淺析地面沉降

一、地面沉降的定義及其特點(diǎn)
        廣義地講，地面沉降是指地殼表面一切自然力或人類活動(dòng)影響下所發(fā)生的區(qū)域性地面下降，就工程意義而言地面沉降是指某一區(qū)域內(nèi)由于開采地下水或其他地下流體（如石油、天然氣）導(dǎo)致的地表淺層第四紀(jì)松散堆積物壓密或進(jìn)一步固結(jié)引起的地面標(biāo)高下降的現(xiàn)象。地面沉降的特點(diǎn)：①波及范圍廣，下沉速率緩慢，難以察覺，一旦發(fā)生了地面沉降，即使不考慮產(chǎn)生的原因，沉降了的地面也是可能*復(fù)原的；②在同一沉降區(qū)域內(nèi)存在一處或多處沉降中心，沉降中心的位置和沉降量與地下流體開采點(diǎn)的分布和開采量密切相關(guān)。
二、地面沉降的危害
        地面沉降所造成的破壞和影響是多方面的。主要為區(qū)域性地面標(biāo)高的損失而引起環(huán)境惡化給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、城市建設(shè)和人民生活造成危害和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，其具體環(huán)境災(zāi)害表現(xiàn)如下：
1、在濱江或?yàn)I海區(qū)域易受河水或海水的侵襲，引起潮水、江水倒灌，給城市、農(nóng)田造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。地面沉降也使內(nèi)陸平原城市或地區(qū)遭受洪水災(zāi)害的頻率增大、危害程度加重，尤其那些新構(gòu)造盆地如江漢盆地、洞庭湖盆地、汾渭盆地及遼河盆地等。
2、對(duì)城市公共設(shè)施、交通運(yùn)輸、港口碼頭及水利設(shè)施的損害。例如城市中下水管道變形排水能力下降，河道橋下凈空減小通航能力降低，既有河、海堤壩或防洪墻防洪、潮的能力降低，道路設(shè)施破壞，港口碼頭失效貨物裝卸能力下降等。
3、地面沉降的不均勻往往使地面和地下建筑遭受巨大的破壞，危及穩(wěn)定、安全。如建筑物墻壁開裂、高樓脫空并使樁基產(chǎn)生負(fù)摩阻力，深井井管上升、井臺(tái)破壞，橋墩不均勻下沉、自來水管彎裂漏水等。
三、地面沉降的分布規(guī)律及成因
1、地面沉降的分布規(guī)律
        地面沉降的地域分布具有明顯地帶性，其范圍主要局限于存在厚層第四紀(jì)堆積物的平原、盆地、河口三角洲或?yàn)I海地帶。例如長江、黃河、海河及遼河下游平原和河口三角洲地區(qū)，這些地區(qū)的第四紀(jì)沉積厚度大，固結(jié)程度差，顆粒細(xì)，層次多，壓縮性高；地下水含水層多，補(bǔ)給徑流條件差，開采時(shí)間長，強(qiáng)度大；城鎮(zhèn)密集、人口多，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá)。這些地區(qū)的地面沉降首先從城市地下水開采中心開始形成沉降漏斗，進(jìn)而向外圍擴(kuò)展，形成以城鎮(zhèn)為中心的大面積沉降區(qū)。
2、地面沉降的成因
        地面沉降發(fā)生的原因主要有自然因素和人為因素，自然因素主要是指新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、強(qiáng)烈地震及海平面上升、欠固結(jié)土層自然固結(jié)等。人為因素主要是指大量抽取地下氣、液體，建設(shè)大面積地面建筑群，固體礦床開采等。隨著人類工程及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的能力及強(qiáng)度的逐漸增強(qiáng)，其生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)地面沉降的影響通常已占主導(dǎo)地位。無論是何種因素，地面沉降都是因?yàn)楦淖兞说貙又性袘?yīng)力狀態(tài)，使地層發(fā)生變形的結(jié)果。城市地面沉降主要是因各種目的而進(jìn)行的淺層疏干排水和抽取深層的氣、液體，使地層內(nèi)的氣、液壓降低，土顆粒間有效應(yīng)力增加，地層壓密固結(jié)的結(jié)果。這種因抽取地下水而形成的地面沉降，是地面沉降現(xiàn)象中發(fā)育普遍，危害嚴(yán)重的一類，其特點(diǎn)是沉降速率大，持續(xù)時(shí)間長，特別是含水層下部存在巨厚層高壓縮性粘性土?xí)r。

四、地面沉降量的預(yù)防
        對(duì)城市已發(fā)生地面沉降的地區(qū)，可根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件采取下列控制和治理方案：①減少地下水開采量和水位降深，調(diào)整開采層次，合理開發(fā)，當(dāng)?shù)孛娉两蛋l(fā)展劇烈時(shí)，應(yīng)暫時(shí)停止開采地下水；②對(duì)地下水進(jìn)行人工補(bǔ)給，但回灌時(shí)應(yīng)控制回灌水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以防地下水被污染；③控制工程建設(shè)中的人工降低地下水位。
        對(duì)可能發(fā)生地面沉降的地區(qū)應(yīng)預(yù)測(cè)地面沉降的可能性和估算地面沉降量，并可采取下列預(yù)測(cè)和防治措施：①根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，預(yù)測(cè)可壓縮層的分布；②抽水壓密試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、先期固結(jié)壓力試驗(yàn)、流變?cè)囼?yàn)、載荷試驗(yàn)等的測(cè)試成果和沉降觀測(cè)資料，計(jì)算分析地面沉降量和發(fā)展趨勢(shì)；③合理開采地下水資源，限制人工降低地下水位及在地面沉降區(qū)內(nèi)進(jìn)行工程建設(shè)應(yīng)采取措施。
總之城市地面沉降與地下水過量開采緊密相關(guān)，只要地下水位以下存在可壓縮地層就會(huì)因過量開采地下水而出現(xiàn)地面沉降，而地面沉降一旦出現(xiàn)則很難治理，因此地面沉降主要在于預(yù)防。上海市采取“嚴(yán)格控制，合理開采”的原則，加大對(duì)地下水開發(fā)、利用和管理的力度，取得了一定的效果，值得借鑒。