国际地面沉降研究综述

文章在介绍国际地面沉降会议历史及２０００年第六届国际地面沉隆会议简况的基础上,并根据２０００年第六届国际地面沉降会议论文,对国际地面沉降研究进展情况分成如下六个方面进行了综述。地面沉降地质因素介绍了古代地面沉降、泥炭层沉降、地震砂土液化地面沉降和海平面上升研究状况。地下流体运移地面沉降方面介绍了以地下水开采为主的地面沉降问题及地面塌陷、天然气开采引起的地面沉降、均匀沉降对建筑结构的破坏和欠固结石英     

城市地面沉降研究进展及其发展趋势

地面沉降是城市主要地质灾害之一。随着中国城市化进程的加快，地面沉降规模扩大，危害加剧，本文简述了国内外地面沉降概况，对地面沉降的成因、危害、机制、数学模拟、监测、防治等方面的研究进展进行了综合论述，并指出，建设工程性地面沉降，孔隙水运移机制、地下水和地面沉降模型耦合、地面沉降生态-经济-社会影响评估、地下水采灌优化设计、地面沉降系统防治、地面变形高精度监测、城市化建设与地面沉降的相互关系等，是今后城市地面沉降研究的主要方向。     

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。     

华北平原地下水位驱动下的地面沉降现状与研究展望

华北平原年地面沉降量大于50 mm的严重区面积超过全国总量的80%,防治形势严峻,需要开展有针对性的研究,为有效防控地面沉降提供科学依据。华北平原建立了较完善的地面沉降监测网络,基本掌握了地面沉降现状及演化规律,但受华北平原含水层系统影响因素复杂与时空变化大等因素制约,对地下水位变化驱动下的土层变形特征及其机制研究迄今仍比较薄弱,限制了对地面沉降发展趋势的科学研判和预测预警。在总结国内外地面沉降研究进展、基于高时空分辨率监测数据分析华北平原地面沉降现状和发展趋势的基础上,提出了地下水位变化影响下的地面沉降研究方向。目前,华北平原地面沉降出现减缓态势,天津、沧州、衡水等重点城市主城区地面沉降得到有效控制,但华北平原尤其是河北平原地面沉降总体上仍然处于较快发展阶段,主要原因是农业灌区地下水开采得不到有效控制。未来华北平原地面沉降研究应聚焦地面沉降机理和预测预警、地下水位回升驱动下的土层变形规律及其对环境的影响、地面沉降区地下水资源属性及地热开发与地面沉降关系等方面。     

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.     

北京平原区地面沉降现状及发展趋势分析

北京平原区已成为国内地面沉降发育严重的区域之一,对北京城市规划建设的影响日益明显,其潜在危害倍受各级政府和社会各界关注。本文主要从沉降速率、累计沉降量以及沉降区域扩展等几个方面,重点描述北京平原区地面沉降现状,分析其特点与规律,对其发展趋势进行预测,并提出防治措施对策建议。     

北京东部地区地面沉降发育特征分析

结合区域地质背景条件,利用水准测量、分层标地层变形、地下水位动态等监测数据,对北京东部地区地面沉降的发育特征与发展变化规律进行了分析研究。该区域的地面沉降与地下水开采具有显著相关性,深部地层仍是沉降的主要贡献层位;沉降中心地下水具有明显的分层变化规律,深层承压水明显的水位降落漏斗,直接导致深部地层沉降压缩最为显著;地面沉降的区域分布、沉降速率变化与地下水降落漏斗具有一定的时空相关性;南水北调的稳定供水,有效缓解了北京地面沉降快速发展的趋势。     

复杂因素影响下的福州市地面沉降时空演化分析

地面沉降是福州市的主要地质灾害之一,自20世纪中期以来就有监测资料显示福州市存在地面沉降问题。本文基于永久散射体雷达干涉测量技术（IPTA）,处理了福州市2008~2014年间多时相、高分辨率TerraSAR-X数据,对福州市6年时间的地面沉降进行监测分析,根据研究区地面沉降历史、建设发展现状及沉降异常区分布,着重分析了复杂因素影响下福州市地面沉降的时空变化规律。结果表明:福州市总体年均沉降率-15 mm ·a-1左右,存在多个明显的快速沉降区;与1960~1990年的监测资料对比发现,沉降中心由地热温泉区向工程密集建设区转移;较大沉降区以快速线性沉降为主;地面沉降特征的变化受到多种复杂因素叠加影响,导致地面沉降空间扩张、速率加剧。该研究成果可为福州市或其他沿海城市地面沉降风险评估、地面沉降防控等提供一定的科学依据和参考。     

地面沉降研究的新进展与面临的新问题

通过国内外地面沉降研究历史概述 ,介绍了多方面的地面沉降原因。由于地下支撑物的移动导致地面标高损失是目前对地面沉降概念或原理的最新概括和总结。文章从监测技术、信息系统、图件编制、预测计算、损失评估和防治措施等方面概括了中国近年来地面沉降研究取得的新进展。同时提出淤泥质软土沉降问题、深部土层沉降问题、工程性沉降问题、长江三角洲地面沉降的严重性和系统性问题、地面沉降引起的全国性防汛能力降低问题和干涉合成孔径雷达 (InSAR)探测技术是中国当前地面沉降研究面临的新问题。最后指出 ,在中国城市化和工业化高速发展的 2 1世纪上半叶 ,中国东部的地面沉降问题将更大、更多、更复杂 ,需要认真规划和控制。     

天津市地面沉降特征研究

天津市地面沉降分布和产业布局有关,其深层沉降比重较大。全市平均沉降量与平均降水量密切相关,年度沉降随季节变化,部分地区地面沉降过程具有可逆性。     

济宁市地下水与地面沉降三维有限元模拟

在分析济宁市水文地质条件的基础上 ,对引起地面沉降诸因素进行了分析 ,并建立了地面沉降量与地下水位变幅之间的相关关系。集中过量开采地下水是引起济宁市地面沉降的主要原因。在此基础上 ,建立了准三维地下水流模型和一维地面沉降模型。通过水力联系建立地下水与地面沉降耦合数值模型 ,运用有限元法对地下水渗流场和地面沉降量进行模拟 ,并对 2 0 0 0年和 2 0 10年地面沉降进行了预测     

河北平原地面沉降调查与监测主要进展及成果

介绍了“河北平原地面沉降调查与监测”项目的研究背景、研究思路、完成的主要工作量及研究的意义,并总结了河北平原地下水状况、地裂缝状况及地面沉降监测网特点,分析研究了地面沉降的分布规律、影响因素、成因机制及危害特征,预测了河北平原地面沉降中心沧州市的地面沉降发展趋势,针对地面沉降现状,提出了合理的防治对策。     

北京市地面沉降控沉目标分析

《全国地面沉降防治规划(2011-2020年)》明确提出了北京市的控沉目标。本文介绍了控沉指标的计算方法,对如何界定区域地面沉降速率的计算范围进行了探讨,提出了基于控沉目标的地面沉降分区标准,最后提出了用好南水北调来水等地面沉降的防控措施,以为北京市切实有效进行地面沉降防治工作提供参考。     

基于InSAR技术的内蒙古巴彦淖尔市地面沉降演化特征及成因分析

巴彦淖尔市位于内蒙古自治区西部,区内第四系松散沉积层厚度大,具有发育地面沉降的基础条件。为填补该地区地面沉降研究的空白,利用PS-InSAR和SBAS-InSAR技术分别对巴彦淖尔市2007—2011年（ALOS PALSAR数据,98景）和2015—2016年（Radarsat-2数据,10景）的地面沉降情况进行定量...     

蒙脱石层间水化状态对土壤孔隙率计算的修正及其在地面沉降中的应用

用蒙脱石层间水化状态修正了土壤孔隙率的计算方程,以此建立蒙脱石层间脱水作用所产生的次要地面沉降量的数学表达式,并对无锡石塘湾地面沉降区进行了模拟计算。无锡石塘湾地区因蒙脱石层间释水所产生的次要地面沉降量为39.02 cm,占整个沉降量的19.51%,人工回灌后,次要地面沉降量变为36.04 cm,占整个沉降量的18.02%,表明人工回灌是阻止地面继续沉降的有效措施之一。计算表明,如果蒙脱石残余层间水全部释出,那么无锡石塘湾地区可能有117.39 cm的地面沉降空间。虽然这一结果在真实的外界环境下不可能实现,但对下一步就地面沉降灾害的治理、防治具有一定的警示作用。蒙脱石层间脱水作用及其对地面沉降影响的研究,可能对地面沉降趋势的预测具有启示作用。     

基于SBAS-InSAR技术的盘锦地区地面沉降监测

近几年,盘锦地区的地面沉降问题开始受到人们的关注。为了掌握盘锦地区地面沉降现状,包括沉降中心位置、沉降区面积、沉降量、沉降速率等,选取2013-2016年覆盖研究区的19景C波段Radarsat-2 SAR数据,采用SBAS-InSAR技术提取了盘锦地区地面沉降速率和累积沉降量。结果表明,研究区内存在两个沉降区:曙四联沉降区,面积约为43.6 km2,最大沉降速率为-151.49 mm·a-1;龙王村沉降区,面积约为33.28 km2,最大沉降速率为-119.55 mm·a-1。通过地表形变量时序分析,发现两个沉降区的范围随着时间不断扩大,累积沉降量不断增大。与水准监测数据进行对比后发现,两种监测方法得到的沉降区范围和沉降量大体一致,但两者间仍有差别。对研究区内油田井场分布和地下水水位降落漏斗特征与沉降区分布进行了对比分析,研究表明地面沉降与地下水开采、油气资源开采、新构造运动等多种因素具有密切关系。研究结果将为地质环境的管理、地面沉降灾害的防治及资源开发利用规划提供基础依据。     

沧州市地面沉降灾害预测预警

为了准确模拟评价沧州市地下水开采对地面沉降的影响,为沧州市政规划和地下水资源管理提供决策依据,基于比奥固结理论,建立了地下水开采与地面沉降三维全耦合数学模型。在对模型进行识别和校正的基础上,模拟预测了在地下水现状开采情况下,从2010年12月31日至2025年12月31日逐年的地面沉降变化趋势,并根据地面沉降速率对地面沉降进行了地质灾害预警分区。结果表明,到2025年12月31日,沧州市累计最大地面沉降量为466.82 mm,最小地面沉降量为241.54 mm,大部分地区为四级预警区和五级预警区,仅肃宁县为三级预警区。     

建设工程地面沉降研究探讨

首先对地面沉降的定义进行了辨析,简单介绍了地面沉降的诱发因素。然后提出了建设工程地面沉降的概念,重点讨论了建设工程地面沉降的沉降机理、沉降危害、沉降控制标准和研究方法4个方面的内容。提出了建设工程地面沉降控制标准的制订原则和一些建议。研究结果对今后的地面沉降研究及建设工程设计施工具有现实的指导意义。     

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。     

冲洪积平原地面沉降特征及主控因素——以北京平原为例

北京由于长期过量开采地下水,相继引发了一系列地质环境问题,其中地面沉降问题尤为突出。回顾了北京地面沉降发展历史,从平面和垂向上分析了地面沉降特征,在此基础上对北京冲洪积平原区沉降的主控因素进行了研究。结果表明:(1)平面上,沉降分为南、北2个大区,7个沉降中心。北区已由多个单独沉降中心区扩展成一个大区域,南区北扩明显;(2)垂向上,南区第一压缩层为沉降主贡献层,沉降占比42%,浅部地层沉降速率减小,深部地层沉降速率增加。土体变形特征为塑性变形,包含蠕变变形;北区第二压缩层为沉降主贡献层,沉降占比65%,浅部沉降量值很小且波动平缓,深部沉降量相对较大。土体变形特征为浅部以弹性变形为主,深部以塑性变形为主,包含蠕变变形;(3)沉降受构造作用及基底格架控制,北东方向受冲洪积扇上部单一砂卵砾石的地层条件控制扩展范围有限,沉降整体向北西、南东方向扩张;(4)地层结构决定沉降平面和垂向分布特征,尤其北部冲洪积与南部湖相沉积的差异,是产生深浅部地层沉降贡献率不同的重要因素;(5)地下水开采仍是沉降产生的主因,地下水漏斗的扩展和沉降中心的分布高度吻合,主要沉降层地下水位下降速率与沉降速率成正比。