太原市地层空间异质性对地面沉降分布的影响

对比1956～2000年太原市地下水位与地面沉降资料发现,该区地面沉降漏斗与地下水位降落漏斗的空间分布基本相近,但不完全吻合,局部地区存在偏移。通过对黏性土层累计厚度分布、黏性土层与粗颗粒土层的组合特征、不同分区各深度处土的力学特征值与上述偏移的对比分析,认为太原市地层的空间异质性对地面沉降分布有如下影响：（1）与地下水位降落漏斗相比,地面沉降漏斗偏向于黏性土层较厚的一侧;（2）地层组合（黏性土的夹层数、单层厚度等）对地面沉降的空间分布影响较大,沉降多发生在黏性土夹层多、单层厚度较小的地区;（3）土的力学性质的差异是影响沉降分布的重要因素。     

应用短基线集技术监测河南北部平原区地面沉降

为研究河南北部平原区地面沉降特征和成因,应用短基线集技术获取地表形变数据,总结地面沉降空间分布特征,分析地面沉降与地质环境因素关系。结果显示:2014—2016年研究区均是沉降区,大部分属于地面沉降严重程度较低的地区,局部沉降较严重。最大沉降速率114.85 mm/a,划分出8个重点沉降区。研究区地面沉降最主要原因是地下水超量开采,地面沉降还受到区域构造活动、软弱土层分布、城镇化发展和矿业资源开发等因素影响。     

PS-InSAR技术监测分析辽宁盘锦地区地面沉降

辽宁省盘锦市具有丰富的石油、天然气、煤等矿产资源,由于油气开发及南部沿海区域因海水入侵地下水开采持续增长等影响,导致该地区地面沉降明显。为掌握和分析该市地表形变的变化特征,本文利用2007~2011年间22景L波段的ALOS/PALSAR数据,采用PS-InSAR技术对其进行了地面沉降监测。从得到的年沉降速率图和沉降中心的时间序列图可知,盘锦市地面沉降主要分布在城镇、油田开采区以及沿海区域。四年间,最大年沉降速率达194mm/a,经调查发现主要是因该区域油气开采所致;沿海地区的年沉降速率约为50mm/a。研究表明,盘锦地区的地面沉降与油气开采存在空间一致性,同时也证明PS-InSAR技术可用于长时间序列的地面沉降监测。     

短时空基线PS-InSAR在北京地面沉降监测中的应用

短时空基线PS-InSAR采用同时控制时间基线和垂直基线的方法,在一定程度上避免了时空失相关问题。文中采用短时空基线PS-InSAR的方法监测北京区域地面沉降,分析了区域地面沉降中的时间序列演化特征,以及抽取地下水、断裂带对地面沉降的影响。结果发现时间序列上的地面沉降存在明显的季节性变化特征,抽取地下水作为导致地面沉降的主要原因,在一定程度上还取决于断裂带的影响,地面沉降中心区域并没有完全与地下水漏斗吻合,这可能与可压缩土层的厚度有关。     

PS-InSAR技术在北京通州区地面沉降监测中的应用

地面沉降是通州区重要地质灾害,由此引发的地裂缝次生灾害现象严重影响通州区的发展建设.以TerraSAR-X卫星影像为数据基础,采用永久散射体干涉测量(PS-InSAR)技术获取通州区地面沉降2015—2018年监测数据,分析了通州区地面沉降时空分布特征以及地裂缝次生灾害的垂向形变特征.结果表明:(1)通州区地面沉降主要集中在西部和北部地区,形成了以通州城区—梨园—台湖为中心的西部沉降区和以永顺—宋庄为中心的北部沉降区,每个沉降区内又分布着多个小的沉降漏斗,在区域上具有不均匀沉降的特征;(2)宋庄地裂缝两盘各存在一个沉降漏斗中心,裂缝带沿线存在多个小沉降漏斗,由裂缝带向两侧沉降量逐渐增大,垂直裂缝带方向存在显著的沉降梯度变化,差异沉降特征明显,建议在宋庄地裂缝成因机理研究过程中考虑差异沉降对地裂缝形成的影响.     

华北平原典型地段地面沉降演化特征与机理研究

华北平原是世界上最大的地下水系统之一,地面沉降问题突出。由于沉积环境变化多样、地质条件差异性显著和人类开采活动强烈,使得该地区地面沉降成因机理复杂。本文采用卫星对地观测技术与传统手段相结合,监测地面沉降灾变过程,分析华北平原地面沉降发展历史和现状。结合应力-应变图解法及土工实验研究地面沉降差异性特征及滞后变形成因机理。取得了以下关键认识:(1)华北平原地面沉降空间分布差异性明显,沉降主要分布在平原区第四纪沉积凹陷,呈现东西分带、南北分段特点。地面沉降空间发展部分受到北东向和北西向构造控制。在沧县隆起区,地面沉降也比较发育,主要原因是沧县隆起在第四纪时期构造运动相对不活跃,沉积了较厚的第四系;存在与构造走向一致的3期古河道,该地区赋存丰富的地下水资源并被大量开采。(2)地面沉降发生发展与地下水开采历史密切相关,沉降主要压缩贡献层随地下水开采层位变化而变化。北京平原100 m以深地层对地面沉降贡献呈增加趋势。天津平原目前地面沉降的主要贡献层来自300 m以下地层。(3)气候干旱导致地下水补给量减少,同时增加了地下水的开采,因而是引起地面沉降的重要间接驱动因素。高层建筑荷载、基坑降排水、地热开采对地面沉降的影响应引起足够重视。(4)地面沉降具有很强的滞后性,最大滞后时间可达25年。除了渗透固结成因以外,土体蠕变是另外一个重要原因。更新世地层在不同荷载下,蠕变特征明显。沧县隆起晚更新世地层次固结可达到总变形28.3%。(5)土的物理性质、地下水位变化模式对土层变形特征具有重要影响。不同埋深地层在地下水位变化条件下的变形特征存在较大的差异(弹性、黏弹性、黏弹塑性)。浅部含水组呈现以弹性为主的变形特征。     

利用数据场模型评价北京地面沉降交通载荷程度

地面沉降是指地面标高降低的一种缓变地质灾害现象,严重时对城市建设和人民生活会构成威胁。为评价地面沉降交通载荷程度,利用永久散射体干涉测量(PS-InSAR)技术提取北京东部地区沉降信息,利用数据场模型,以地铁站信息和道路节点信息为指标,采用因子贡献权重方法,获取北京地面沉降交通载荷程度分区图。研究结果表明:PS-InSAR方法可以获取区域地面沉降的空间分布趋势,研究区内最大沉降速率达到77.69 mm/a;地面沉降交通高载荷主要分布在北京市朝阳区北部与中部区域,而交通低载荷区域主要位于远离城市重要交通道路和地铁线路不发达乡镇。     

渤海湾西第四纪以来差异性沉积特征及其构造指示

基于沧县隆起400 m ZKQ1孔沉积特征、综合测井、测年(AMS14C、光释光)以及磁性地层等综合研究,并与前期6个钻孔磁性地层对比,表明该区域前中更新世盆—山快速发育,黄骅坳陷和沧县隆起两大Ⅲ级构造单元以及次一级构造单元(里坦凹陷、天津西凹槽、板桥凹陷和港西凸起)均存在较高的沉积速率和明显的差异性沉积演化.中更新世时期,该区存在沉积间断,各构造单元差异性沉积不明显,趋于准平原化,仅局部残留少许的沉积物容纳空间,证实了该区沧东断裂、天津断裂及大城断裂等主干隐伏断裂上延至中更新世地层.晚更新世以来,该区域发育3期区域性的"面状分布"的海侵层,其层位、沉积厚度及沉积速率稳定,整体处于稳定沉降期.     

北京潮白河冲洪积扇地面沉降时空异质性特征及驱动因素分析

为了研究地面沉降的时空分布模式、机理机制,选择北京典型沉降区——潮白河冲洪积扇为研究区,采用PS-InSAR技术、莫兰指数及地理探测器,分析了研究区地面沉降的空间异质性特征,探测了不同特征下的地面沉降的主要驱动因素。结果表明：2017-01—2019-01研究区内地面沉降时空分布特征以一般沉降为主,沉降速率为[-133,3] mm/a,最大累积沉降量为261 mm,呈北部轻微、中部较严重、南部较轻的分布状态,其中,严重、极严重等级地面沉降主要分布在中游顺义后沙峪东部等地区及中下游交界地带的潞城镇;不同地区地面沉降呈现不同的空间异质性特征,即不均匀地面沉降分布特征明显,中游、下游均表现为低—低集聚;不同分布特征下地面沉降主要驱动因素不同,中游地区主要驱动因素为第二承压水水位变化和可压缩层厚度,下游主要驱动因素为浅层地下水水位变化和第一承压水水位变化。莫兰指数能够有效分析地面沉降空间异质性,识别集聚特征;地理探测器可以探明沉降空间异质性成因,获得其主要驱动因素。     

北京平原区现阶段主要沉降层位与土层变形特征

超量开采地下水引发的地面沉降已成为北京平原区最主要的地质灾害之一.精准识别现阶段地面沉降主要贡献层位,查明不同水位变化模式下土层变形特征,对实现地面沉降精准防控,建立合适的地下水-地面沉降模型具有重要意义.本文根据北京市7个地面沉降监测站内分层标和水位近十几年观测资料,对不同深度土层沉降变化特征和主要沉降层位进行了精准...     

北京市平原地面沉降区含水岩组和可压缩层划分

通过对北京平原区水文地质、工程地质条件及地面沉降现状的区域性研究,结合典型沉降区的水文地质、钻探和土工试验数据分析,首次对含水岩组和可压缩层组进行了划分。可为首都地面沉降观测网站及地面沉降预警预报系统的建设提供重要参考。     

江苏省徐州市睢宁县城区地面沉降稳定性分析与评价

根据江苏省徐州市睢宁县城区内可压缩土层的类型、空间分布特点及压缩变形等特征,建立了本区地面沉降计算地质模型。利用该模型计算出城区2013年累计地面沉降量3.08~380.60 mm,平均为162.41 mm,最大沉降量发生在城区西北部,该区域可压缩土层、黏性土的累计厚度大,地下水水位下降幅度较大。根据预测2030年地下水位埋深条件,采用地面沉降地质模型计算得出城区累计地面沉降量,在此基础上对区内地面沉降危险性进行分区,从而为地下水开采总量的控制及地面沉降监测控制提供相关建议措施,以避免城区2030年后地面沉降地质灾害逐步发展为特大型地质灾害。     

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。     

The effect of stratigraphic heterogeneity on areal distribution of land subsidence at Taiyuan, northern China

Taiyuan city has experienced serious land subsidence since the 1950s, with the maximum accumulated subsidence of 2,960 mm and a total affected area of 585 km² by 2003. Tectonic settlement was found to contribute about 1% and the major cause is over-exploitation of groundwater. The spatial–temporal relationship between the areal distribution of land subsidence and that of groundwater drawdown from 1956 to 2000 indicates that although land subsidence centers overall match groundwater depression cones, there are local deviations, and that although the time series curves are similar, land subsidence always lags behind groundwater level decline, with different lag time at different sites. The major findings of this work on the control of stratigraphic heterogeneity on the spatial pattern of land subsidence at Taiyuan include: (1) land subsidence centers shift from the corresponding groundwater depression cones to the sides with thicker accumulated clay layers; (2) under the same pumping rate, land subsidence at places with more clay interlayers and thinner individual interlayers is greater and the lag time shorter; and (3) land subsidence is closely related to the physical properties of clay soils. The Interbed Storage Package-1, a modular subroutine of MODFLOW was employed to simulate the areal distribution of individual layer compression. The modeling results show that compression of different clay layers has different contribution to land subsidence. Pumping groundwater from water-bearing zones close to the most compressible clay layers should therefore be carefully controlled.     

广州南沙区地面沉降分布特征及成因

广州南沙区地面沉降已经影响到城市发展和人民生命财产安全,为了制定科学有效的措施防止地面沉降进一步发展,文中基于InSAR监测数据和水准监测数据,总结分析了地面沉降分布特征,地表形变多为小范围的、局部地区的剧烈沉降。在此基础上,针对6个沉降严重区域,采用机理模型定量估算了各因素引起的地面沉降量及所占比重,得可压缩土层引起的沉降量为34.43～96.97 mm/a,所占比重在37.07%～75.67%,地下水水位和地面荷载的最大影响比重分别为26.28%和52.40%。并且通过研究分析地面沉降主要因素及影响程度,为科学防治该地区地面沉降提供科学依据。     

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。     

北京平原区地下空间建设地质安全监测问题探讨

北京平原区地质条件复杂,冲洪积扇及冲洪积平原相互交织、软弱土体(人工填土、软土)大面积分布,且浅表层地下水流场多变、各类地质灾害发育(活动断裂、地面沉降等),加大了地下空间建设难度,建设完成后易发生各类事故。如软弱土体地层稳定性较差,易发生较大地层形变甚至地面塌陷,破坏地下建(构)筑物结构;地下水水流场的变化,影响地下空间的抗浮稳定性及防渗性,在施工中可能遭遇突涌、施工中断甚至人员伤亡等严重后果;活动断裂产生的三维空间形变,兼具张拉、剪切和扭动的性质,使跨断裂的地下隧道变形,甚至能造成衬砌的断裂;地面沉降发生面积和沉降速率都呈上升的趋势,跨不均匀沉降区建设的地下轨道受沉降影响,出现异常位移或基础破坏等现象。同时,地下空间的建设,对其周边地质环境也会产生作用,产生一系列环境地质问题。如地下空间施工建设措施不当,改变岩土体原有的应力平衡,导致土体位移,产生地表沉降或变形,导致建筑物失稳、甚至破坏;砂质粉土黏粒含量少,饱和状态下受地铁振动易发生液化、流砂;地下管线的渗漏导致地下水受到污染;地下大型线性工程的建设阻断地下水流场,改变地下水环境等。本文拟阐述地质条件对地下空间建设的影响以及地下空间建设可能产生的地质环境问题,从这两个方面出发,提出地下空间建设监测的对象、监测体系及监测方法手段,研究地下空间建成后的地质安全保障。