滨海地区深基坑减压降水地面沉降研究成果及应用——以上海市为例

针对地下空间开发中深基坑减压降水地面沉降发育特征、沉降机制及防治对策等研究进展,以上海市为例,总结了近年来滨海地区深基坑减压降水地面沉降研究取得的主要成果。建立了深基坑减压降水地面沉降防治综合分区方法,探索了深基坑减压降水地面沉降防治原型试验设计方法,掌握了上海市浅部承压含水层深基坑减压降水地面沉降规律,提出了深基坑减压降水地面沉降-地下水位双控模式及控制指标,提出了深基坑减压降水地面沉降防治措施,构建了深基坑减压降水地面沉降管控体系。这些研究成果在特大型城市安全管理、重大市政工程建设及运营服务中得到应用,对同类地区地面沉降研究和防治工作具有借鉴意义。     

深基坑减压降水引发的地面沉降效应分析

上海地面沉降近年呈现出不均匀性特征,深基坑减压降水等工程活动是其主要原因之一.根据某地铁车站深基坑工程减压降水和地质环境监测结果,分析了深基坑工程的地面沉降效应.研究表明,减压降水是导致基坑周边地面沉降的主要因素,浅层地下水回灌可作为地面沉降控制的有效措施,而基坑围护与工程降水一体化设计是未来工程性地面沉降防治的重要方向.该研究成果可为工程性地面沉降防治提供科学依据和实践指导.     

黄土深基坑潜水区降水诱发地面沉降的简化算法

针对黄土地区深基坑降水导致地层不均匀沉降,危及坑周建筑物的问题,论文基于基坑降水诱发地面沉降机理分析,以分层总和法和剪切位移法为基础,推导出降水引起地面沉降的简化计算公式。在忽略群井效应和土层侧向变形的前提下,依据Dupuit公式得出基坑降水曲线方程,将坑周土体以降水曲线为界分为疏干区和饱和区。引入修正系数,对黄土地区不同性质土层因孔隙水压力减小产生的有效应力增量修正,同时考虑桩-土界面侧摩阻力对土体的约束作用,分别计算距井轴不同距离处的沉降量,叠加后得出最终的沉降值。对比数值模拟计算结果及工程实例监测值,分析表明:在桩-土交界处,侧摩阻力对土体竖向沉降的约束作用最明显;在1.5倍降水深度范围内的沉降计算值精度远高于规范算法,能够较好的预测降水期间黄土地区坑周不同距离处的地面沉降量。     

天津滨海地区深部黏土层弹塑性变形特征与地面沉降关系研究

利用在滨海新区施工的2眼全取芯钻孔（G2和G3）,通过原状土样工程特性指标测试、固结压力试验、0-P0反复加、卸荷试验及地面沉降分层标监测数据分析等,系统阐述了滨海地区深部黏性土层弹塑性变形特征与地面沉降的关系。结果表明：天津滨海地区100 m以浅主要为欠固结土层;100～400 m土层处于超固结和微超固结状态,主要是由过去地下水超量开采造成的;400 m以下土层以正常固结为主。G2和G3孔不同层位黏性土层在反复加、卸荷试验过程中表现出塑性变形量逐渐减小,而弹性变形量几乎不变,与反复加、卸荷次数无关,表明黏性土层在水位反复升降条件下,逐渐变为以弹性变形为主。黏性土层这种特性显示,在地下水位反复升降多次后,黏性土层将会逐渐变成弹性体,在水位恢复时,将产生同步回弹,对防治地面沉降具有重要意义。分析弹塑性变形与黏性土层深度、天然含水率和黏粒含量的相关性发现：弹性变形量与黏性土层深度、天然含水率及黏粒含量呈正相关性;塑性变形量与深度相关性不明显,与天然含水率和黏粒含量呈负相关性。     

建筑工程深基坑降水方案设计——以江苏省徐塘电厂为例

深基坑降水是确保地质工程安全的重要工程技术措施。以江苏省徐塘电厂翻车机室基坑降水方案确定为例,论述了建筑工程深基坑降水方案设计方法,得到了疏干降水量以及降水井数量。通过徐塘电厂翻车机室基坑降水工程实践,效果显著,可为条件类似地区工程建设提供技术参考。     

复合含水层地区深基坑降水三维渗流场数值模拟以上海环球金融中心基坑降水为例

长江三角洲分布有巨厚、松散的第四纪沉积层,地下含水系统为一复合含水层系统,深基坑降水一般采用非完整井,且由于深基坑周围连续挡水墙难以深入含水层底板,所以其地下水渗流场变化极其复杂,具有明显的三维流特征。本文以上海环球金融中心深基坑降水为例,采用数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达149m、基坑周围挡水连续墙埋深达34m、基坑内地下水位降深达26m的情况下的地下水三维渗流场特征,并以此为据确定出了该基坑降水的最优化方案。     

基于地球化学异常特征揭示地质构造——以四川惠远寺地区为例

为查明研究区地质构造活动特征,以四川道孚县惠远寺地区为研究对象,开展了1:5万区域地球化学扫面工作,将典型元素的异常分布和背景值特征与区内已知断裂构造、出露岩体、地质界线等进行对比研究。结果表明: 元素(或异常)分布特征与断裂活动、岩体和地层分布相匹配,表现出受已知地质构造(鲜水河断裂带)的影响很大; 地球化学异常的形成和迁移与成矿期的构造作用密切相关,相关资料可用于反演推断地质构造活动特征; 在已知断裂的基础上,结合化探资料和地质观察,对地质体空间分布和构造界限的位置做出推测,初步厘定区内存在推测断层6条。该研究对未知地区和隐伏性地质构造提出推断,为后续找矿勘探提供依据。     

页岩气资源评价方法及应用——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

为了明确涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组—龙马溪组上部气层地质资源量,评价区块资源潜力,针对涪陵页岩气田焦石坝地区勘探程度较高、钻井资料较为齐全的基础条件,利用区内已钻探7口评价导眼井资料,选取静态法对该区块五峰组—龙马溪组上部气层页岩气资源量进行计算,根据地质行业标准《页岩气资源/储量计算与评价技术规范》要求,游离气地质资源量计算采用容积法,吸附气地质资源量计算采用体积法,重点阐述计算方法及所需的各项参数,包括面积、厚度、总孔隙度、游离气含气饱和度、吸附气含量等,初步计算了涪陵页岩气田焦石坝地区五峰组—龙马溪组上部气层资源量约为1 100亿m³,资源丰度大于4亿m³/km²,页岩气资源量评级为Ⅱ级,具备较好的开发潜力。采用该方法对涪陵页岩气田焦石坝区块进行资源量计算和评价,获得了地质资源量,评价了区块产气效果,方法应用适应性较好,是开展焦石坝区块页岩气储量动用状况研究的重要基础。     

资源再生型地区资源环境承载能力评价指标体系构建——以河南省洛宁县为例

为构建资源再生型地区资源环境承载能力评价指标体系,以河南省洛宁县为例,通过开展1:5万环境地质调查与地质环境背景资料收集,查明了该区资源环境禀赋条件和短板要素,并在地质环境承载能力、地下水资源承载能力和矿产资源承载能力评价的基础上,引入了矿山地质环境承载能力评价,创新性地构建了一套适用于资源再生型地区的资源环境承载能力评价指标体系。在完成实际验证评价的基础上,与通用资源环境承载能力评价指标体系进行了对比分析,结果发现,矿山地质环境承载能力评价结果与地质环境承载能力评价结果并不完全一致,且与矿产资源承载能力评价结果也有一定差异。研究表明,构建的资源再生型地区资源环境承载能力评价指标体系更适宜此类地区矿区分散分布且发展方式迥异的特点,能进一步突出地域主导特色,可为同类地区地质环境保护及资源开发规划提供参考。     

岩性结构与地面沉降关系研究——以苏锡常地区为例

地面沉降是一种区域性的缓变型地质灾害,不同地区地面沉降具有相似性又有独特性。本文结合苏锡常地区的实际地质条件．把第四纪地层按不同的沉积类型划分出三类地层结构区,提出用地面沉降响应系数这一指标来评价地面沉降与地下水关系,探讨了不同岩性结构区地面沉降在时间上和在垂向地层空间上的基本规律。     

基坑降水引起地面沉降的实时预测

由于基坑降水引起周围土体应力的重新调整,造成基坑相邻建筑物地基不均匀沉降,情况严重则造成相邻建筑物破坏,因此对不均匀沉降量的预测具有现实意义。利用地下水动力学的非稳定流原理及土力学基本理论,介绍了基坑降水设计中引起周围地面沉降的实时预测方法,探讨了不同土层在降水过程中孔隙水压力消散对土层固结的影响,通过实例分析了公式中不同参数的取值合理性,编制了相关程序。该方法对分析、预测由于基坑降水所引起的周围地面沉降有一定参考价值。     

湛江市区滨海平原地面沉降现状与防治对策

湛江市区地面沉降自20世纪80年代发生以来,随着地下水开采深度的增加,地面已出现了不同程度的沉降,影响了社会的稳定和经济的可持续发展。文章根据多年来的地面沉降与地下水动态监测、调查成果,对湛江市区滨海平原地面沉降历史与现状、地面沉降基本规律进行总结,提出了地面沉降防治措施建议,为地方制定水资源规划和地下水资源的管理决策提供科学依据。     

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。     

Numerical simulation and land subsidence control for deep foundation pit dewatering of Longyang Road Station on Shanghai Metro Line 18

In terms of controlling groundwater in deep foundation pit projects, the usual methods include increasing the curtain depth, reducing the amount of pumped groundwater, and implementing integrated control, in order to reduce the drawdown and land subsidence outside pits. In dewatering design for confined water, factors including drawdown requirements, the thickness of aquifers, the depth of dewatering wells and the depth of cutoff curtains have to be considered comprehensively and numerical simulations are generally conducted for calculation and analysis. Longyang Road Station on Shanghai Metro Line 18 is taken as the case study subject in this paper, a groundwater seepage model is developed according to the on-site engineering geological conditions and hydrogeological conditions, the excavation depth of the foundation pit as well as the design depth of the enclosure, hydrogeological parameters are determined via the pumping test, and the foundation pit dewatering is simulated by means of the three-dimensional finite difference method, which produces numerical results that consistent with real monitoring data as to the groundwater table. Besides, the drawdown and the land subsidence both inside and outside the pit caused by foundation pit dewatering are calculated and analyzed for various curtain depths. This study reveals that the drawdown and the land subsidence change faster near the curtain with the increase in the curtain depth, and the gradient of drawdown and land subsidence changes dwindles beyond certain depths. In this project, the curtain depth of 47/49 m is adopted, and a drawdown-land subsidence verification test is completed given hanging curtains before the excavation. The result turns out that the real measurements basically match the calculation results from the numerical simulation, and by increasing the depth of curtains, the land subsidence resulting from dewatering is effectively controlled.     

Numerical simulation and land subsidence control for deep foundation pit dewatering of Longyang Road Station on Shanghai Metro Line 18

In terms of controlling groundwater in deep foundation pit projects, the usual methods include increasing the curtain depth, reducing the amount of pumped groundwater, and implementing integrated control, in order to reduce the drawdown and land subsidence outside pits. In dewatering design for confined water, factors including drawdown requirements, the thickness of aquifers, the depth of dewatering wells and the depth of cutoff curtains have to be considered comprehensively and numerical simulations are generally conducted for calculation and analysis. Longyang Road Station on Shanghai Metro Line 18 is taken as the case study subject in this paper, a groundwater seepage model is developed according to the on-site engineering geological conditions and hydrogeological conditions, the excavation depth of the foundation pit as well as the design depth of the enclosure, hydrogeological parameters are determined via the pumping test, and the foundation pit dewatering is simulated by means of the three-dimensional finite difference method, which produces numerical results that consistent with real monitoring data as to the groundwater table. Besides, the drawdown and the land subsidence both inside and outside the pit caused by foundation pit dewatering are calculated and analyzed for various curtain depths. This study reveals that the drawdown and the land subsidence change faster near the curtain with the increase in the curtain depth, and the gradient of drawdown and land subsidence changes dwindles beyond certain depths. In this project, the curtain depth of 47/49 m is adopted, and a drawdown-land subsidence verification test is completed given hanging curtains before the excavation. The result turns out that the real measurements basically match the calculation results from the numerical simulation, and by increasing the depth of curtains, the land subsidence resulting from dewatering is effectively controlled.     

江苏沿海地区地面沉降影响因素及防控对策

通过对江苏沿海地区地面沉降现状、地质背景及人类活动的分析,阐述了影响沿海地区地面沉降发生和发展的主要因素。研究表明,地下水过量开采是控制区域地面沉降发生和发展的主要因素,水文地质条件的不同导致了南北地面沉降发生和发展的差异;主采含水层和相邻弱透水的固结压缩是沉降的主要来源。以地面沉降风险评价为核心,综合地下水水位变化趋势、工后沉降、滩涂区固结沉降,划分了地面沉降控制区,并根据主要沉降诱因分类分级提出防控对策。     

深基坑降水与沉降的非线性耦合计算

结合润扬长江公路大桥南锚基坑工程,基于不同水文地质层水流运动特征的差异,对基坑降水过程中的地下水流计算,提出了双层结构数学模型,由此可以同时求出各分层地下水位。在土层降水-固结过程中,考虑到渗透系数和贮水系数随土层物理力学参数的非线性变化,提出了深基坑降水与沉降的非线性耦合计算方法。这为基坑土体变形预测、控制,指导工程施工和设计提供了新的途经。     

中国沿海地区地面沉降问题思考

中国沿海地区地面沉降主要发生在大河三角洲及沿海平原区。文章主要以我国两大沿海城市——上海及天津为例，分析和阐述了沿海地区发生地面沉降的机理以及影响地面沉降发生发展的诸多因素。指出，孔隙水承压含水层中抽取地下水将引起承压水位降低进而引起土颗粒承担的有效压力的增大，从而使土层压缩。影响沿海地区地面沉降的因素有新构造运动、全球海平面上升、软土地基自然沉降、过量抽取地下流体以及建筑施工造成的局部沉降等。文章认为，在诸多影响因素中，人类过量开采地下流体是导致地面沉降发生的主要原因，人类应在资源利用和环境保护方面力争双赢。     

扬州深大基坑降水方案优化设计

扬州东部综合客运枢纽地下配套工程深大基坑采用大放坡+地下连续墙+内支撑围护,场地地层为深厚强透水地层,降水井布置在坡底还是坡间平台,将直接影响降水的动态控制。本文提出了方案一（坡底布井）和方案二（坡间平台布井）2套降水方案,并利用数值模拟方法进行了比选。对比结果：虽然方案一井数和最终总涌水量略少于方案二,但是需提前降水,会造成大量水资源的浪费;而方案二可以根据基坑开挖深度的增加,逐步增加抽水井,体现了按需降水的原则。因此,认为方案二更优。类似基坑进行降水方案设计时,不应仅考虑总井数和最终总涌水量,还应考虑到不同开挖阶段,动态控制、按需降水,才能从源头上实现基坑工程的绿色施工。