08第八章 地面沉降问题工程地质分析.pptVIP

地面沉降问题的工程地质分析;8.1.1主要危害 [1]沿海地区沉降使地面低于海面，受海水侵袭； [2]一些港口城市，由于码头、堤岸的沉降而丧失或降低了港湾设施的能力; [3]桥墩下沉，桥梁净空减小，影响水上交通. [4]在一些地面沉降强烈的地区，伴随地面垂直沉陷而发 生的较大水平位移，往往会对许多地面和地下构筑物造成巨大危害; [5]在地面沉降区还有一些较为常见的现象，如深井管上升、井台破坏，高摆脱空，桥墩的不均匀下沉等，这些现象虽然不致于造成大的危害，但也会给市政建设的各方面带来一定影响。;8.1.2研究意义 地基的沉降特别是不均匀沉降，不仅会影响到建筑物本身的使用功能和美观性，更为重要的是它常常会造成建筑的变形破坏，由此带来严重的工程事故和灾难，为此我们对建筑物所容许的沉降变形量做出了相应的规定。;变 形 特 征;;8.2.1形成机制剖析： 承压水位降低所引起的应力转变及土层的压密位于末固结或半固结疏松沉积层地区内的大城市，因为潜水易于污染往往开发深层的承压水作为工业及生活用水的水源。 在孔隙承压含水层中，抽汲地下水所引起的承压水位的降低，必然要使含水层本身和其上、下相对含水层中的孔隙水压力随之而减小。 根据有效应力原理可知，土中由复盖层荷载引起的总应力是由孔隙中的水和土颗粒骨架共同承担的，由水承担的部分称为孔隙水压力，它不能引起土层的压; 密故又称为中性压力，而由土骨架承担的部分则能直接造成土层的压密，故称为有效应力；二者之和等于总应力。 以抽水过程为例进行分析: 假定抽水过程中土层内的总应力不变，那么孔隙水压力的减小必然导致土中有效应力的等量增大，结果就会引起土层成比例的固结。由于区域性地面沉降范围较广阔，压缩层厚度与沉降范围相比较，又相对较小，因此无论从理论或实际应用上，即可以把这类由于抽水引起的地面沉降问题按一维固结问题处理。 ; 由于透水性能的显著差异，上述孔隙水压力减小，有效应力相应增大的过程，在砂层和粘土层中的表现是截然不同的。 在承压水位降低后，直到应力转变过程(也就是固结过程)最终完成之前的相当长的一段时间里，粘土层中始终不同程度地存在有高于和新的承压水位。相平衡 的孔隙水压力，这部分孔隙; 水压力通常被称为剩余孔隙水压力或超孔隙水压力。土层内现有的剩余孔隙水压力的大小，是衡量该土层在现存的应力条件下可能最终产生的固结、压密的强烈程度的重要标志，通常可以通过实测加以查明。 ; 8.2·2 土层的性质及其变化与 地面沉降的关系 讨论了承压水位下降引起地面沉降尽管情况要复杂得多。如前所述，在土的固结、压密过程中起作用的只是有效应力，也就是说，土的固结、压密程度主要取决于曾经作用于土体上的有效应力的大小。通常将曾经作用于土层中的最大有效应力称为该土层的预固结应力(或先期固结应力)，它相当于压缩曲线上开始的近水平段终点处的压力值，故可通过实验加以测定。; 如果抽水前土层不同深度处的固结程度都与土中现有的天然有效应力此相适应，那么这种土层就称为正常固结的土层，此时该土层内的天然孔隙水压力线(即静水压力线)与预因结应力线相重合。这里所谓的预固结应力线，是指在不同深度上，从总应力线向左方截取该深度土的预固结应力值所得各点的连续。倘若当前土层内不同深度处的固结程度不与现有的天然有效应力此相 在相同的条件下，超固结土层的压密量将小于正常固结土层，同理，欠固结土层的压密量则将大于正常固结土层。;在较低的有效应力增长条件下，粘土层的压密在地面沉降中起主要作用，而在水位回升过程中，砂层的膨胀回弹则有决定意义。 地下水位变化的类型和特点及其与沉降的关系 地面沉降的产生条件 从前面的讨论中可以看出，地面沉降的产生需要一定的地质、水文地质条件和土层内的应力转变(由水所承担的那部分应力不断转移到土颗粒上)条件。 从地质、水文地质条件来看，疏松的多层含水体系；共中承压含水层的水量丰富，适于长期开采；开采层的影响范围内，特别是它的顶、底板，有厚层的正常固结甚或欠固结的可压缩性粘性土层等，对于地面沉降的产生是特别有利。 从土层内的应力转变条件来看，承压水位大幅度波动式的趋势性降低，则是造成范围不断扩大的、累进性应力转变的必要前提。; 8．4 地面沉降的研究、预测及防治 场面沉降的工程地质研究 地区地质结构的研究； 地面水准点的定期测量； 地下水开采量统计及地下水位 的长期观察； 粘性土层孔隙水压力的观测； 土层性质的测试； 各土层实际沉降量的监测及土性参数的反算。; 8.4.1 粘性土层孔隙水压力的观测 为研究抽、灌水作用下，土层不同深度处孔隙水