第8章 地面沉降和地裂缝的形成机制和防治对策

的厚度H，称为该土层的比单位变形量按下列两式表示：

Is'?Is?Ss? （8.2.3.5） H?hs?HIc?Sc? （8.2.3.6） H?hc?HIc'?式中： Is'、Ic'——分别表示水位升、降期的比单位变形量(m—1)。

在已知预测期的水位升、降幅度和土层厚度的情况下，土层预测沉降量按下式计算： Ss?Is??h?Is'??h?H （8.2.3.7）

Sc?Ic??h?Ic'??h?H （8.2.3.8）

式中： ?Ss、?Sc——水位上升或下降Ah(m)时，厚度为H(mm)的土层预测沉降量(mm)

（3）地面沉降发展趋势的预测

在水位升降已经稳定不变的情况下，土层变形量与时间变化关系可用下式计算：

St?S??U （8.2.3.9）

U?1?1?9N1?25N?N [e?e?e???]?1?0.8e?N （8.2.3.10）2925?8式中： St——预测某时刻7个月以后土层变形量(mm)；

U——固结度，以小数表示； t——时间(月)； N——时间因素；

Cv——固结系数，压缩时为Cvc，回弹时为Cvs(mm2/月)； H——土层的计算厚度(mm)。

地面沉降量估算预测算例：

某城市地卞水下降速率为2m/a，试问15年后，地面沉降将达多少米? 下伏地层资料及有关参数表8-1所列。

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表8-1 某城市下伏地层有关资料和参数

层底埋深层序 岩性 层厚（m） （m） 1 2 3 4 5 6 7 粉土 粉细砂 黏质粉土 细中砂 粉质黏土 黏质粉土 页岩 12 15 27 7 18 7 50 12 27 54 61 79 86 136 物理力学指标 ?(kN/m) 18 17.5 18.6 19 18.9 18.8 3e 0.86 0.73 0.61 0.69 ?(MPa) E(MPa) 0.332 0.24 0.133 0.278 5.6 12.0 7.2 28 12.1 6.1 ?1备注 目前地下水位为地表下10m 非含水 层 解按《岩土工程勘察规范》’(GB50021—94)推荐公式计算地面沉降量： ① 黏土层： S?黏?② 砂层： S?黏?总计地面沉降量

S??S?黏?S?砂

av??p?H 1?e0?p?H E① 黏土12m，现地下水位地表下10m ② 粉细砂，15m

③ 粉质黏土，27m。15年后水位地表下40m ④ 细中砂，7m ⑤ 粉质黏土，18m ⑥ 黏质粉土，7m ⑦ 页岩，50m

水压力为：1tf/㎡=10kPa=0.01Mpa 第①层沉降量： S1??v1?e0??p?H?0.3321?(?0.02)?2?3.57(mm)

1?0.862第②层沉降量： S21

?PH2?10?2?15???25.0(mm)

E12.0354

S221?15?10?2?15?2?212.5(mm)

12.0第③层沉降量

S31??v1?e0?(17?0.01)?13?0.24?(17?0.01)?13?306.59(mm)1?0.73

S32?10.241?(?0.13)?13??(?0.13)?13?117.23(mm)1?e021?0.732?v

S33??v1?e0?(30?0.01)?14?0.14?(30?0.01)?14?582.66(mm)1?0.73

S3?S31?S32?S33?30.659?117.23?582.66?1066.48(mm)

第④层沉降量

S4?第⑤层沉降量

S5??P?H30?0.01?7??75.0(mm) E28?v1?e0?(30?0.01)?18?0.133?(30?0.01)?18?446.09(mm)

1?0.61第⑥层沉降量

S6?av0.278?(30?0.01)?7??(30?0.01)?7?34.54(mm) 1?e01?0.69总沉降量为：

S??S1?S2?S3?S4?S5?S6?3.57?237.5?1006.48?75?446.09?34.54?1803.18(mm) 即15年后，该地区地面沉降量达1803.18(mm) 8.2.4 地面沉降地区的勘察评价方法

（1）地面沉降勘察主要内容

① 已发生地面沉降的地区

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A．查明地面沉降的原因和现状； B．对地面沉降的发展趋势做出预测； C．提出控制和治理对策和方案。

② 可能发生地面沉降的地区

A．结合资源评价、防灾对策制定，对研究区发生地面沉降的可能性做出评估； B．对可能发生沉降的方式和沉降层位做出预测。

③ 对可能发生的沉降量进行估算，提出预防和控制地面沉降的建议和措施。

（2）地面沉降原因的调查内容 ① 场地地质环境条件

A．场地的沉积环境和年代、地貌单元，并查明第四纪冲积、湖积和浅海相沉积的平原或盆地以及古河道、洼地、河间地块等微地貌；

B．第四系松散堆积物的岩性、厚度和埋藏条件，并查明硬土层和软弱压缩层的分布。必要时还可根据地层分布，划分出不同地面沉降地段的地质结构单元；

C．场地气象水文条件

② 场地水文地质条件

A．第四系含水层的水文地质条件，包括含水层的岩性、渗透性、单位涌水量、矿化度等；

B．地下水埋藏深度和承压性质，含水层间或地下水与地面水间的水力联系；

C．地下水的补给、径流、排泄条件及有关参数，隔水层越流的可能性； D．测定在最大取水深度范围内的可压缩层和含水导致变形特征。当地下水位

升降频繁、幅度较大时，还可模拟水位升降变化进行土的反复载荷试验，并测定土的压缩与回弹

特性。

③ 地下水动态

A．历年地下水的开采回灌量，开采的含水层、段，分析侧向补给的可能和水量及与

总取水量的比例；

B．历年地下水位、水头的变化幅度和速率；

C．地下水位下降漏斗的形成和发展过程及回灌时地下水反漏斗的形成动态。 (3)地面沉降现状调查的要求

① 地面沉降的长期观测

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