天津滨海地区晚新生代地层自然固结与地面沉降研究

天津滨海地区地处渤海湾西岸,晚新生代沉积了巨厚的松散沉积物。地下水位下降、地层自然固结、地表载荷的加速增长等复合因素造成了严重的地面沉降。利用在天津滨海新区塘沽地区施工的一眼1 226 m全取芯钻孔,通过原状样品测试分析,系统研究了晚新生代土层的物理力学性质、黏性土固结特征,并结合欠固结黏性土层沉降量计算等方法阐述了土层固结状态空间特征,探讨了土层固结特征与地面沉降的相关关系。结果表明：该地区0～100 m深度土层具有低天然密度、高孔隙比、高含水率、高压缩性等特点,表现出软土的性质,在地表荷载增大的情况下,易发生地面沉降;100～550 m的黏性土大都处于超固结和微超固结状态,主要是由于过去地下水的大量开采造成的;550 m以下的黏性土多为正常固结,局部存在欠固结黏性土夹层。钻孔中存在合计约218 m的欠固结黏性土夹层,这些欠固结黏性土夹层在自重应力下的最终沉降量为1 985 mm,沉降量最大的土层对应于第1、6含水组,分别达614 mm和665 mm,这一沉降过程完成所需时间为数十年甚至上百年。     

弹塑性变形条件下抽水引起的地面沉降三维数值模拟

基于部分耦合原理,采用TOUGH2和FLAC3D建立抽水引起的三维地面沉降弹塑性模型,模型中综合考虑土体的弹塑性变形特征、渗流-应力的双向耦合作用以及参数的非线性,探讨了持续抽水和脉冲抽水两种抽水过程中地面沉降发展演化过程。研究结果表明:（1）集中抽水停止后地面沉降会发生回弹,抽水中心沉降量不断减小。由于水平方向存在水力梯度,地下水继续向地下水位漏斗中心渗流从而导致沉降漏斗的范围仍继续扩大;（2）脉冲抽水导致土体的孔隙水压力、渗透系数以及沉降量均呈周期性波动变化,地面沉降会局部回弹,但总体仍随着抽水的持续,沉降量不断增加;（3）在抽水量相同前提下,对比持续抽水与脉冲抽水两种方式引发的塑形沉降量可知,抽水速率小、脉冲式多次开采导致的塑性沉降量较小,持续抽水的抽水速率越小、脉冲抽水间隔越短越有利于控制地面沉降。研究成果为地面沉降数值模拟提供了一种新方法,其中算例研究能为抽水条件下地面沉降的控制提供参考。     

天津新生界固结特征与地面沉降

本文通过对大量的室内试验和大港油田测井资料的分析和总结,从地层的固结状态和固结阶段两个方面系统分析了天津地区新生界固结特征与地面沉降的关系,认为:天津新生界地层在原始应力状态下,除滨海地区第一海相地层和坳陷区局部2500m以下地层为欠固结状态外,其余基本为正常固结;但在地下水长期超采区,长期超采的含水组地层为超固结状态。1000m以浅的地层处于初期压实阶段,仍会有较多的孔隙水被排除,而导致比较明显的地面沉降。     

浙江省滨海平原地下水开采与地面沉降

浙江省滨海平原地面沉降自20世纪60年代发生以来，随着地下水的不断开采，造成洪涝灾害加剧、海潮上岸、城市排水排污能力削弱，内河通航能力下降、农田长年受淹等危害，影响社会经济的可持续发展。根据多年来的地面沉降与地下水动态监测、调查成果，对浙江省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，提出地面沉降防治对策建议     

天津滨海地区土壤剖面盐渍化特征及其影响因素

土壤盐渍化是由自然或人类活动引起的一种环境风险,对工农业生产具有重要影响。本次研究在天津滨海地区布置了6条具有代表性的土壤盐渍化剖面,选取其中4个剖面进行了为期两年的按月采样监测。研究发现,除了BHY6土壤剖面由于长年耕种,表现为平衡型土壤剖面形态之外,其余基本表现为底聚型土壤盐渍化剖面形态;从剖面中下部直到底部浅层地下水位附近,土壤中阳离子以Na+为主,阴离子以Cl-或Cl-+HCO-3为主,尤其在浅层地下水矿化度显著偏高(达盐水程度)的地区,土壤中Na+、Cl-所占比例具有绝对优势,具有滨海盐土的基本发生特征;气候因素、浅层地下水矿化度及埋深、表层土壤植被都是滨海地区土壤盐渍化的重要影响因素。表层土壤表现出春季积盐、夏季脱盐、秋冬季缓慢积盐的特征,浅层地下水矿化度越高、埋深越浅,其土壤剖面含盐量越高;果林地和长期耕种的土地可以降低土壤盐分的活性,有效抑制盐分的累积,降低滨海地区土壤盐渍化程度,保护和改良土壤。     

江苏常州地区地面沉降变形特征与生命过程研究

系统分析了江苏常州地区近40年的地面沉降分层标沉降与水位监测数据,掌握了地下水禁采前后的土体变形特征。1983-2005年地面沉降主要层位为第二承压隔水顶板（累计压缩327.74 mm,占比58.3%）与第二承压含水砂层（累计压缩68.34 mm,占比12.2%）;1995-2001年第二承压含水砂层与隔水顶板压缩速率呈逐年减小,表明在该水位埋深状态下（70～80 m）含水砂层固结接近完成,隔水顶板也由主固结阶段进入次固结阶段;2005年地下水全面禁采完成后,地下水位持续回升,含水砂层与隔水层均出现回弹,表现为弹性形变,其中第二承压隔水顶板是主要回弹贡献层,2006-2020年累计回弹44.82 mm（占比53.5%）。从生命周期的角度将常州地区地面沉降生命过程划分了五个阶段,识别出三个临界水位,其对地面沉降防治与地下水科学利用具有重要意义。     

天津滨海地区地铁车站工程勘察分析与评价

工程地质勘测是工程施工的重要环节,勘测数据的准确性对工程设计和施工有着至关重要的作用。以天津滨海新区B1线新北路站为例,分析项目区的地层分布和水文地质条件,根据勘察工作方法和采用的仪器设备及测试步骤,进行岩土工程分析与评价。结果表明:研究区场地潜水含水层地下水静止水位较浅,场地土类型为软弱土。在工程施工过程中,地下水、地震、特殊岩土工程影响着地质结构与环境变化,在进行地下工程勘测过程中,应加强水文地质参数的准确性,避免整个工程在地质勘测中出现问题。     

论地下水超采与地面沉降

地面沉降是地面高程缓慢降低的环境地质现象,严重时就会演变成一种地质灾害。造成地面沉降的原因有天然和人为因素,常见的地面沉降绝大部分属于人为因素。由于地下水过量开采,从而造成地面沉降变形、出现裂缝、导致地面建筑物破坏等,影响人们的正常生活,危害巨大。控制地面沉降主要因素在于加强地下水资源的管理,科学合理开发利用,建立区域地面沉降模型,预测不同地下水开采方案和开采量所可能带来的沉降量,优化最佳开采量,有效防控地下水超采引起的地面沉降。     

天津滨海地区G2孔磁性地层年代及其构造指示

建立可靠的地层年代标尺对于研究滨海地区晚新生代沉积物记录的沉积环境变化、新构造运动及古气候演化具有重要意义。对位于天津滨海地区迄今所获得的最长的全取心钻孔G2(深1226m)进行了详细的磁性地层学研究,在此基础上探讨了该孔年代地层划分及其区域构造意义。结果表明,G2孔的底界年龄约为8.5Ma。其中,1226~658m为晚中新世,属馆陶组上部,658~303m属上新世明化镇组,303m以上属第四纪马棚口组、佟楼组、塘沽组和天津组,全新统天津组底界深度为19.4m。G2孔包含2个沉积速率较高(大于200m/Ma)的时期,分别为8.5~6.43Ma和3.58~3.03Ma。这2个时期与晚中新世以来青藏高原的扩展隆升在时间上有很好的可比性,指示高原隆升可能对华北地区的沉积和构造演化有重要影响。     

江苏沿海地区地面沉降监测网络建设与优化

地面沉降监测是地质灾害防治工作的基础,是维持经济社会可持续发展不可或缺的手段之一.介绍了江苏沿海地区地面沉降多手段融合立体监测网络的发展过程及应用现状,探讨在地面沉降时空演变的当下,各种监测方法的适用性及优缺点,提出了相应的优化建议.可为地面沉降监测网络建设和发展提供借鉴与指导.     

天津滨海新区重点海岸带土地生态景观综合分析与评价

土地生态景观分类是土地分类的深化,土地生态景观分析能够更好地审视生态环境的现状和变化。文章以天津滨海新区重点海岸带为研究区域,以高精度航空影像和GF-2卫星影像为数据源,结合Naveh的景观分类系统完成了研究区的土地生态景观遥感调查。在遥感调查的基础上,选取斑块面积（CA）、斑块数量（NP）、最大斑块所占景观面积比例（LPI）等12项景观格局指标对研究区的景观现状进行了综合分析,发现：1）工业及居住景观呈团块式聚集,农业景观和人工养殖景观破碎程度较高;2）研究区景观异质性明显,景观格局类型稳定性差且景观格局分布具有明显的地域性;3）工业及沿岸浅海区规划较好,然而荒漠景观分布面积较多且集中,需要重点规划和治理。研究表明景观格局能够准确反映研究区景观的基本特征,对研究区今后的生态环境改善、旅游景观分析以及土地资源利用和规划提供一定的参考价值和指导意义。

     

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。     

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。     

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。     

江苏海门地区地面沉降成因分析

以江苏海门地区水文地质和工程地质资料为基础,文章通过野外实地调查,结合相关文献资料,对该区近年来地面沉降发展历程进行了系统整理,分析了地面沉降的发展特征和分布规律,进而探讨地面沉降形成的原因。研究结果表明:海门地区早期第Ⅲ承压含水层地下水过度开采,导致全区整体发生沉降;但随着地下水计划开采的实施(2013年以后),沉降区域由全区转为局部,主要发生在软土分布与建筑荷载密集地区,主压缩层是潜水含水层、第Ⅰ黏性土弱透水层以及第Ⅰ承压含水层。区内软土分布与地面沉降关系密切,建筑荷载密集地区与地面沉降频发地区呈高度相关性,即软土分布与建筑荷载是目前地面沉降的影响因素。     

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。     

天津滨海土壤盐分离子相关性及采样密度研究

土壤盐渍化是一个世界性的生态问题。天津滨海地区土壤长期遭受海水及高矿化潜水共同作用,土壤盐渍化现象分布广泛。本文选取天津滨海新区太平镇作为典型地区,研究了土壤主要盐分离子的相关性,另外对工作区采样点进行了随机均匀抽稀试验,探讨了不同采样密度对土壤盐渍化插值结果和评价结果的影响。研究表明:天津滨海地区土壤易溶盐中Na+、Cl-所占比例具有绝对优势;土壤中全Cl、Cl-与全盐量具有非常好的相关性,随机均匀抽取少量样本加测全盐量,建立全Cl与全盐量的相关方程可以比较准确地推算出所有样本的全盐量;大密度采样有利于提高样本的代表性,若要满足相对误差合格率≥80%的要求,采样密度不应低于4点/km2,另外用于评价盐渍化等级的采样密度不宜低于1点/km2。