地下水开采引起苏州地区地面沉降的机理分析及防治措施-论文.pdf

《地下水开采引起苏州地区地面沉降的机理分析及防治措施-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、建筑工程JianZhuGongCheng·607·地下水开采引起苏州地区地面沉降的机理分析及防治措施12梁珍花　谢剑学1.苏州曙豪建筑工程咨询有限公司　江苏　苏州　215011；2.苏州科技学院土木工程系　江苏　苏州　215011【摘　要】　地面沉降的出现与区域地层岩性结构、水文地质条件、土的类型、厚度、压缩性的大小、固结历史等因素有关，本文以苏州地区为例，对抽汲地下水引起的地面沉降、建设工程性地面沉降等问题进行阐述与分析，并针对这些问题提出了相应的预防与治理措施。【关键词】　地下水；开采；沉降；地裂缝地

2、面沉降作为一种缓变型地质灾害，是世界上许多国家、尤其是位于广大平原区并以开采地下水为主要供水水源的地区共同面临的问题。苏州地区位于长江三角洲地带江苏省南部，是我国经济最发达、城市工业化程度较高的地区之一，随着工程经济活动强度和规模的不断扩大，地质灾害频繁发生，地质环境日趋恶化。其中在该地区分布最广、影响最大的地质灾害就是地面沉降。1、城市地面沉降产生的原因1.1抽汲地下水引起地面沉降抽汲地下水引起的地面沉降大多发生在大量开采松散沉积物孔隙承压水的地区。其机理是：根据有效应力原理，饱和土体的自重应力由颗粒和

3、孔隙水共同承担，由土颗粒所承担的那部分应力为有效应力。当抽水引起承压水水位下降时，含水层本身及其上下隔水层中孔隙水压力也随之降低。在总应力不变的条件下，饱和土体中孔隙压力减小必然会使土中有效应力等量增大。使土体被压密并导致地面沉降。如图1，在外荷载作用下，土中应力被土骨架和土中的水气共同承担，但是只有通过土颗粒传递的有效应力才会使土产生变形，具有抗剪强度。图2　苏州地区潜水埋深随时间的变化情况有效应力原理：σ=σ′+μ苏州市第Ⅱ承压水虽开采量不大，但在主开采层（Ⅲ上）的强烈开采影响下，Ⅱ承压水通过弱透水层

4、或局式中：σ为平面上法向总应力，kPa；σ′为平面上有效法向应力，kPa；μ为孔隙水压力，kPa。部“天窗”越流排泄给第Ⅲ承压水层，水位逐年下降。苏州市区20世纪60年代以前深井总数不过8眼，60年代3末为47眼，70年代以后井数猛增到234眼，日开采量也由原来的数千立方米增到10×104m以上。1980年至19823年日开采量为18×104m，1983年起由于压缩了开采量，地下水位下降趋于和缓。目前深井数已达300多眼，中心区水位已降至-50m高程以下。苏州市区地面沉降最早始于20世纪60年代初，70年

5、代日趋严重，市区沉降速率40～50mm/a，市郊20—30mm/a。2008年市区沉降中心的最大累计沉降量超过1600m。3.2.固结历史的影响从图2苏州市历年地下水开采量、中心区水位、年沉降量曲线中可以看出苏州市的地下水位从1989年至1997年一直呈下降趋势，但平均年沉降量却不同。1989年至1992年年均沉降量逐年增加，而1992年以后却逐年减缓。产生这一现象的原因可能与粘性土层的压缩有关3.3地面沉降的时间效应在地面沉降的发生和发展过程中，粘性土和无粘性土在时间效应上有很大差别。一般认为：当水位下

6、降后，图1　有效应力原理图砂层的沉降是瞬时完成的。当水位从持续下降转入反复升降时，砂层的变形为弹性变形。粘性土则不然，由于粘有效应力原理表示研究平面上的总应力、有效应力与孔隙水压力三者之间的关系，当总应力保持不变时，孔性土的渗透性小，孔隙水需经一定时间才能排出，故有一定滞后效应。隙水压力与有效应力可以相互转化，即：有效孔隙水压力减小等于有效应力的等量增加。4、防治措施1.2工程降水引起局部地面沉降（1）加强管理、统一规划、避免开采中的盲目性。加强全区的地下水统一管理，制定地下水资源开采利用的在深基坑和地下

7、构筑物的开挖过程中往往会遇到地下水位高于施工作业面的情况，为防止基坑边坡失稳，保长远规划，并坚决予以落实。加强宣传，增强防灾意识：不断提高全民的防灾减灾意识，依法严格管理地下水资证顺利开挖，避免水下作业，须进行基坑降（排）水。但是，降水方案不当，会引起周围地面沉降，导致此范围源，要合理开发利用地下水资源。内的建筑物、地下管网、道路及其它设施发生断裂、倾斜，影响其正常使用和安全。（2）控制地下水开采量，逐步调整供水水源结构。限制或减少地下水开采量：可以以地表水代替地下水资工程降水引起的地面沉降机理有多种：如

8、下源；以人工制冷设备代替地下水资源；实行一水多用，充分综合利用地下水资源。1.2.1由于孔隙水从土中排出，导致有效应力增加，地层固结沉降；（3）实行建设项目地质灾害危险性评估制度。在城镇建设规划过程中，对于大规模城市建设活动，一方面应1.2.2水位降低，减少了土中地下水对地上建筑物的浮托力，使软弱土、层受到压缩而沉降；考虑建筑荷载增加所产生的新的附加沉降，另一方面应考虑地面潜在沉降量因素。1.2.3土壤中的细小颗粒随着流动的水