一、地面沉降及其研究1、地面沉降的成因2、地面沉降的危害3、地面沉降的研究與防治一、地面沉降及其研究1、地面沉降的成因11、地面沉降的成因（1）地面沉降的狀況分布：地面沉降主要分布在平原、盆地的大城市和油氣開發區。沉降速度：幾～幾十厘米/年。沉降量：幾米～近十米。1、地面沉降的成因（1）地面沉降的狀況2地面沉降分布特征：（1）大型河流三角洲及沿海平原區，如上海、天津、滄州等。（2）小型河流三角洲區，如福州、湛江、寧波等（3）山前沖洪積扇及傾斜平原區，如北京、保定、鄭州等。（4）山間盆地和河流區，如西安、太原、運城等。地面沉降分布特征：3地面沉降地裂縫及其研究課件4地面沉降地裂縫及其研究課件5地面沉降地裂縫及其研究課件6地面沉降地裂縫及其研究課件7地面沉降地裂縫及其研究課件8地面沉降地裂縫及其研究課件9（2）地面沉降的形成機制a.形成的地質條件（a）松軟的第四紀沉積物黏土粉砂質黏土黏土質粉砂粉砂細砂粗砂礫石（b）新構造運動的沉降區（2）地面沉降的形成機制a.形成的地質條件10地面沉降地裂縫及其研究課件11地面沉降地裂縫及其研究課件12地面沉降地裂縫及其研究課件13b.地面沉降的致因（a）過量開采地下水水壓力降低，地層壓縮，孔隙體積減小。地面沉降中心與地下水開采漏斗一致。地面沉降等值線與地下水開采漏斗等值線一致。b.地面沉降的致因（a）過量開采地下水14地面沉降地裂縫及其研究課件15日本日本16地面沉降地裂縫及其研究課件17地面沉降地裂縫及其研究課件18上海市地面沉降上海市地面沉降19地面沉降地裂縫及其研究課件20北京市的地面沉降（最大速率）：1966年以前：緩慢形成，2～5mm/a。1966～1973年，加速，10mm/a。1973～1981年，快速發展，50mm/a。1981年以后，下沉減緩，29mm/a。1966年地下水開采量增加，70年代中期猛增。北京市的地面沉降（最大速率）：21地面沉降地裂縫及其研究課件22（b）地下油氣開采開采油氣造成地下壓力虧損，引起地面沉降。如加州的長灘市的地面沉降量達9米。我國的大慶、勝利油田都出現地面沉降。（b）地下油氣開采開采油氣造成地下壓力虧損，引起地面沉降。23（c）人類工程地面建筑物增多，負荷過重。地下隧道。如意大利的比薩斜塔：1173～1185年，建至3層，塔發生傾斜。1274～1284年，建至7層，塔斜增加。1350年，塔建成，塔頂偏離中心1.5m。（c）人類工程地面建筑物增多，負荷過重。24地面沉降地裂縫及其研究課件25（d）新構造運動、火山噴發新構造運動的沉降區。如西安地面沉降區位于西安斷陷區，由構造下降占地面沉降量的3.1~7％。火山噴發造成地下物質虧損。（d）新構造運動、火山噴發新構造運動的沉降區。262、地面沉降的危害（1）海水入侵，濱海地下水破壞。（2）海岸侵蝕增加，海防投資增加。（3）海面上升，港口設施失效。（4）城市地下系統遭受破壞。如水管、下水道等斷裂、變形等。（5）地面建筑物破壞。（6）橋墩下沉，河流通航能力下降。2、地面沉降的危害（1）海水入侵，濱海地下水破壞。27地面沉降地裂縫及其研究課件283、地面沉降的研究與防治（1）地面沉降原因的研究a.活動斷層研究（遙感、物探手段）。b.沉積物特點研究（沉積物成因、巖性、巖相，從立體研究，鉆探、物探）。c.地面沉降的速率、面積，沉降量等值線。沉降速度：-dH/dt=k(Po-P)K－系數；Po－標準地下水壓；P－現地下水壓3、地面沉降的研究與防治（1）地面沉降原因的研究29d.地下水開采量，地下水位變化，地下水位等值線。e.油氣開采分析。f.地下和地面工程分析。d.地下水開采量，地下水位變化，地下水位等值線。30（2）地面沉降災害的調查研究a.地面建筑物的損壞，傾斜、下沉、墻壁破裂、橋梁破壞。b.地下工程破壞，通訊管道、自來水管、下水管線等變形、損壞等。c.海防設施的破壞和加固。d.城市洪水災害。e.城市資源破壞，如淡水資源、港口資源、土地資源等。（2）地面沉降災害的調查研究31（3）地面沉降的治理a.節約用水，改變水源。b.調整地下水開采層次，開采季節。c.地下水人工回灌。d.加工地下工程。e.地基加固工程。f.避開活動斷層。（3）地面沉降的治理32地面沉降地裂縫及其研究課件33（4）地面沉降的監測a.大地水準測量。b.地下水開采量、地下水位、地下水壓、地下水質、地下水回灌。c.建筑物和其它設施因地面沉降破壞監測。d.預測地面沉降速度、幅度、范圍和可能的危害。GIS、GPS、InSAR等技術的應用。（4）地面沉降的監測34地面沉降地裂縫及其研究課件35地面沉降地裂縫及其研究課件36地面沉降地裂縫及其研究課件37二、地裂縫及其研究1、地裂縫的成因2、地裂縫的危害3、地裂縫的調查研究二、地裂縫及其研究1、地裂縫的成因381、地裂縫的成因（1）中國地裂縫的分布分布廣泛，在西北、華北、長江流域都有較廣泛的分布。主要受構造背景的影響，我國大多數的地裂縫都與構造有關。產生在第四紀沉積物中。1、地裂縫的成因（1）中國地裂縫的分布39地面沉降地裂縫及其研究課件40地面沉降地裂縫及其研究課件41地面沉降地裂縫及其研究課件42地面沉降地裂縫及其研究課件43（2）地裂縫的成因a.構造成因特征：延伸穩定，分布不受地形、巖性的影響，可切過陡坎、階地，平面上：折現狀、鋸齒狀、雁行狀排列。剖面上：近于直立、階梯狀、地塹狀。（2）地裂縫的成因a.構造成因44（a）斷裂活動引起斷層的緩慢蠕滑形成地裂縫，是構造地裂縫常見的一種。（a）斷裂活動引起45地面沉降地裂縫及其研究課件46西安地裂縫與活動斷層西安地裂縫與活動斷層47（b）地震活動引起地震地裂縫。形成的地裂縫規模比較大。（c）火山活動引起火山噴發前夕何噴發過程中形成。（b）地震活動引起48地面沉降地裂縫及其研究課件49地面沉降地裂縫及其研究課件50b.非構造成因特征：分布的方向不明顯，延伸的長度較短，剖面多呈弧形、椅狀、直立。主要的原因：膨脹土作用、黃土濕陷作用、地面沉降、凍融作用、干旱作用、鹽丘作用、礦山采空等。b.非構造成因特征：51河北邢臺地下水超采導致地裂縫河北邢臺地下水52c.地裂縫的分類（a）成因分類構造地裂縫非構造地裂縫（b）活動強度分類弱活動：<2mm/a。中等活動：2～20mm/a。強活動：20～80mm/a。超強活動：>80mm/a。c.地裂縫的分類（a）成因分類53（c）活動方式分類垂直升降：水平拉張：水平扭動：超強活動：（d）活動范圍分類線狀分布片狀分布（c）活動方式分類542、地裂縫的危害2、地裂縫的危害55地裂縫的主要危害建筑物墻體開裂。地面設施破壞。地下設施損壞。有害氣體的溢出。垃圾場污染地下水。農田漏水。地裂縫的主要危害建筑物墻體開裂。56地面沉降地裂縫及其研究課件57湖南采礦導致地裂縫湖南采礦導致地裂縫58地面沉降地裂縫及其研究課件59地面沉降地裂縫及其研究課件60地面沉降地裂縫及其研究課件613、地裂縫的調查研究（1）地裂縫特征的調查研究a.幾何特征（a）地裂縫的延伸方向。（b）地裂縫呈帶狀，段與段的關系。（c）地裂縫的組合特征，如雁行排列、側列、Y字組合、樹枝組合、環行組合等。（d）地裂縫的產狀。3、地裂縫的調查研究（1）地裂縫特征的調查研究62b.運動學特征（a）地裂縫發展的階段，萌芽期、發展期、強活動期和超活動期。（b）地裂縫活動的周期，與地震相似，活動期的速率是平靜期的數倍。（c）地裂縫在剖面和剖面上的位移量。（d）地裂縫的垂直運動量最大，水平拉張量次之，扭動量最小。b.運動學特征63（2）地裂縫的地質背景調查a.新構造運動特征調查。b.地貌特征調查。c.沉積物特征的調查。d.地下水特征調查。（2）地裂縫的地質背景調查a.新構造運動特征調查。64（3）地裂縫調查的方法a.遙感的方法：區域地質、地貌研究。b.地質的方法：不同比例尺填圖，平面和立體。c.地球物理方法：地震勘探、低頻電磁法等。d.地球化學方法：氡氣測量。e.鉆探的方法：探明第四紀沉積物、水文地質等。（3）地裂縫調查的方法a.遙感的方法：區域地質、地貌研究。65（4）地裂縫的防治和監測a.防治控制人為因素的誘發作用，建筑物避讓地裂縫。地基的處理（加固、斷層置換法、局部浸水法）b.監測預測、預報地裂縫發展方向、速度位移量及可能的危害范圍。（4）地裂縫的防治和監測a.防治66地面沉降地裂縫及其研究課件67三、地面塌陷及其研究1、地面塌陷的成因2、地面塌陷的危害3、地面塌陷的研究三、地面塌陷及其研究1、地面塌陷的成因681、地面塌陷的成因（1）自然因素巖溶塌陷、地震塌陷、暴雨塌陷等。（2）人為因素礦山塌陷、工程塌陷等1、地面塌陷的成因（1）自然因素69地面沉降地裂縫及其研究課件70地面沉降地裂縫及其研究課件71地面沉降地裂縫及其研究課件722、地面（巖溶）塌陷的危害如1981年5月8、9日在美國佛羅里達州：形成直徑100m的塌陷坑，居民樓、商業樓、游泳池損壞，損失200萬美元。2、地面（巖溶）塌陷的危害如1981年5月8、9日在美國佛羅73地面沉降地裂縫及其研究課件74地面沉降地裂縫及其研究課件75地面沉降地裂縫及其研究課件76地面沉降地裂縫及其研究課件77地面沉降地裂縫及其研究課件78杭州地面塌陷－修建地鐵杭州地面塌陷－修建地鐵793、地面塌陷的研究（1）巖溶塌陷特征和分布規律調查a.巖溶塌陷地區的巖性特征調查。b.巖溶地區構造方向的調查。c.地下溶洞的規模、方向、埋深調查。d.覆蓋層厚度、結構、性質調查。e.地下水運動特征調查。3、地面塌陷的研究（1）巖溶塌陷特征和分布規律調查80地面沉降地裂縫及其研究課件81（2）巖溶塌陷災害的防治a.地表水防水措施。b.地下水控水措施。c.清除填堵法。d.跨越法。e.強夯法。f.灌注法。（2）巖溶塌陷災害的防治82一、地面沉降及其研究1、地面沉降的成因2、地面沉降的危害3、地面沉降的研究與防治一、地面沉降及其研究1、地面沉降的成因831、地面沉降的成因（1）地面沉降的狀況分布：地面沉降主要分布在平原、盆地的大城市和油氣開發區。沉降速度：幾～幾十厘米/年。沉降量：幾米～近十米。1、地面沉降的成因（1）地面沉降的狀況84地面沉降分布特征：（1）大型河流三角洲及沿海平原區，如上海、天津、滄州等。（2）小型河流三角洲區，如福州、湛江、寧波等（3）山前沖洪積扇及傾斜平原區，如北京、保定、鄭州等。（4）山間盆地和河流區，如西安、太原、運城等。地面沉降分布特征：85地面沉降地裂縫及其研究課件86地面沉降地裂縫及其研究課件87地面沉降地裂縫及其研究課件88地面沉降地裂縫及其研究課件89地面沉降地裂縫及其研究課件90地面沉降地裂縫及其研究課件91（2）地面沉降的形成機制a.形成的地質條件（a）松軟的第四紀沉積物黏土粉砂質黏土黏土質粉砂粉砂細砂粗砂礫石（b）新構造運動的沉降區（2）地面沉降的形成機制a.形成的地質條件92地面沉降地裂縫及其研究課件93地面沉降地裂縫及其研究課件94地面沉降地裂縫及其研究課件95b.地面沉降的致因（a）過量開采地下水水壓力降低，地層壓縮，孔隙體積減小。地面沉降中心與地下水開采漏斗一致。地面沉降等值線與地下水開采漏斗等值線一致。b.地面沉降的致因（a）過量開采地下水96地面沉降地裂縫及其研究課件97日本日本98地面沉降地裂縫及其研究課件99地面沉降地裂縫及其研究課件100上海市地面沉降上海市地面沉降101地面沉降地裂縫及其研究課件102北京市的地面沉降（最大速率）：1966年以前：緩慢形成，2～5mm/a。1966～1973年，加速，10mm/a。1973～1981年，快速發展，50mm/a。1981年以后，下沉減緩，29mm/a。1966年地下水開采量增加，70年代中期猛增。北京市的地面沉降（最大速率）：103地面沉降地裂縫及其研究課件104（b）地下油氣開采開采油氣造成地下壓力虧損，引起地面沉降。如加州的長灘市的地面沉降量達9米。我國的大慶、勝利油田都出現地面沉降。（b）地下油氣開采開采油氣造成地下壓力虧損，引起地面沉降。105（c）人類工程地面建筑物增多，負荷過重。地下隧道。如意大利的比薩斜塔：1173～1185年，建至3層，塔發生傾斜。1274～1284年，建至7層，塔斜增加。1350年，塔建成，塔頂偏離中心1.5m。（c）人類工程地面建筑物增多，負荷過重。106地面沉降地裂縫及其研究課件107（d）新構造運動、火山噴發新構造運動的沉降區。如西安地面沉降區位于西安斷陷區，由構造下降占地面沉降量的3.1~7％。火山噴發造成地下物質虧損。（d）新構造運動、火山噴發新構造運動的沉降區。1082、地面沉降的危害（1）海水入侵，濱海地下水破壞。（2）海岸侵蝕增加，海防投資增加。（3）海面上升，港口設施失效。（4）城市地下系統遭受破壞。如水管、下水道等斷裂、變形等。（5）地面建筑物破壞。（6）橋墩下沉，河流通航能力下降。2、地面沉降的危害（1）海水入侵，濱海地下水破壞。109地面沉降地裂縫及其研究課件1103、地面沉降的研究與防治（1）地面沉降原因的研究a.活動斷層研究（遙感、物探手段）。b.沉積物特點研究（沉積物成因、巖性、巖相，從立體研究，鉆探、物探）。c.地面沉降的速率、面積，沉降量等值線。沉降速度：-dH/dt=k(Po-P)K－系數；Po－標準地下水壓；P－現地下水壓3、地面沉降的研究與防治（1）地面沉降原因的研究111d.地下水開采量，地下水位變化，地下水位等值線。e.油氣開采分析。f.地下和地面工程分析。d.地下水開采量，地下水位變化，地下水位等值線。112（2）地面沉降災害的調查研究a.地面建筑物的損壞，傾斜、下沉、墻壁破裂、橋梁破壞。b.地下工程破壞，通訊管道、自來水管、下水管線等變形、損壞等。c.海防設施的破壞和加固。d.城市洪水災害。e.城市資源破壞，如淡水資源、港口資源、土地資源等。（2）地面沉降災害的調查研究113（3）地面沉降的治理a.節約用水，改變水源。b.調整地下水開采層次，開采季節。c.地下水人工回灌。d.加工地下工程。e.地基加固工程。f.避開活動斷層。（3）地面沉降的治理114地面沉降地裂縫及其研究課件115（4）地面沉降的監測a.大地水準測量。b.地下水開采量、地下水位、地下水壓、地下水質、地下水回灌。c.建筑物和其它設施因地面沉降破壞監測。d.預測地面沉降速度、幅度、范圍和可能的危害。GIS、GPS、InSAR等技術的應用。（4）地面沉降的監測116地面沉降地裂縫及其研究課件117地面沉降地裂縫及其研究課件118地面沉降地裂縫及其研究課件119二、地裂縫及其研究1、地裂縫的成因2、地裂縫的危害3、地裂縫的調查研究二、地裂縫及其研究1、地裂縫的成因1201、地裂縫的成因（1）中國地裂縫的分布分布廣泛，在西北、華北、長江流域都有較廣泛的分布。主要受構造背景的影響，我國大多數的地裂縫都與構造有關。產生在第四紀沉積物中。1、地裂縫的成因（1）中國地裂縫的分布121地面沉降地裂縫及其研究課件122地面沉降地裂縫及其研究課件123地面沉降地裂縫及其研究課件124地面沉降地裂縫及其研究課件125（2）地裂縫的成因a.構造成因特征：延伸穩定，分布不受地形、巖性的影響，可切過陡坎、階地，平面上：折現狀、鋸齒狀、雁行狀排列。剖面上：近于直立、階梯狀、地塹狀。（2）地裂縫的成因a.構造成因126（a）斷裂活動引起斷層的緩慢蠕滑形成地裂縫，是構造地裂縫常見的一種。（a）斷裂活動引起127地面沉降地裂縫及其研究課件128西安地裂縫與活動斷層西安地裂縫與活動斷層129（b）地震活動引起地震地裂縫。形成的地裂縫規模比較大。（c）火山活動引起火山噴發前夕何噴發過程中形成。（b）地震活動引起130地面沉降地裂縫及其研究課件131地面沉降地裂縫及其研究課件132b.非構造成因特征：分布的方向不明顯，延伸的長度較短，剖面多呈弧形、椅狀、直立。主要的原因：膨脹土作用、黃土濕陷作用、地面沉降、凍融作用、干旱作用、鹽丘作用、礦山采空等。b.非構造成因特征：133河北邢臺地下水超采導致地裂縫河北邢臺地下水134c.地裂縫的分類（a）成因分類構造地裂縫非構造地裂縫（b）活動強度分類弱活動：<2mm/a。中等活動：2～20mm/a。強活動：20～80mm/a。超強活動：>80mm/a。c.地裂縫的分類（a）成因分類135（c）活動方式分類垂直升降：水平拉張：水平扭動：超強活動：（d）活動范圍分類線狀分布片狀分布（c）活動方式分類1362、地裂縫的危害2、地裂縫的危害137地裂縫的主要危害建筑物墻體開裂。地面設施破壞。地下設施損壞。有害氣體的溢出。垃圾場污染地下水。農田漏水。地裂縫的主要危害建筑物墻體開裂。138地面沉降地裂縫及其研究課件139湖南采礦導致地裂縫湖南采礦導致地裂縫140地面沉降地裂縫及其研究課件141地面沉降地裂縫及其研究課件142地面沉降地裂縫及其研究課件1433、地裂縫的調查研究（1）地裂縫特征的調查研究a.幾何特征（a）地裂縫的延伸方向。（b）地裂縫呈帶狀，段與段的關系。（c）地裂縫的組合特征，如雁行排列、側列、Y字組合、樹枝組合、環行組合等。（d）地裂縫的產狀。3、地裂縫的調查研究（1）地裂縫特征的調查研究144b.運動學特征（a）地裂縫發展的階段，萌芽期、發展期、強活動期和超活動期。（b）地裂縫活動的周期，與地震相似，活動期的速率是平靜期的數倍。（c）地裂縫在剖面和剖面上的位移量。（d）地裂縫的垂直運動量最大，水平拉張量次之，扭動量最小。b.運動學特征145（2）地裂縫的地質背景調查a.新構造運動特征調查。b.地貌特征調查。c.沉積物特征的調查。d.地下水特征調查。（2）地裂縫的地質背景調查a.新構造運動特征調查。146（3）地裂縫調查的方法a.遙感的方法：區域地質、地貌研究。