地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件

一、地面沉降二、地裂缝三、地面塌陷一、地面沉降1一、地面沉降地面沉降的成因地面沉降的危害地面沉降防治一、地面沉降地面沉降的成因2一、地面沉降概念及特点地面沉降（Landsubsidence）—地壳表面在内力地质作用、外力地质作用与人类活动的作用下，造成地壳表面局部或区域性的沉降活动，其垂直位移一般大于水平位移。发展缓慢，无仪器观测难以察觉，一旦发生，难以完全恢复。不同地区由于其地质结构与影响因素不同，导致其地面沉降的范围与沉降速率不同。一般而言，地面沉降的面积较大，沉降速率多在80mm/a以上。一、地面沉降概念及特点3二、分布特征分布：平原、盆地的大城市和油气开发区沉降速度：几～几十厘米/年。沉降量：几米～近十米。二、分布特征4我国的地面沉降区大型河流三角洲及沿海平原区（上海、天津、沧州等）小型河流三角洲区（福州、湛江、宁波等）山前冲洪积扇及倾斜平原区（北京、保定、郑州等）山间盆地和河流区（西安、太原、运城等）我国的地面沉降区5地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件6地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件7地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件8地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件9地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件10地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件11地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件12三、形成机制（一）形成的地质条件（a）松软的第四纪沉积物黏土粉砂质黏土黏土质粉砂粉砂细砂粗砂砾石（b）新构造运动的沉降区三、形成机制（一）形成的地质条件13地面沉降的地质环境近代河流冲积环境模式近代三角洲平原沉积环境模式断陷盆地沉积环境模式：临海式断陷盆地；内陆式断陷盆地地面沉降的地质环境近代河流冲积环境模式14地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件15地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件16地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件17（二）地面沉降的致因自然动力地质因素地球内营力作用地球外营力作用人类活动因素持续性超量抽取地下水地下油气开采人类工程（二）地面沉降的致因自然动力地质因素181.过量开采地下水水压力降低，地层压缩，孔隙体积减小。地面沉降中心与地下水开采漏斗一致。地面沉降等值线与地下水开采漏斗等值线一致。1.过量开采地下水水压力降低，地层压缩，孔隙体积减小。19地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件20地面沉降导致河水面向对上升地面沉降导致河水面向对上升21地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件22日本日本23地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件24地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件25上海市地面沉降上海市地面沉降26地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件27北京市的地面沉降（最大速率）：1966年以前：缓慢形成，2～5mm/a。1966～1973年，加速，10mm/a。1973～1981年，快速发展，50mm/a。1981年以后，下沉减缓，29mm/a。1966年地下水开采量增加，70年代中期猛增。北京市的地面沉降（最大速率）：28地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件292.地下油气开采开采油气造成地下压力亏损，引起地面沉降。如加州的长滩市的地面沉降量达9米。我国的大庆、胜利油田都出现地面沉降。2.地下油气开采开采油气造成地下压力亏损，引起地面沉降。303.人类工程地面建筑物增多，负荷过重。地下隧道如意大利的比萨斜塔：3.人类工程地面建筑物增多，负荷过重。311173～1185年，建至3层，塔发生倾斜。1274～1284年，建至7层，塔斜增加。1350年，塔建成，塔顶偏离中心1.5m。1173～1185年，建至3层，塔发生倾斜。324.新构造运动、火山喷发新构造运动的沉降区。如西安地面沉降区位于西安断陷区，由构造下降占地面沉降量的3.1~7％。火山喷发造成地下物质亏损。4.新构造运动、火山喷发新构造运动的沉降区。33(三)地面沉降的危害海水入侵，滨海地下水破坏。海岸侵蚀增加，海防投资增加。海面上升，港口设施失效。城市地下系统遭受破坏。如水管、下水道等断裂、变形等。地面建筑物破坏。桥墩下沉，河流通航能力下降。(三)地面沉降的危害海水入侵，滨海地下水破坏。34地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件35地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件36地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件37地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件38（四）地面沉降的研究与防治1.地面沉降原因的研究a.活动断层研究（遥感、物探手段）。b.沉积物特点研究（沉积物成因、岩性、岩相，从立体研究，钻探、物探）。c.地面沉降的速率、面积，沉降量等值线。沉降速度：-dH/dt=K(Po-P)K－系数；Po－标准地下水压；P－现地下水压（四）地面沉降的研究与防治1.地面沉降原因的研究39d.地下水开采量，地下水位变化，地下水位等值线。e.油气开采分析。f.地下和地面工程分析。d.地下水开采量，地下水位变化，地下水位等值线。402.地面沉降灾害的调查研究a.地面建筑物的损坏，倾斜、下沉、墙壁破裂、桥梁破坏。b.地下工程破坏，通讯管道、自来水管、下水管线等变形、损坏等。c.海防设施的破坏和加固。d.城市洪水灾害。e.城市资源破坏，如淡水资源、港口资源、土地资源等。2.地面沉降灾害的调查研究413.地面沉降的治理a.节约用水，改变水源。b.调整地下水开采层次，开采季节。c.地下水人工回灌。d.加工地下工程。e.地基加固工程。f.避开活动断层。3.地面沉降的治理42地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件434.地面沉降的监测a.大地水准测量。b.地下水开采量、地下水位、地下水压、地下水质、地下水回灌。c.建筑物和其它设施因地面沉降破坏监测。d.预测地面沉降速度、幅度、范围和可能的危害。GIS、GPS、InSAR等技术的应用。4.地面沉降的监测44对已经产生地面沉降的地区：压缩地下水开采量，减少水位降深幅度。在地面沉降剧烈的情况下，应暂时停止开采地下水；向含水层进行人工回罐，回罐时要严格控制回罐水源的水质标准，以防止地下水被污染。调整地下水开采层次，进行合理开采，适当开采更深层地下水或以地面水源代替地下水源;在沿海低平原地带修筑或加高挡潮堤、防洪堤，防止海水倒灌、淹没低洼地区；改造低洼地形，人工填土加高地面；改建城市给、排水系统和输油、气管线，整修因沉降而被破坏的交通线路等线性工程，使之适应地面沉降后的情况；修改城市建设规划，调整城市功能分区及总体布局。规划中的重要建筑物要避开沉降区。对已经产生地面沉降的地区：45可能发生地面沉降的地区：估算沉降量，并预测其发展趋势;结合水资源评价，研究确定地下水资源的合理开采方案。在最小的地面沉降量条件下抽取最大可能的地下水开采量；采取适当的建筑措施。如避免在沉降中心或严重沉降地区建设一级建筑物。在进行房屋、道路、管道、堤坝、水井等规划设计时，预先对可能发生的地面沉降量做充分考虑。可能发生地面沉降的地区：46地面沉降导致井口抬升地面沉降导致井口抬升47二、地裂缝地裂缝的成因地裂缝的危害地裂缝的调查研究二、地裂缝地裂缝的成因48地裂缝——在自然因素和人为因素作用下，地表岩土体产生开裂并在地面形成一定长度和宽度裂缝的现象。地裂缝——在自然因素和人为因素作用下，地表岩土体产生开裂并在49（一）地裂缝的分布与成因1.中国地裂缝的分布在西北、华北、长江流域广泛分布。受构造背景的影响，我国大多数的地裂缝都与构造有关，产生在第四纪沉积物中。（一）地裂缝的分布与成因1.中国地裂缝的分布50地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件51地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件52（二）地裂缝的成因1.构造成因

延伸稳定，分布不受地形、岩性的影响，可切过陡坎、阶地，平面：折线状、锯齿状、雁行状排列剖面：近于直立、阶梯状、地堑状（二）地裂缝的成因1.构造成因53（1）断裂活动引起断层的缓慢蠕滑形成地裂缝，是构造地裂缝常见的一种。（1）断裂活动引起54（2）地震活动引起

地震地裂缝，形成的地裂缝规模比较大。（3）火山活动引起

火山喷发前、喷发过程中形成。（2）地震活动引起55地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件56地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件572.非构造成因分布的方向不明显，延伸的长度较短，剖面多呈弧形、椅状、直立。主要的原因：膨胀土作用、黄土湿陷作用、地面沉降、冻融作用、干旱作用、盐丘作用、矿山采空等。2.非构造成因分布的方向不明显，延伸的58地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件59地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件60山洪暴发导致张桑公路一路段发生地裂缝山洪暴发导致张桑公路一路段发生地裂缝61（三）地裂缝的分类成因分类构造地裂缝非构造地裂缝活动强度分类弱活动：<2mm/a中等活动：2～20mm/a强活动：20～80mm/a超强活动：>80mm/a（三）地裂缝的分类成因分类62活动方式分类垂直升降水平拉张水平扭动超强活动活动范围分类线状分布片状分布活动方式分类63（四）地裂缝的危害（四）地裂缝的危害64地裂缝的主要危害建筑物墙体开裂地面设施破坏地下设施损坏有害气体的溢出垃圾场污染地下水农田漏水地裂缝的主要危害建筑物墙体开裂65地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷课件66西安城南地裂缝，沿线建筑物开裂破坏西安城南地裂缝，沿线建筑物开裂破坏67西安城南地裂缝，两盘沉降差30－60公分。使居民楼开裂(一九八六年)西安城南地裂缝，两盘沉降差30－60公分。使居民楼开裂(一九68（五）地裂缝的调查研究1.地裂缝特征的调查研究（1）几何特征（a）地裂缝的延伸方向。（b）地裂缝呈带状，段与段的关系。（c）地裂缝的组合特征，如雁行排列、侧列、Y字组合、树枝组合、环行组合等。（d）地裂缝的产状。（五）地裂缝的调查研究1.地裂缝特征的调查研究69（2）运动学特征（a）地裂缝发展的阶段，萌芽期、发展期、强活动期和超活动期。（b）地裂缝活动的周期，与地震相似，活动期的速率是平静期的数倍。（c）地裂缝在剖面和剖面上的位移量。（d）地裂缝的垂直运动量最大，水平拉张量次之，扭动量最小。（2）运动学特征702.地裂缝的地质背景调查a.新构造运动特征调查。b.地貌特征调查。c.沉积物特征的调查。d.地下水特征调查。2.地裂缝的地质背景调查a.新构造运动特征调查。713.地裂缝调查的方法a.遥感方法：区域地质、地貌研究。b.地质方法：不同比例尺填图，平面和立体。c.地球物理法：地震勘探、低频电磁法等。d.地球化学法：氡气测量。e.钻探法：探明第四纪沉积物、水文地质等。3.地裂缝调查的方法a.遥感方法：区域地质、地貌研究。724.地裂缝的防治和监测（1）防治控制人为因素的诱发作用，建筑物避让地裂缝。地基的处理（加固、断层置换法、局部浸水法）（2）监测预测、预报地裂缝发展方向、速度位移量及可能的危害范围。4.地裂缝的防治和监测（1）防治73三、地面塌陷地面塌陷的成因地面塌陷的危害地面塌陷的调查三、地面塌陷地面塌陷的成因74地面塌陷——由于地下地质环境中存在着天然洞穴或人工采掘活动所留下的矿洞、巷道或采空区而引起的，其地面表现形式是局部范围内地表岩土体的开裂、不均匀下沉和突然陷落。地面塌陷——由于地下地质环境中存在着天然洞穴或