地下空间形态描述方法研究

地下工程施工、开发地下资源(包括开采地下水)都会引起地面发生沉降,导致位于地面的城市、交通线路及水体随之沉降。这种工程性沉降问题产生的根本原因在于地下出现了空间,而非层状(即不规则形状)空间环境是一种普遍存在的情况,与层状空间环境的地面沉降机理不同。当地下出现非层状空间环境时,目前还没有实用的地面沉降预测模型,否则,把非层状地下空间简化为层状情形进行处理。基于地下出现褶皱层状空间环境时的地面沉降规律,研究非层状地下空间形态的表述和处理方法。     

福州市温泉区地面沉降分析

地面沉降是在自然和人为因素作用下,由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质灾害现象,是一种难以补偿的永久性环境和资源损失。福州市温泉区存在大面积沉降现象,给经济发展、城市建设和人民生活带来极大威胁。本文对温泉区地面沉降影响因素、地面沉降现状及表现形式以及与地下热水的相关关系进行了分析,指出地下热水开采与地面沉降在时间、空间分布上存在极好的相关性．过量开采是导致地面沉降的直接诱因,最后提出防治措施。     

西安市地下水与地面沉降地裂缝耦合关系及风险防控技术

西安市地面沉降地裂缝发育,世界罕见,一直是该领域研究的热点地区。近年来又出现新的发展趋势,严重制约城市发展和威胁地铁等重大工程安全运营。笔者依据254个地下水动态监测资料,总结了西安地下水资源开发历史与地下水头动态变化规律,耦合分析了地面沉降地裂缝与地下水位下降之间的关系,提出了基于地下水头管理的地面沉降地裂缝风险防控技术。结果显示:西安市地面沉降地裂缝是多种因素综合作用的结果,其发生和发展过程及其严重程度均与地下水头下降密不可分,并受黏性土层厚度的影响;空间上地下水头降落漏斗中心与地面沉降中心基本吻合,时间上地面沉降发育时间滞后地下水头降落2-3年,沉降速率是地下水头每下降1m的累计最大地面沉降量50mm;地下水头回升会引起短时和少量地面回弹量,并能够缓解或遏制地面沉降。挖掘历史地下水头与地面沉降地裂缝监测数据,建立了基于地下水头的地面沉降地裂缝预警阈值和风险防控技术。     

地面沉降预测预警系统

由人类工程经济活动引起的地面沉降，是主要的环境工程地质问题之一，本文运用系统分析的方法，建立了地面沉降预测预警系统（ＤＴＬＡＳ），实现了地面沉降的计算机管理，运用ＤＴＬＡＳ可以预测未来最终地面沉降量，为市政规划和地下水资源管理提供决策依据。     

基于改进的Mogi模型对樟树盐矿采空区地面沉降的分析

樟树现代医药物流中心项目区周边采卤井引发的地面沉降是关系到项目区能否投入建设的关键问题。Mogi模型是基于半无限空间弹性理论的地面沉降预测模型,而盐矿采空区地表沉降变形的主要诱因是地下腔体体积的蠕变收缩,通过引入稳态蠕变阶段盐溶腔体积收缩解析解,对Mogi模型进行改进,并应用于项目区的地面沉降预测,利用沉降叠加的方法获得采卤井群诱发地面沉降发展趋势。结果显示：樟树医药物流中心周边卤井群蠕变引发的地面沉降及地面倾斜均在地基基础设计规范要求范围内;随着与井群距离的增大,项目区内地面倾斜呈现先增大后变小的趋势。同时,利用改进的Mogi模型得到的地面沉降和地面倾斜与相同条件下数值模拟沉降结果有着良好的相似,改进的Mogi模型为盐矿采空区及盐穴储气库的地面沉降分析提供了一种准确、快速的方法。     

特殊地质城市地下空间开发利用面临的问题与挑战

我国地质环境十分复杂,地面沉降、地裂缝、活动断裂及岩溶等特殊地质现象十分发育,是世界上地质灾害最为严重的国家之一,这给我国目前大规模城市地下空间开发利用尤其是城市轨道交通和地下综合管廊的建设带来了前所未有的地质挑战。文中论述了我国城市地面沉降、地裂缝、活动断裂及岩溶等特殊地质现象的分布与发育状况及危害,明确指出了上述特殊地质环境下城市地下空间开发利用中面临的诸如监测缺乏系统性、缺少评价与安全利用理论方法和技术支撑、特殊地质与地下空间相互作用机制不明以及规划缺乏前瞻性等关键问题和挑战,建议尽快开展我国特殊地质城市地下空间开发利用的适宜性评价理论方法、规划设计理论、探测与监测技术方法以及城市地下空间资源评价、安全利用与防治关键技术等方面的研究,为我国地面沉降、地裂缝、活动断裂以及岩溶等特殊地质城市地下空间开发利用与安全运营提供重要科学依据与技术指导。     

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。     

第七届国际地面沉降学术研讨会(中国上海2005))征文启事

自然地质因素引起的沉降地下流体开采引起的沉降地下固体矿产资源开采引起的沉降化学过程引起的地面沉降地面沉降与地裂缝落水洞沉降实验室试验以及原位测试地面沉降的监测地面沉降模拟和预测的机理与模型地面沉降防治措施及其环境影响人工回灌引起的地面变形地面沉降的经济效应自20世纪50年代以来,人类经济工程活动引发的地面沉降日益突出,在世界各地也日渐普遍,成为影响可持续发展的重要问题。国际学术界对地面沉降问题极为重视,联合国教科文组织也深刻认识到地面沉降危害的严重性,并组织召开了一系列国际地面沉降学术研讨会,自1969年至今…     

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。     

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     

河北省廊坊市地面沉降调查

文章首次系统调查了河北省廊坊市区地面沉降灾害。结果显示，廊坊市区存在较为严重的地面沉降灾害，灾害程度大体可以分为重度、中度和轻度，主要表现为井台相对抬升、拉裂，井房地面鼓起，抽水管变形弯曲。沉降灾害点集中分布在市区西北和东北两个区域，与地下水位降落漏斗相吻合，证明地面沉降是由于开采地下水所致。根据大地水准测量资料分析，自1966年以来廊坊市区地面累积沉降量近800mm，沉降发展分为4个阶段，1966～1978年地壳自然垂直波动阶段、1979～1983年地壳波动下降阶段、1984～1992年地壳持续下降阶段以及1992年以后的地壳加速下降阶段。根据沉降灾害形迹推算，1990～2004年期同累积沉降量120mm，并在近年有加速发展趋势。廊坊地面沉降还处于灾害发展的初期发展阶段。建议制定包括地下水源取代、井位优化分布、采水方案优化、节约用水等措施的综合防治对策，为廊坊城市社会经济的可持续发展提供一个良好的基础环境。     

顶管施工中地面沉降的预测

该文根据某地下管线顶管施工过程中，对地面厂房建筑的沉降资料的分析，就地下顶管施工产生的主要环境效应一地面沉降提出进行预测的经验性方法，以对今后的同类工程实践提供参考。     

沿海地区地面沉降的地质分析

随着世界经济的发展、人口的膨胀以及城市化进程的加快,环境对人类的生产生活的制约性也日益加强,发生在新生代沉积软粘土地层上的地面高程损失（主要由地面沉降造成）成为世界性关注的重大环境问题之一。软粘土地层的地面沉降包括自然沉降和人为沉降两方面。因此,土力学者和地质学家从工程学界和地质-沉积两个不同的方面对地面沉降机制进行了研究,并且以对前者的关注为主。工程土力学中沉降的是由软粘土的固结压缩导致的。本文结合地质因素对发生在软粘土地层上的地面沉降问题进行了分析。     

苏州市地面沉降灾害及其成因分析

苏州市的地面沉降，导致严重的环境地质灾害，造成巨大经济损失。对苏州市地面沉降引起的危害进行归纳，列举引起地面沉降的原因，并从地质背景和超量开采地下水方面进行分析。     

北京市地面沉降区含水岩组及压缩层划分

文章通过北京地面沉降区综合基础地质及地面沉降专项调查，查明了沉降区水文地质、工程地质条件及地面沉降分布现状，并在典型地面沉降区开展了钻探和各种水文地质及土工试验工作。根捃上述成果资料，首次对北京市地面沉降区的含水岩组及压缩层组进行了划分。为首都地面沉降网站建设及地面沉降预警预报系统建立奠定了基础。     

黄河三角洲地下水动态变化及其与地面沉降的关系

为了分析黄河三角洲地下水动态及其与地面沉降的关系, 利用多年地下水和地面沉降监测数据, 发现黄河三角洲广饶县和东营区的地下水动态变化剧烈且地面沉降严重, 含水层多处于超采状态, 浅、深层地下水降落漏斗先后出现.深层地下水降落漏斗中心水位下降速度达2~3m/a.近年来, 东营和广饶地面沉降漏斗中心沉降量和速率分别为155.1mm、28.2mm/a和356.0mm、64.7mm/a.借助GIS技术及数理统计法, 发现深层地下水降落漏斗与沉降漏斗空间耦合良好, 深层地下水位与地面高程呈线性正相关, 相关系数为0.92, 深层地下水过度开采已成为影响沉降的最根本因素.井灌区第三粘性压缩层成为地面沉降主要贡献层, 且深层地下水降落漏斗中心的地下水位已低于第三承压含水层临界水位, 沉降趋于严重.      

天津地面沉降严重区分布特征及变化规律

天津市地面沉降历史悠久,自1923年至今共经历了6个不同的阶段。截至2020年,天津市大面积的地面沉降已基本得到控制,但局部还存在年沉降量大于50 mm的沉降严重区,从大面积治理到小区域精准防控,天津市地面沉降分布特征已体现出新形势,地面沉降防治工作也面临着新的要求。为准确掌握新形势下地面沉降发展规律,精准施策,针对性治理,文中收集并分析2010—2020年天津市地面沉降水准测量、地下水位、地下水开采量等数据,对2010—2020年天津市地面沉降严重区分布特征及演化规律进行归纳总结。研究结果表明：2010—2020年,天津市地面沉降经历了沉降波动期（2010—2012年）、稳中向好期（2013—2016年）和快速减缓期（2017—2020年）三个时期,地面沉降平均沉降量下降了37%,沉降严重区面积减小了67%。各阶段沉降变化均与地下水开采量密切相关,截至2020年,天津市现存集中分布于西南部的5个沉降严重区,分布范围与深部含水组地下水漏斗分布范围基本一致。     

我国地面沉降若干问题研究

摘要：地面沉降主要有（1）主要由过量开采地下水引起的和（2）在新构造活动构造沉降的基础上，由开采地下水、油气、地下热水形成的地面沉降两种类型。不仅不同的土层有不同的变形特点，在不同地点的同一层土也有不同的变形特点。同一地点同一层土在不同时期的变形特点也不尽相同。建立数学模型时要根据土层实际变形特点分别建立相应的模型，才能模拟出真实的地面沉降情况。解决耦合问题和垂向、水平向尺度不同带来的困难也是正确模拟必不可少的。     

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。     

复杂环境条件下的洞内管井降水技术研究

城市中心密集建筑群使得地铁需长距离穿越既有建（构）筑物,导致地面管井施工作业条件越来越难,降水沉降控制要求也越来越严。从轨道交通工程建设出发,当受施工场地限制时,提出在导洞内施工管井,并对降水导洞的设计、成井机械及施工工法进行了论述。针对施工降水引起的附加沉降,采用地下水三维渗流与地面沉降耦合模型计算软件——Pro-cessing Modflow,建立地下水流场与地面沉降的耦合模型,根据现场监测数据,运用参数修正后的模型,设计不同的抽降方案,分时段进行沉降预测,及时分析施工降水对周围环境的影响程度,可指导类似工程施工,具有重要的工程实际意义。