抽汲流体引起的地面沉降——D·海姆博士(澳)第一讲摘登

根据中国科学院和澳大利亚工业科学研究委员会(CSIRO)互换访问学者的协议,澳大利亚国家工业研究委员会岩土力学研究所海姆博士于1988年4月来华访间并在我所短期工作。在我所工作期间,海姆博士向我所科技人员作了三讲“抽汲流体引起的地面沉降”的讲座。讲课由副研究员陈守义同志担任翻译。我们根据翻译资料对其内容进行删节、整理成文,分三期连续刊登,供同志们学习参考。资料最后由陈守义同志审校。图片由佘诗刚同志翻译成中文。海姆博士在第一讲中主要根据幻灯图片介绍世界各地因开采地下水和石油而引起地面沉降的现象,说明沉降与现场发生的其它现象之间的关系,特别是沉降与砂层中水位变化的关系以及沉降与含水系统内或含水系统之间存在的粘土物质的关系。     

澳大利亚访问学者海姆博士在我所讲学

根据中国科学院与澳大利亚国家工业科学研究委员会(CSIRO)互换访问学者的有关协议,海姆博士(Dr.D.C.Helm)于今年3—6月到我所工作。在我所工作期间曾与我所朱昊同志一起,用一维固结的计算机程序在微机上计算了有关地面沉降的问题。曾去武昌陆家街地陷现象进行了考察;还到长沙矿冶研究院作了短期访问。今年4、5月间,海姆博士在我所先后三次作了题为“抽汲流体引起的地面沉降”的学术讲座。第一讲,主要介绍世界各地因开采地下水及石油而引起地面沉降的现象。阐述沉降与现     

抽汲流体引起的地面沉降——D.C.海姆博士(澳)第二讲摘登

在第一讲里,我们讨论了抽汲流体引起沉降的现象,描述了地面沉降与现场其它现象是如何相互关联的,特别是沉降与砂层中水位变动的相关性以及与受应力作用的含水层,或者含水层内粘土单元体(粘土透镜体或粘土夹层)的存在的相关性。在第二讲里,我们要讨论抽汲流体引起沉降的机理,以及介绍沉降垂直分量随时间变化的成功模拟。在这里,一维固结理论起着关键的作用。地下水文地质学的一个主要课题是如何预测地面沉降。含水体系压缩的不可恢复部分几乎全发生在其中的细粒沉积物中。在含水体系力学里,滞水体的作用是非常重要的。     

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。     

阜阳市地面沉降区水位改正分析

安徽省阜阳市因地下水超采引起地面沉降,使区域内水准点高程处于不断变化中,破坏了水位资料系列的一致性。本文根据收集的实测成果资料,建立地面沉降区内水准点考证系列和实际高程系列,分析使用的各水准点之间的关系和沉降规律,给出地面沉降后历年水位订正值,并进行综合合理性检验分析,阐述水位改正分析经验和建议,为地面沉降区水位改正提供技术参考。     

济宁市地面沉降初步分析

通过分析济宁市地面沉降的特点和区域地质背景,认为济宁地面沉降主要是由于集中超采地下水引起局部地段的沉降。本文着重分析了济宁市地面沉降与地下水开采量、地下水位、水位变幅之间的关系,对该区地面沉降的现象、机理进行了初步探讨,并提出了控制济宁市地面沉降的简要措施。     

上海地面沉降精密水准的精度

前言上海地面沉降,主要是由于过量汲取地下水加速土层固结压密而形成的一种地质现象。历年水准资料记载:市区地面从1921年至1965年间已连续沉降1.76米,沉降中心2.63米。但在地面沉降初期(1921至1956年)却未引起人们足够重视。根据当时的量测技术和水准精度,曾围绕着上海地基是否下沉问题展开过三年(1954至1957年)之久的学术讨论。1939年J.B.华特生的论文和历史水准精度评定,成了推断地面是否发生沉降的依据。以后,随着工业的发展,用水量急骤增加,地面沉降也日趣严重。1957年至1961年间,市区沉降549毫米,普陀沉降中心1,149毫米,500毫米沉降而积66.1平方公里。地面沉降量已远超出测     

西安典型段地面沉降分层标观测及数值模拟

根据西安地下水监测和详细的地层剖面资料,采用比奥固结理论和不连续面的接触分析,建立了含2条地裂缝的典型地段的二维抽水沉降计算模型,对先存断裂存在时抽水作用下的地面沉降进行了尽可能精细地模拟计算。结合该计算段的监测资料,分析了西安市抽水作用下地层压缩量垂向上的分布特点及地面沉降水平位置上存在差异的原因。研究认为,西安市的地面沉降量主要由100～300 m深度范围内土层的压缩量组成,地裂缝的出现不单是地层厚度不同产生的差异沉降引起的,先存断裂面的作用也很大。由于断裂的存在以及其正断层的特点,沉降过程中上盘（南盘）的沉降得到了放大,而下盘（北盘）沉降缩小,不同结果导致地面沉降在断裂位置出现差异放大现象,导致地裂缝越来越严重。研究成果很好地解释西安地裂缝附近地面沉降的反常差异现象,对于进一步确定地裂缝的成因、预测其发展变化规律具有一定的作用。     

上海现阶段主要沉降层及其变形特征分析

以上海地质条件为基础，根据最近十几年分层标和含水层水位观测资料分析了上海地面沉降的主要沉降层，分析结果表明目前上海的主要沉降层是第五砂层。从第五砂层水位与时间的关系、变形与时间的关系和水位与变形的关系出发，结合室内实验的结果，指出第五砂层的变形特征是地下水位在一定范围内反复上升-下降时，变形以弹性为主、一般情况下则以塑性变形为主、应力应变关系为非线性以及存在蠕变变形。在建立地面沉降模型时必须考虑含水砂层的这些变形特点。     

基于GPS的江阴市地面沉降规律及机理研究

根据GPS监测结果及已有水准测量成果,并结合地下水开采活动和地面沉降分层标的监测资料,系统而深入地研究了江阴市地面沉降时空演化规律及成因机理,发现江阴市地面沉降主要发生在南部,向北、向东沉降量逐渐减小,在时空上与地下水开采密切相关,并具有滞后性及不可逆性;江阴市地面沉降的发生主要受内外两种因素控制,本身具备沉降特性的地质环境条件,包括基岩起伏特征、第四纪土层结构和水文地质条件等,是必备的内在因素,而长期超量开采地下水则是导致地面沉降的主要外因,地面沉降的形成主要是含水砂层的压密和顶底板粘性土层的固结。