人类工程活动造成的环境岩土工程问题.ppt

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1、七七 人类工程活动造成的环境岩土工程问题人类工程活动造成的环境岩土工程问题教学内容教学内容1 打桩对周围环境的影响打桩对周围环境的影响2 基坑开挖造成地面移动或失稳基坑开挖造成地面移动或失稳3 软土隧道推进时的地面移动软土隧道推进时的地面移动4 抽汲地下水引起的地面沉降抽汲地下水引起的地面沉降5 采空区地面变形与地面塌陷采空区地面变形与地面塌陷解决解决工程与工程与环环境之境之间间的矛盾的矛盾的的几点原几点原则则u环环境境补偿补偿的原的原则则 工程活工程活动动中破坏的中破坏的环环境，待工程建境，待工程建设结设结束后重新恢复束后重新恢复u工程避工程避让让的原的原则则对对于于环环境境非非常常复复杂杂

2、，工工程程活活动动对对环环境境造造成成很很大大影影响响时时，工程工程项项目目应应另另选场选场地或改地或改变设计变设计u环环境保境保护护的原的原则则 当当环环境和工程都不能退境和工程都不能退让时让时，工程，工程应该应该采取各种措施采取各种措施u环环境治理的原境治理的原则则某些工程活某些工程活动对动对于于环环境影响，境影响，应应采取整治的方法采取整治的方法1 1 打打桩对桩对周周围环围环境的影响境的影响预预制制桩桩及及沉沉管管灌灌注注桩桩等等挤挤土土桩桩，在在沉沉桩桩过过程程中中，桩桩周周地地表表土土体体隆隆起起，桩桩周周土土体体受受到到强强烈烈挤挤压压扰扰动动，土土体体结结构构被被破坏破坏探探讨

3、讨受受打打桩桩扰扰动动后后桩桩周周土土的的工工程程特特性性，对对合合理理进进行行桩桩基基设计设计具有重要意具有重要意义义 打入预制桩第一节桩体打入预制桩第一节桩体 打入预制桩电焊接桩打入预制桩电焊接桩 打入预制桩末节桩体打入预制桩末节桩体1.1 1.1 桩挤桩挤土效土效应应的理的理论论分析分析(1)(1)小孔扩张理论小孔扩张理论对对饱饱和和软软土土，其其塑塑性性区区任任一一点点的的应应力力两两个个方方向向(径径向向 、切向、切向 )上的上的总应总应力增量力增量R-R-塑性区半径塑性区半径c cu u-土的不排水强度土的不排水强度-离桩心距离离桩心距离塑性区的塑性区的应应力力变化变化弹弹性区的性

4、区的应应力力变化变化R-R-塑性区半径塑性区半径c cu u-土的不排水强度土的不排水强度-离桩心距离离桩心距离塑塑性性区区边边界界上上径径向向位位移移、塑塑性性区区半半径径及及桩桩土界面的土界面的挤压挤压力力P Pu u-桩桩土土界界面面径径向向挤挤压压应应力力c cu u-土的不排水强度土的不排水强度u up p-塑塑性性区区边边界界上上的的径径向向位移位移E-E-土的弹性模量土的弹性模量-土的泊松比土的泊松比(2)(2)强强扰动扰动区的范区的范围围当当土土体体确确定定后后，土土的的力力学学指指标标E E、c c、不不变变，塑塑性性区区半半径与小孔径与小孔直径直径呈呈线线性关系性关系由由图

5、图可可知知，当当土土体体的的泊泊松松比比一一定定时时，R/dR/d值值随随着着土土体体强强度度指指标标c c、的的增增大大而而逐逐渐渐减减小小，R/dR/d值值随随着着土土体体弹弹性性模模量量的的增大而逐增大而逐渐渐增大增大1.2 1.2 沉桩挤土效用的数值模拟沉桩挤土效用的数值模拟沉桩向深、大方向发展，推动沉桩问题的数值分析方法沉桩向深、大方向发展，推动沉桩问题的数值分析方法正日趋完善正日趋完善采用一些大型土木工程数值分析软件（采用一些大型土木工程数值分析软件（ANSYS、FLAC软件），对沉桩挤土及稳定性进行数值模型模拟软件），对沉桩挤土及稳定性进行数值模型模拟1.3 1.3 沉沉桩对桩对

6、周周围环围环境的影响境的影响(1)(1)噪音的影响噪音的影响打打桩桩时时柴柴油油锤锤产产生生的的噪噪音音可可高高达达120dB120dB以以上上，一一根根长长桩桩至至少少要要锤锤击击几几百百次次乃乃至至几几千千次次。这这对对附附近近的的学学校校、医医院院、居居民民、机机关关等等都都具具有有一一定定的的干干扰扰作作用用，打打桩桩产产生生的的噪噪音音影响人影响人们们学学习习、工作和休息、工作和休息(2)(2)振振动动的影响的影响打打桩桩时时会会产产生生一一定定的的振振动动波波向向四四周周扩扩散散。振振动动对对人人来来说说，较较长长时时间间处处在在一一个个周周期期性性微微振振动动作作用用下下，会会感

7、感到到难难受受。特特别别是是住住在在木木结结构构房房屋屋内内的的居居民民，地地板板、家家具具都都会会不不停停地地摇摇晃，晃，对对年老有病的人影响尤大年老有病的人影响尤大在在通通常常情情况况下下，振振动动对对建建筑筑物物不不会会造造成成破破坏坏性性的的影影响响。点点振振源源，迅迅速速衰衰减减,精精密密机机床床、仪仪器器仪仪表表的的正正常常操操作作有有影影响响(3)(3)挤挤土效土效应应的影响的影响桩桩打打入入地地下下时时，桩桩身身将将置置换换同同体体积积的的土土。因因此此在在打打桩桩区区内内和和打打桩桩区区外外一一定定范范围围内内的的地地面面，会会发发生生坚坚向向和和水水平向的位移平向的位移大大

8、量量土土体体的的移移动动常常导导致致邻邻近近的的建建筑筑物物发发生生裂裂缝缝、道道路路路路面面损损坏坏、水水管管爆爆裂裂、煤煤气气泄泄漏漏、边边坡坡失失稳稳等等等等一一系系列事故列事故上海外白渡上海外白渡桥桥立剖面立剖面图图上海外白渡上海外白渡桥桥立剖面立剖面图图按按桩桩的的挤挤土效土效应应，桩桩可分可分为为u排排挤挤土土桩桩如如混混凝凝土土预预制制桩桩、木木桩桩等等；排排土土的的体体积积与与桩桩的的外外包包体体积积相等相等u非排非排挤挤土土桩桩排排挤挤土的体土的体积为积为零。如零。如钻钻孔灌注孔灌注桩桩、挖孔、挖孔桩桩等等u低排低排挤挤土土桩桩排排挤挤土土的的体体积积小小于于桩桩的的外外包包

9、体体积积，如如开开口口的的钢钢管管桩桩，工字工字钢桩钢桩等等减少减少桩挤桩挤土影响的措施土影响的措施(1)(1)预钻预钻孔取土打孔取土打桩桩先先在在打打桩桩的的位位置置上上用用螺螺旋旋钻钻钻钻成成一一直直径径不不大大于于桩桩径径2 23 3、深度不大于深度不大于桩长桩长2 23 3的孔，然后在孔位上打的孔，然后在孔位上打桩桩(2)(2)设设置防置防挤挤孔孔在在打打桩桩区区内内或或在在打打桩桩区区外外，打打设设若若干干个个出出土土的的孔孔。出出土土孔孔的数量可按的数量可按挤挤土平衡的原理估算土平衡的原理估算(3)(3)合理安排打合理安排打桩顺桩顺序和方向序和方向对对着建筑物打着建筑物打桩桩比背着

10、建筑物打比背着建筑物打桩桩的的挤挤土效土效应应要不利得多要不利得多(4)(4)控制打控制打桩桩速率速率打打桩桩速度越快，速度越快，挤挤土效土效应应越越显显著著(5)(5)设设置排水措施置排水措施促使由打促使由打桩挤压桩挤压引起的超孔隙水引起的超孔隙水应应力消散力消散(6)(6)其他其他如如设设置防振沟等等置防振沟等等加加强强施工施工过过程中打程中打桩对桩对周周围环围环境的影响境的影响监测监测2 2 基坑开挖造成地面移基坑开挖造成地面移动动或失或失稳稳随随着着经经济济建建设设的的发发展展，高高层层建建筑筑的的基基坑坑面面积积越越来来越越大大，深度也越来越深深度也越来越深l减少基坑开挖减少基坑开挖

11、对对周周围环围环境的影响境的影响要有合理的支要有合理的支护护体系及防渗措施体系及防渗措施需要挖土施工的密切配合需要挖土施工的密切配合建立行之有效的建立行之有效的监测监测系系统统2.1 2.1 深、大基坑工程及其深、大基坑工程及其环环境土工境土工问题问题（1 1）地表沉降与土）地表沉降与土层层位移位移墙墙体体弹弹性性变变位位基基坑坑卸卸载载回回弹弹、塑塑性性隆隆起起、降降水水不不当当引引起起的的管管涌涌、翻砂翻砂墙墙外土外土层层固固结结沉降沉降井点或深井降水井点或深井降水带带走土砂走土砂(也是一种地也是一种地层损层损失失)墙墙段接段接头处头处土砂漏失土砂漏失槽壁开挖，地槽壁开挖，地层层向槽内向槽

12、内变变形形（2 2）基坑变形控制的环保等级标准）基坑变形控制的环保等级标准（3 3）基坑施工的时空效应问题）基坑施工的时空效应问题l基坑施工稳定和变形基坑施工稳定和变形基坑土方每步开挖的空间尺寸基坑土方每步开挖的空间尺寸开挖顺序。采取支撑提前、快撑快挖的措施开挖顺序。采取支撑提前、快撑快挖的措施无支撑情况下，每步开挖土体的暴露时间无支撑情况下，每步开挖土体的暴露时间围护结构水平位移围护结构水平位移基坑抗隆起的稳定性基坑抗隆起的稳定性l基坑施工的时空效应基坑施工的时空效应谋求最大限度地调动、利用和发挥土体自身控制地层变谋求最大限度地调动、利用和发挥土体自身控制地层变形位移的潜力，以求保护工程周边

13、环境形位移的潜力，以求保护工程周边环境（4 4）地地铁车铁车站深大基坑的施工技站深大基坑的施工技术术要求要求撑后挖，留土堤撑后挖，留土堤对对支撑施加支撑施加设计轴设计轴力力(30(307070)的的预应预应力力每步开挖及支撑的每步开挖及支撑的时时限限t tr r24h24h坑坑内内井井点点降降水水以以固固结结土土体体、改改善善土土性性，减减少少土土的的流流变发变发展展（5 5）变变形形监监控控施工工况施工工况实实施情况跟踪施情况跟踪观观察察日夜不中断的日夜不中断的现场监测现场监测与与险险情及情及时预测时预测和和预报预报定量反定量反馈馈分析，信息化分析，信息化设计设计施工施工及及时时修改、修改、

14、调调整施工工整施工工艺艺参数参数及及时时提出、提出、检验检验、改、改进设计进设计施工技施工技术术措施措施苏州某基坑工程变形监测苏州某基坑工程变形监测监测频率及报警值监测频率及报警值 基坑的监测周期为基坑开挖开始时进场监测，地下室施工至基坑的监测周期为基坑开挖开始时进场监测，地下室施工至0.00m0.00m后结束监测后结束监测在基坑降水开挖期间，做到一日一测。在基坑降水开挖期间，做到一日一测。基坑监测频率至少每天一次，开挖时应每天基坑监测频率至少每天一次，开挖时应每天2 2次，如有异常应次，如有异常应加密频率加密频率根据建筑基坑工程监测技术规范，结合场地的规模及工程地根据建筑基坑工程监测技术规范

15、，结合场地的规模及工程地质水文地质条件，本工程的报警值确定如下：围护结构水平、质水文地质条件，本工程的报警值确定如下：围护结构水平、垂直位移大于垂直位移大于3mm/3mm/日或累计大于日或累计大于50mm50mm；坑外地下水位最大下；坑外地下水位最大下降率大于降率大于500mm500mm；管线水平、垂直位移大于；管线水平、垂直位移大于2mm/2mm/日或累计位移日或累计位移10 mm10 mm；周边地表沉降大于；周边地表沉降大于3 3/天或累计沉降大于天或累计沉降大于3030；周边；周边建筑物沉降变化速率大于建筑物沉降变化速率大于2 2/天或累计沉降大于天或累计沉降大于1010桩顶水平位移变化

16、图桩顶水平位移变化图地下管线水平位移变化图地下管线水平位移变化图CX7CX7水平位移水平位移 CX8CX8水平位移水平位移周边地表沉降周边地表沉降 周边建筑物沉降周边建筑物沉降（6 6）减少沉降的措施）减少沉降的措施采取采取刚刚度度较较大大的地下的地下连续结连续结构构分分层层分段开挖，并分段开挖，并设设置支撑置支撑基底土加固基底土加固坑外坑外注注浆浆加固加固增加增加维护结维护结构入土深度和构入土深度和墙墙外帷幕外帷幕尽量尽量缩缩短基坑施工短基坑施工时间时间降降水水时时，应应合合理理选选用用井井点点类类型型，优优选选滤滤网网，适适当当放放缓缓降水漏斗降水漏斗线线坡度，坡度，设设置隔水帷幕置隔水帷

17、幕在保在保护护区内区内设设置置回灌系回灌系统统尽量尽量减少降水次数减少降水次数（预预防流土、管涌）防流土、管涌）2.2 2.2 深基坑开挖深基坑开挖对临对临近地下管近地下管线线的影响的影响（1 1）地下管）地下管线线位移位移计计算算地地下下管管线线位位移移计计算算可可按按竖竖向向和和水水平平两两个个方方向向的的位位移移分分别别计计算算(2)(2)地下管地下管线竖线竖向位移向位移计计算算（3 3）地下管线水平位移方程）地下管线水平位移方程y(x)y(x)3 3 软软土隧道推土隧道推进时进时的地面移的地面移动动在在软软土土地地层层中中，地地铁铁、污污水水隧隧道道等等常常采采用用盾盾构构法法施施工工

18、。盾构在地下推盾构在地下推进时进时，地表会，地表会发发生不同程度的生不同程度的变变形形地地表表的的变变形形与与隧隧道道的的埋埋深深、盾盾构构的的直直径径、软软土土的的特特性性、盾构的盾构的施工方法施工方法、衬衬砌背面的砌背面的压浆压浆工工艺艺等因素有关等因素有关3.1 3.1 盾构掘盾构掘进进中的中的环环境境问题问题由于盾构掘进引起地层扰动，产生诸如土体由于盾构掘进引起地层扰动，产生诸如土体地表沉降地表沉降和和分层分层土体移动土体移动、土体应力土体应力、含水量含水量、孔隙水压力孔隙水压力、弹性弹性模量模量、泊松比泊松比、强度强度和和承载力承载力等物理力学参数的变化等物理力学参数的变化（1 1）

19、盾构在地下管网交叉、密集区段掘进施工）盾构在地下管网交叉、密集区段掘进施工（2 2）盾构穿越大楼群桩）盾构穿越大楼群桩（3 3）盾构通过不良地段（流塑性粉砂、富含沼气软弱夹层）掘）盾构通过不良地段（流塑性粉砂、富含沼气软弱夹层）掘 进施工进施工（4 4）盾构进、出工作井施工）盾构进、出工作井施工（5 5）盾构作业面因土压或泥水加压不平衡，导致涌泥、流沙）盾构作业面因土压或泥水加压不平衡，导致涌泥、流沙 。武警战士正用黄沙武警战士正用黄沙填堵凹陷的地面填堵凹陷的地面 2003 2003年年7 7月月2 2日凌日凌晨，上海地铁四号线晨，上海地铁四号线发生地面沉陷事故，发生地面沉陷事故，楼房倒塌，外

20、滩防汛楼房倒塌，外滩防汛墙被破坏墙被破坏3.2 3.2 盾构施工而土体扰动相关的课题盾构施工而土体扰动相关的课题盾构周边土体因开挖而卸荷变形盾构周边土体因开挖而卸荷变形盾构掘进时周边土体超孔隙水压力分布及其变化盾构掘进时周边土体超孔隙水压力分布及其变化盾构掘进时土体受施工扰动的变形地表沉降盾构掘进时土体受施工扰动的变形地表沉降受施工扰动土体力学性质的变异受施工扰动土体力学性质的变异盾构轴线上方地表中心沉降与土体受施工扰动范围的盾构轴线上方地表中心沉降与土体受施工扰动范围的关系关系地表沉降与施工条件的关系地表沉降与施工条件的关系3.3 3.3 盾构掘盾构掘进进引起的土体沉降机理引起的土体沉降机理

21、（1 1）水和泥）水和泥浆浆的的扰动扰动盾盾构构经经过过的的地地区区，可可能能引引起起地地下下水水含含量量和和紊紊流流运运动动状状态态的改的改变变泥泥水水盾盾构构的的大大量量泥泥浆浆外外排排回回灌灌，给给周周围围环环境境带带来来不不良良影响影响（2 2）对对不良土不良土层层的影响的影响盾盾构构法法施施工工刀刀盘盘的的切切削削旋旋转转振振动动引引起起饱饱和和砂砂土土或或砂砂质质粉土的部分液化粉土的部分液化含含砂砂土土颗颗粒粒的的泥泥水水不不断断沿沿衬衬砌砌管管片片接接缝缝渗渗入入，引引起起局局部土体坍塌部土体坍塌（3 3）周周围围土体土体应应力状力状态态的的变变化化l周周围围地地层变层变形的内在

22、原因形的内在原因土土体体的的初初始始应应力力状状态态发发生生变变化化，使使得得原原状状土土经经历历了了挤挤压压、剪切、扭曲等复杂的应力路径剪切、扭曲等复杂的应力路径3.4 3.4 盾构掘盾构掘进对进对土体的影响范土体的影响范围围R-R-塑性区外半径塑性区外半径aa隧道半径隧道半径pp扩张压力扩张压力D Dp p塑性变性区塑性变性区D De e弹性变性区弹性变性区4 4 抽汲地下水引起的地面沉降抽汲地下水引起的地面沉降4.1 4.1 地下水位上升引起的岩土工程问题地下水位上升引起的岩土工程问题（1 1）浅基础地基承载力降低）浅基础地基承载力降低无无论论是是粘粘性性土土还还是是砂砂性性土土其其承承

23、载载能能力力都都随随着着地地下下水水位位上上升而下降升而下降粘粘性性土土承承载载力力最最大大下下降降率率为为50%50%；砂砂性性土土承承载载力力最最大大下下降降率为率为70%70%（2）砂土地震液化加剧）砂土地震液化加剧随着地下水位上升，砂土抵抗砂土液化能力随之减弱随着地下水位上升，砂土抵抗砂土液化能力随之减弱砂土的敏感影响区（地下水位砂土的敏感影响区（地下水位2m）：随着土体含水量的）：随着土体含水量的提高而加大，随着上覆土层的浅化而加剧提高而加大，随着上覆土层的浅化而加剧（3）建筑物震陷加剧）建筑物震陷加剧对于粉细砂土：越疏松或初始剪应力越小，地下水位上对于粉细砂土：越疏松或初始剪应力越

24、小，地下水位上升对液化震陷影响越大升对液化震陷影响越大对于粘性土：地下水位上升既促使其饱和，又扩大其饱对于粘性土：地下水位上升既促使其饱和，又扩大其饱和范围，使本身的轻度较低，易发生塑性剪切破坏和范围，使本身的轻度较低，易发生塑性剪切破坏（4）土壤沼泽化、盐渍化）土壤沼泽化、盐渍化地下水位上升，地表过湿呈沼泽化或由于强烈蒸发浓缩地下水位上升，地表过湿呈沼泽化或由于强烈蒸发浓缩作用，使盐分在上部岩土层中积聚形成盐渍土作用，使盐分在上部岩土层中积聚形成盐渍土（5）岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良地质现象）岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良地质现象地下潜水位或河水上升时，岩土体浸润范围增大，浸

25、润地下潜水位或河水上升时，岩土体浸润范围增大，浸润程度加剧，岩土被水饱和、软化，降低了抗剪强度程度加剧，岩土被水饱和、软化，降低了抗剪强度（6）地下水位冻胀作用的影响）地下水位冻胀作用的影响冻结状态的岩土体具有较高强度和较低压缩性冻结状态的岩土体具有较高强度和较低压缩性当温度升高岩土体解冻后，其抗压和抗剪强度大大降低，当温度升高岩土体解冻后，其抗压和抗剪强度大大降低，压缩性增高，地基变形，建筑物失稳压缩性增高，地基变形，建筑物失稳（7）对建筑物的影响）对建筑物的影响地下水位在基础底面压缩层范围内上升时，水浸润、软地下水位在基础底面压缩层范围内上升时，水浸润、软化地基土，使其强度降低、压缩性增大

26、，建筑物产生较化地基土，使其强度降低、压缩性增大，建筑物产生较大的沉降变形大的沉降变形地下水位上升使建筑物基础上浮，建筑物失稳地下水位上升使建筑物基础上浮，建筑物失稳（8）对湿馅性黄土、崩解性岩土、盐渍土的影响）对湿馅性黄土、崩解性岩土、盐渍土的影响地下水位上升，增强水与岩土相互作用，导致岩土结构地下水位上升，增强水与岩土相互作用，导致岩土结构破坏，强度降低，压缩性增大破坏，强度降低，压缩性增大（9）膨胀性岩土产生胀缩变形）膨胀性岩土产生胀缩变形膨胀性岩土地区，地下水位变化频繁或变化幅度大时，膨胀性岩土地区，地下水位变化频繁或变化幅度大时，岩土的膨胀收缩变形幅度大，导致自身强度降低或岩土的膨胀

27、收缩变形幅度大，导致自身强度降低或消失，引起建筑物的破坏消失，引起建筑物的破坏4.2 4.2 抽汲地下水抽汲地下水产产生的生的环环境境问题问题地表塌陷地表塌陷地面沉降地面沉降海海(咸咸)水入侵水入侵地裂地裂缝缝的复活与的复活与产产生生地下水源枯竭，水地下水源枯竭，水质恶质恶化化（1 1）地表塌陷）地表塌陷地下水位降深增大，水动力条件急剧改变，水对土体的地下水位降深增大，水动力条件急剧改变，水对土体的潜蚀能力增强，地表塌陷的数量增多，规模增大潜蚀能力增强，地表塌陷的数量增多，规模增大水位降深小，地表塌陷坑的数量少，规模小水位降深小，地表塌陷坑的数量少，规模小当降深保持在基岩面以上且较稳定时，不易

28、产生塌陷当降深保持在基岩面以上且较稳定时，不易产生塌陷（2）地面沉降）地面沉降土层中孔隙水压力降低，颗粒间有效应力增加，地层压土层中孔隙水压力降低，颗粒间有效应力增加，地层压密超过一定限度时，表现出地面沉降密超过一定限度时，表现出地面沉降当抽水时，在抽水井周围形成降水漏斗，在降水漏斗范当抽水时，在抽水井周围形成降水漏斗，在降水漏斗范围内的土层将发生沉降围内的土层将发生沉降（3）海水入侵）海水入侵近海地区的潜水或承压含水层往往与海水相连，并保持近海地区的潜水或承压含水层往往与海水相连，并保持某种平衡某种平衡如果大量开采陆地地下淡水，引起大面积地下水位下降，如果大量开采陆地地下淡水，引起大面积地下

29、水位下降，从而引起海水入侵，使淡水水质变坏，加强水的腐蚀性从而引起海水入侵，使淡水水质变坏，加强水的腐蚀性（4）地裂缝的产生和复活）地裂缝的产生和复活地裂缝主要发生在河南、陕西、江苏、湖北、贵州、河地裂缝主要发生在河南、陕西、江苏、湖北、贵州、河北等省，多为北等省，多为地下水开采地下水开采、煤矿采空煤矿采空及及降雨降雨等因素造成等因素造成（5）地下水源枯竭与水质恶化）地下水源枯竭与水质恶化盲目开采地下水，当开采量大于补给量时，地下水资源盲目开采地下水，当开采量大于补给量时，地下水资源就会逐渐减少，以致枯竭就会逐渐减少，以致枯竭造成泉水断流、井水枯干，地下水中有害离子量增多，造成泉水断流、井水枯

30、干，地下水中有害离子量增多，矿化度增高矿化度增高（6）建筑物的影响）建筑物的影响（7）抽汲地下水出）抽汲地下水出现环现环境境问题问题的的现现状状据据最最新新统统计计(中中国国日日报报，20042004年年7 7月月2323日日)我我国国已已有有5050多多个个城市由于城市由于过过量的抽汲地下水造成量的抽汲地下水造成48655km48655km2 2的地面沉降的地面沉降4.3 4.3 人工回灌与地面回人工回灌与地面回弹弹（1 1）回灌）回灌对对地面沉降的影响地面沉降的影响抽抽汲汲地地下下水水导导致致地地面面沉沉降降，是是由由于于地地下下水水位位下下降降，导导致致孔孔隙隙水水压压力力降降低低，土土

31、中中有有效效应应力力增增加加，地地层层发发生生压压密密变变形形的外在表的外在表现现回回灌灌，则则有有利利于于稳稳定定地地下下水水位位，并并促促使使地地下下水水位位回回升升，使使土土中中孔孔隙隙水水压压力力增增大大，土土颗颗粒粒间间的的接接触触应应力力减减小小，土土层发层发生膨生膨胀胀，从而，从而导导致地面回致地面回弹弹可控制地面沉降可控制地面沉降l在地下水集中开采地区，如沪在地下水集中开采地区，如沪东东工工业业区区回灌前回灌前19591959年年1010月至月至19661966年年9 9月，地面累月，地面累计计下沉下沉0.50.51m1m回灌后回灌后19651965年年9 9月至月至19741

32、974年年9 9月，地面累月，地面累计计上升上升181836mm36mm同同一一时时期期，沪沪西西工工业业区区回回灌灌前前地地面面累累计计下下沉沉434359cm59cm，回灌后地面累回灌后地面累计计上升上升262644mm44mm（2）地面回）地面回弹弹模型的建立与求解模型的建立与求解相相对对于于含含水水层层(组组)的的抽抽水水压压密密过过程程而而言言，人人工工回回灌灌导导致致的的含含水水层层(组组)的的回回弹弹。(膨膨胀胀)过过程程是是完完全全弹弹性性的的，即即回回灌灌引引起起的的含含水水层层(组组)的的竖竖向向膨膨胀胀变变形形过过程程符符合合弹弹性性虎虎克克定律；定律；式中式中 (t)-

33、(t)-土骨架的土骨架的竖竖向膨向膨胀应变胀应变 S Se e(t)-(t)-地下水位回升地下水位回升值值5 5 采空区地面变形与地面塌陷采空区地面变形与地面塌陷由由于于地地下下开开采采强强度度和和广广度度的的扩扩大大，地地面面变变形形和和地地面面塌塌陷陷的危害不断加的危害不断加剧剧地地下下矿矿产产开开采采以以后后，采采空空区区上上方方的的覆覆盖盖岩岩层层和和地地表表失失去去平衡而平衡而发发生移生移动动和和变变形，形成一个凹陷盆地形，形成一个凹陷盆地山西省孝义市郝家寨煤矿采空区分类采空区分类l老采空区老采空区指建筑物兴建时，历史上已经采空的场地指建筑物兴建时，历史上已经采空的场地l现采空区现采

34、空区指建筑物兴建时，地下正在采掘的场地指建筑物兴建时，地下正在采掘的场地l未来采空区未来采空区指建筑物兴建时，地下贮存有工业价值的煤层或其他矿指建筑物兴建时，地下贮存有工业价值的煤层或其他矿藏藏建筑物与采空区关系建筑物与采空区关系建建筑筑物物遭遭受受釆釆空空区区地地表表移移动动损损坏坏的的程程度度与与建建筑筑物物所所处处的的位置和位置和地表地表变变形的性形的性质质及其大小有关及其大小有关经经验验表表明明，位位于于地地表表移移动动盆盆地地边边缘缘区区的的建建筑筑物物要要比比中中间间区不利得多区不利得多地地表表均均匀匀下下沉沉使使建建筑筑物物整整体体下下沉沉，对对建建筑筑物物本本身身影影响响较较小小，但但如如果果下下沉沉量量较较大大，地地下下水水位位又又较较浅浅时时，会会造造成成地地面面积积水水，不不但但影影响响使使用用，而而且且使使地地基基土土长长期期浸浸水水，强强度度降低，降低，严严重的可使建筑物倒塌重的可使建筑物倒塌The end