “black box” whose internal structure, parameters, and characteristics are unknown. Therefore, the grey theory can be applied to the prediction of land subsidence and provides useful information for the control of land subsidence. In this paper, a grey model (GM) GM (1, 1) with unequal time-intervals was used to predict the subsidence of a high-rise building in the Lujiazui area of Shanghai, and the results were compared with the monitored data. The prediction of subsidence was also corroborated by laboratory tests and the results were compared with measured data and the predicted data by the adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS). It is found that the GM (1, 1) with unequal time-intervals is accurate and feasible for the prediction of land subsidence.     

基于SBAS-InSAR技术的豫北平原地面沉降监测

豫北平原是河南省平原地区地面沉降灾害较严重地区之一,快速全面掌握豫北平原地面沉降信息、有效防控地面沉降的持续快速发展对中原城市群建设至关重要。本文借助中高分辨率RADARSAT-2雷达数据,基于SBAS-InSAR技术获取了豫北平原2014-2016年的地面沉降监测数据。监测结果表明：两年内豫北平原地面整体下沉,区内共圈定8个较明显的沉降区,总面积约3 006 km²,各沉降区沉降速率在25.00~114.85 mm/a之间;其中,除安阳县白壁镇-内黄县沉降区和辉县沉降区最大沉降速率分别达到95.36和114.85 mm/a之外,其余6个沉降区最大沉降速率均小于73.58 mm/a。根据沉降区现场实地调查和综合分析发现,豫北平原地面沉降主要是活动断裂、松软岩土、地下水超采、城市建设活动、石油和地热资源开采等共同作用的结果。建议将豫北平原地面沉降的防控重点放在人类活动引起的地下水超采和城市建设引发的松软岩土层超量堆载等方面。     

高层建筑荷载引发地面沉降与隆起变形三维数值模拟

针对地下水埋深较浅地区,由高层建筑荷载引起的土体变形问题,以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将土体本构关系推广到黏弹塑性;同时考虑土体力学参数及水力参数的动态变化关系,建立了高层建筑荷载引发地面沉降与隆起变形的三维有限元数值模型,详细研究了高层建筑荷载影响下的土体变形特征及此过程中土体力学参数及水力学参数的变化特征。结果表明：由高层建筑荷载引起的地面沉降呈现漏斗状,以建筑物中心为漏斗中心,高层建筑荷载施加初期,高层建筑周围出现隆起,到达最大值后隆起逐渐消失;高层建筑底部浅层土体孔隙度、渗透系数及泊松比均呈现缓慢减小趋势,弹性模量呈现缓慢增大趋势;而高层建筑周围浅层土体的孔隙度、渗透系数及泊松比呈现先增大后减小的变化趋势,弹性模量则呈现先减小后增大的变化趋势;高层建筑影响区域浅部土体参数的变化趋势与土体的回弹及压缩有关。     

基于PSInSAR技术的山东半岛蓝黄交迭区地面沉降发育特征与影响因素识别

研究区位于山东半岛蓝色经济区和黄河三角洲高效生态经济区的交迭地带,区位优势明显。地面沉降灾害的发生对该区规划建设和港口防潮堤高程构成了威胁,因此,全面了解该区地面沉降的发育特征,尤其是掌握地面沉降的主要影响因素极其重要。前人在不同时段内应用GPS和水准测量方法对该区局部地段地面沉降开展了相应研究,但未对全区地面沉降状况进行分析评价,尚不能有效支撑区域规划建设及地面沉降防控管理。文章在前人研究基础上,基于PSInSAR遥感技术分析了该区地面沉降速率及其变化状况,并与水准测量成果进行了对比。认为多年来该区地面沉降现象明显,超过75%的区域发生了不同程度的地面沉降,在寿光-广饶交界处、寿光-滨海开发区北部、寿光城区西北部和昌邑-滨海开发区北部等存在多个显著片区,且多年变化总体呈现加重趋势;区内存在16个沉降中心,最大沉降速率达到29~168 mm/a,沉降速率超过40 mm/a的占比达到62%以上,主要分布于研究区西部和西北部;该区地面沉降受区域构造、地层结构、地下水开采和地面荷载等因素影响,其中地下水开采是区域地面沉降发生的主致因素,地面荷载加强了局部地段的不均匀沉降程度,区域构造和地层结构为地面沉降发育和加剧提供了地质背景条件。