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5.6 地面沉降


5.6.1本节适用于抽吸地下水引起水位或水压下降而造成大面积地面沉降的岩土工程勘察。

5.6.2对已发生地面沉降的地区,地面沉降勘察应查明其原因和现状,并预测其发展趋势,提出控制和治理方案。
对可能发生地面沉降的地区,应预测发生的可能性,并对可能的沉降层位做出估计,对沉降量进行估算,提出预防和控制地面沉降的建议。

5.6.3对地面沉降原因,应调查下列内容:
1. 场地的地貌和微地貌;
2. 第四纪堆积物的年代、成因、厚度、埋藏条件和土性特征,硬土层和软弱压缩层的分布;
3. 地下水位以下可压缩层的固结状态和变形参数;
4. 含水层和隔水层的埋藏条件和承压性质,含水层的渗透系数、单位涌水量等水文地质参数;
5. 地下水的补给、径流、排泄条件,含水层间或地下水与地面水的水力联系;
6. 历年地下水位、水头的变化幅度和速率;
7. 历年地下水的开采量和回灌量,开采或回灌的层段;
8. 地下水位下降漏斗及回灌时地下水反漏斗的形成和发展过程。

5.6.4对地面沉降现状的调查,应符合下列要求:
1. 按精密水准测量要求进行长期观测,并按不同的结构单元设置高程基准标、地面沉降标和分层沉降标;
2. 对地下水的水位升降,开采量和回灌量,化学成分,污染情况和孔隙水压力消散、增长情况进行观测;
3. 调查地面沉降对建筑物的影响,包括建筑物的沉降、倾斜、裂缝及其发生时间和发展过程;
4. 绘制不同时间的地面沉降等值线图,并分析地面沉降中心与地下水位下降漏斗的关系及地面回弹与地下水位反漏斗的关系;
5. 绘制以地面沉降为特征的工程地质分区图。

5.6.5对已发生地面沉降的地区,可根据工程地质和水文地质条件,建议采取下列控制和治理方案:
1. 减少地下水开采量和水位降深,调整开采层次,合理开发,当地面沉降发展剧烈时,应暂时停止开采地下水;
2. 对地下水进行人工补给,回灌时应控制回灌水源的水质标准,以防止地下水被污染;
3. 限制工程建设中的人工降低地下水位。

5.6.6对可能发生地面沉降的地区应预测地面沉降的可能性和估算沉降量,并可采取下列预测和防治措施:
1. 根据场地工程地质、水文地质条件,预测可压缩层的分布;
2. 根据抽水压密试验、渗透试验、先期固结压力试验、流变试验、载荷试验等的测试成果和沉降观测资料,计算分析地面沉降量和发展趋势;
3. 提出合理开采地下水资源,限制人工降低地下水位及在地面沉降区内进行工程建设应采取措施的建议。

条文说明

5.6 地面沉降

5.6.1 本条规定了本节内容的适用范围。
1. 从沉降原因来说,本节指的是由于常年抽吸地下水引起水位或水压下降而造成的地面沉降;它往往具有沉降速率大,年沉降量达到几十至几百毫米和持续时间长(一般将持续几年到几十年)的特征。本节不包括由于以下原因所造成的地面沉降:
1)地质构造运动和海平面上升所造成的地面沉降;
2)地下水位上升或地面水下渗造成的黄土自重湿陷;
3)地下洞穴或采空区的塌陷;
4)建筑物基础沉降时对附近地面的影响;
5)大面积堆载造成的地面沉降;
6)欠压密土的自重固结;
7)地震、滑坡等造成的地面陷落。
2. 本节规定适用于较大范围的地面沉降,一般在100km2以上,不适用于局部范围由于抽吸地下水引起水位下降(例如基坑施工降水)而造成的地面沉降。

5.6.2 地面沉降勘察有两种情况,一是勘察地区已发生了地面沉降;一是勘察地区有可能发生地面沉降。两种情况的勘察内容是有区别的,对于前者,主要是调查地面沉降的原因,预测地面沉降的发展趋势,并提出控制和治理方案;对于后者,主要应预测地面沉降的可能性和估算沉降量。

5.6.3 地面沉降原因的调查包括三个方面的内容。即场地工程地质条件,场地地下水埋藏条件和地下水变化动态。
国内外地面沉降的实例表明,发生地面沉降地区的共同特点是它们都位于厚度较大的松散堆积物,主要是第四纪堆积物之上。沉降的部位几乎无例外地都在较细的砂土和黏性土互层之上。当含水层上的黏性土厚度较大,性质松软时,更易造成较大沉降。因此,在调查地面沉降原因时,应首先查明场地的沉积环境和年代,弄清楚冲积、湖积或浅海相沉积平原或盆地中第四纪松散堆积物的岩性、厚度和埋藏条件。特别要查明硬土层和软弱压缩层的分布。必要时尚可根据这些地层单元体的空间组合,分出不同的地面沉降地质结构区。例如,上海地区按照三个软黏土压缩层和暗绿色硬黏土层的空间组合,分成四个不同的地面沉降地质结构区,其产生地面沉降的效应也不一样。
从岩土工程角度研究地面沉降,应着重研究地表下一定深度内压缩层的变形机理及其过程。国内外已有研究成果表明,地面沉降机制与产生沉降的土层的地质成因、固结历史、固结状态、孔隙水的赋存形式及其释水机理等有密切关系。
抽吸地下水引起水位或水压下降,使上覆土层有效自重压力增加,所产生的附加荷载使土层固结,是产生地面沉降的主要原因。因此,对场地地下水埋藏条件和历年来地下水变化动态进行调查分析,对于研究地面沉降来说是至关重要的。

5.6.4 对地面沉降现状的调查主要包括下列三方面内容:
1. 地面沉降量的观测;
2. 地下水的观测;
3. 对地面沉降范围内已有建筑物的调查。
地面沉降量的观测是以高精度的水准测量为基础的。由于地面沉降的发展和变化一般都较缓慢,用常规水准测量方法已满足不了精度要求。因此本条要求地面沉降观测应满足专门的水准测量精度要求。
进行地面沉降水准测量时一般需要设置三种标点。高程基准标,也称背景标,设置在地面沉降所不能影响的范围,作为衡量地面沉降基准的标点。地面沉降标用于观测地面升降的地面水准点。分层沉降标,用于观测某一深度处土层的沉降幅度的观测标。
地面沉降水准测量的方法和要求应按现行国家标准《国家一、二等水准测量规范》(GB 12897)规定执行。一般在沉降速率大时可用Ⅱ等精度水准,缓慢时要用I等精度水准。
对已发生地面沉降的地区进行调查研究,其成果可综合反映到以地面沉降为主要特征的专门工程地质分区图上。从该图可以看出地下水开采量、回灌量、水位变化、地质结构与地面沉降的关系。

5.6.5 对已发生地面沉降的地区,控制地面沉降的基本措施是进行地下水资源管理。我国上海地区首先进行了各种措施的试验研究,先后采取了压缩用水量、人工补给地下水和调整地下水开采层次等综合措施,在上海市区取得了基本控制地面沉降的成 效。在这三种主要措施中,压缩地下水开采量使地下水位恢复是控制地面沉降的最主要措施,这些措施的综合利用已为国内条件与上海类似的地区所采用。
向地下水进行人工补给灌注时,要严格控制回灌水源的水质标准,以防止地下水被污染,并要根据地下水动态和地面沉降规律,制定合理的采灌方案。

5.6.6 可能发生地面沉降的地区,一般是指具有以下情况的地区:
1. 具有产生地面沉降的地质环境模式,如冲积平原、三角洲平原、断陷盆地等;
2. 具有产生地面沉降的地质结构,即第四纪松散堆积层厚度很大;
3. 根据已有地面测量和建筑物观测资料,随着地下水的进一步开采,已有发生地面沉降的趋势。
对可能发生地面沉降的地区,主要是预测地面沉降的发展趋势,即预测地面沉降量和沉降过程。国内外有不少资料对地面沉降提供了多种计算方法。归纳起来大致有理论计算方法、半理论半经验方法和经验方法等三种。由于地面沉降区地质条件和各种边界条件的复杂性,采用牛理论半经验方法或经验方法,经实践证明是较简单实用的计算方法。

 

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