1、地裂縫、地面塌陷地質災害危險性有效評估坍陷（沉降）的分析調查 前 言1、坍陷（沉降）的定義2、土體壓密3、土體收縮4、地面沉降5、地裂縫6、巖溶坍陷7、構造與火山活動引起的沉降8、人工開挖引起的坍陷結 語補充材料 亞利桑那州地面沉降和地裂縫成因前 言地質事件本身具有二大特點： 1）事件都不完全相同； 2）事件都不是單因素造成。所以地質事件不存在有模式可套，只能從最基本的原理去分析和掌握。 本講義要著重介紹一些基本原理和實際例子。 1、坍陷（沉降）的定義 坍陷、沉降（Subsidence），該專有名詞用于地殼表面，通常定義為地面的點下沉到更低的水平位置。換句話說，亦可定義為點的垂向位移，同時意味

2、著臨近點借助于向下運動而產生橫向位移。 2、土體壓密 2.1 影響土體壓密的重要因素 2.2 土體壓密過程概要實例21 砂土液化概述實例21 砂土液化概述（摘自Pipkin，2001，Geology and the Environment）日本新瀉1964年地震時砂土液化影響。這些設計為抗震的建筑物傾斜而未受損壞。加州沃森維爾附近的野外涌沙圖C212 砂土液化（橫向移動）系因地震時球粒（理想砂粒）的重新堆集。地震振動造成這種固體顆粒堆集更加有效，這會占據少量體積。一部分覆蓋層荷載由水來支撐，這就無法阻止水體橫向運移。震前，水，不穩定（立體）堆集，震后，液化土中剩余孔隙水負擔覆蓋層荷載 穩定（六

3、邊形）堆集C213 唐山地震造成的噴水冒砂區分布圖（a）圣華金河谷位置。濕陷土幾乎完全沿河谷西界分布，因抽地下水引起的沉降在整個河谷隨處可見。（b）在河谷的濕陷土中，做注水試驗的小塊地。這小塊地的總沉降達到3m（10英尺）。3、土體收縮 3.1 季節性收縮試驗 3.2 樹根效應 3.3 粘土收縮效應 3.4 土體收縮過程概要實例31 茂名民房裂縫和膨脹土4、地面沉降 4.1 含水層彈性的概念 4.2 含水層壓密引起沉降的模擬 4.3 水位下降引起沉降過程概要實例41 上海市地面沉降監測資料實例42 上海地面沉降和開采水量關系5、地裂縫 5.1 張裂隙發育成地裂縫 5.2 不均勻沉降引起張裂隙實

4、例51 西安地裂縫成因及治理措施實例52 蘇錫常地區地裂縫成因分析實例53 亞利桑那州菲尼克斯的地裂縫5.1 張裂隙發育成地裂縫圖5-1 地裂縫發育概圖（Bell 1981）西安地裂縫分布面積約155km2，由11條地裂縫組成，其中最長的有20余公里。西安地裂縫造成房屋和城墻開裂河北滄州地裂縫長4公里2002年滄州市給水管網破裂776次在亞利桑那州皮卡喬附近，因抽地下水的沉降引發地裂縫。無錫市東亭鎮，地裂縫錯斷無錫-上海公路，兩側高差達15-20cm，威脅行駛安全。江陰市長涇鎮雙平大樓因地裂縫影響現已被迫拆除蘇錫常地區地裂縫對房屋造成嚴重破壞圖C5-3-2 亞利桑那州卡薩格蘭德西南約32km泰

5、布爾山附近顯示地裂縫的航空照片A.小比例尺航片，箭頭指向地裂縫圖C5-1-1 西安市地裂縫與地貌的關系圖5.2 不均勻沉降引起張裂隙 圖5-2 與地裂縫有關的三種地質條件（M.K.Larson and T.L.Pewe 1986）圖C5-3-3 顯示亞利桑那州南部地裂縫與地下水下降和地貌關系的示意圖A和B盆地和山脈的理想化演化。C由于地下水下降形成的地裂縫亞利桑那州中南部的水位下降，地面沉降與地裂縫圖C522 地裂縫成因模式圖C5-2-1 江陰無錫地裂縫分布圖（吳士良、王瑞久，2001）1、基巖殘丘； 2、地面沉降等值線（m）； 3、地裂縫及方向 6、巖溶坍陷 6.1 碳酸鹽巖地區的地基問題

6、6.2 灰巖巖層中自然坍陷發育的基本特征 6.3 巖溶坍陷的概要 6.4 充泥洞穴內壓密作用引起坍陷 6.5 洞穴充填物的地下侵蝕過程實例61 貴州甕福磷礦供水的抽水試驗實例62 武漢市陸家街地區巖溶坍陷巖溶地形的地面和地下特征圖6-2 充泥洞穴壓密作用引起坍陷 A.原水面 B.水平下降引起鈣質紅土和充填物壓密 圖6-3 由于抽水引起灰巖充填物的地下侵蝕A.水位下降前的平衡狀態；B.水位下降，隨著向上侵蝕過程使通道被排空，出現活躍的地下侵蝕（潛蝕進入開闊的洞穴）；C.洞穴的頂部逐漸坍陷，可能短期內受鐵化中礫標志層的抑制；D.最后的拱頂坍陷，形成了被同心球狀張力裂縫包圍的落水洞（a）開始沉下去不

7、久，注意昂貴的賽車掉入坑內。（b）從空中看，這個坑幾乎完全對稱。（c）堵塞后的景觀，落水洞地區現在成了一個城市公園。佛羅里達州溫特帕克的落水洞表示巖溶地區有斷開的河流，上百個湖泊和幾千個落水洞。佛羅里達州中部下伏第三紀歐卡拉灰巖，沿海地帶由年輕的碎屑砂質沉積組成。這張圖解釋了沿著該州南北軸向的巖溶地區位置。 佛羅里達州中部的衛星照片 實例 武漢市陸家街地區巖溶坍陷自1977年以來，陸家街地區及周圍已發生多次地面塌陷，計有： 1977年漢陽中南軋鋼廠堆料場塌陷 1983年阮家巷塌陷 1988年武昌陸家街塌陷 1999年茅坦村小學塌陷 2000年2月武昌司法學校塌陷 2000年4月青菱鄉烽火村塌陷陸家街降水潛蝕-重力致塌形成過程模式略圖h1孔隙水位 ；h2巖溶水位；h3混合水位陸家街地區巖溶地面塌陷預測分區圖1.相對穩定區；2.潛在塌陷區；3.塌陷危險區；4.區；5.亞區；6.塌陷坑7 、構造與火山活動引起的沉降 7.1 構造和火山活動引起沉降的過程概述 7.2 地震活動引起沉降圖解 7.3 地殼運動引起自然沉降圖7-2 主要地殼運動引起自然沉降基本特征在1964年耶穌受難節，阿拉斯加地震導致沉降和上升（傾斜）的地區，發生的沉降達到1m。8.3 地下硐室開挖的精密測量 圖8-2 洞室邊壁的收斂E 單點伸長計；M多點伸長計圖8-3 一些典