理论教育 人工降低地下水位引起的地质塌陷问题

人工降低地下水位引起的地质塌陷问题

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:人工降低地下水位引起的塌陷,主要指矿坑疏干排水引起的塌陷和供水(抽水)引起的塌陷。目前以人工回灌控制地面沉降在上海收到了较好的环境效益。②塌陷与降落漏斗的关系塌陷区的位置多居于降落漏斗之中,其范围小于降落漏斗区。④塌陷与径流方向的关系由于主要径流方向上地下水来源丰富,水的流速大,地下水对全体的潜蚀作用强,所以在径流方向上易产生塌陷。

人工降低地下水位引起的地质塌陷问题

人工降低地下水位引起的塌陷,主要指矿坑疏干排水引起的塌陷和供水(抽水)引起的塌陷(slump)。

世界上许多地方存在着地面塌陷问题。世界上十多个最大的海滨城市,包括威尼斯、东京、曼谷上海达喀尔、墨西哥城、休斯敦和新奥尔良都在大幅度沉降,有的甚至每年达30 cm。由于这些城市大多建在软土上,这种沉降已持续了几个世纪,但近些年伴随着迅猛的都市化、地下水的过分开采,这一问题开始严重起来。

泰国首都曼谷是东南亚一个拥有6百万人口的城市。曼谷及附近表层是厚5~20 m的全新世黏土,下面是第四纪和第三纪冲积沉积层,厚度变化较大,最厚可达几千米。150 m深度范围内有3个含水层:40 m,100 m和120 m,这是该城主要的水源,每天要从这些含水层中抽取1百多万吨的水。黏土层下的一层较浅的含水层已被抽干,结果是该城以每年平均5~10 cm的速率在沉降,曼谷其海拔只有1.0~1.5 m,由于地面沉陷,每年总要有几个月遭受水泛。

在我国一些沿海城市如上海、天津宁波湛江等由于高压缩性软黏土的广泛存在和地下水开采活动致使这些地区地面产生沉降,这些地区地面沉降已经构成了当地最严重的环境地质问题(表5.10)。早自1930年,天津一些水准点下沉,1966年大漏斗形成,目前最大沉降量超过2 m者有3个中心。沉降高速和沉降影响范围快速扩展为其重要特点。1977年沉降大于1 m的地区仅42 km2,1981年发展到135 km2以上。温州、广州、汕头等沿海城市地面沉降目前尚不明显,但是地面沉降的地质环境是长期存在的,因此,对开采地下水必须加以控制。因其会导致建筑物地基下沉,还可能导致海水入侵,甚至吞没城市。以宁波市为例,先后于1976年和1979年受风暴潮袭击,海水侵入到码头、工厂和居民住宅区,造成工厂、学校关闭。地方政府不得不拨款超百万元加高防水围墙。为了减轻由于地面沉降给城市地质环境造成更大的危害,几乎所有已发生沉降的城市都制定了地下水管理法令,同时开展与此有关的研究(包括系统监测)。目前以人工回灌控制地面沉降在上海收到了较好的环境效益。值得注意的是回灌水是否会污染深部含水层中的好水质量。

表5.10

(1)塌陷的分布规律

1)塌陷的分布规律

塌陷的分布受岩溶发育规律、发育程度的制约,同时与地质构造、地形地貌、土层厚度等有关。

①塌陷多分布在断裂带及褶皱轴部;

②塌陷多分布在溶蚀洼地等地形低洼处;

③塌陷多分布在河床两侧;

④塌陷多分布在土层较薄且土颗粒较粗的地段。

2)塌陷与水力作用的关系(www.daowen.com)

①塌陷与水位降深的关系 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,不易产生塌陷;降深增大,水动力条件急剧改变,水对全体的潜蚀能力增强,地表塌陷坑的数量增多、规模增大。

②塌陷与降落漏斗的关系 塌陷区的位置多居于降落漏斗之中,其范围小于降落漏斗区。

③塌陷与水力坡度、流速的关系 研究资料显示,水力坡度小于3%,流速小于0.000 5 m/s的地段,处于相对稳定状态;水力坡度大于3%,流速大于0.000 5 m/s,地面开始产生变形;当水力坡度大于5%,流速大于0.000 5 m/s,地面产生塌陷。

④塌陷与径流方向的关系 由于主要径流方向上地下水来源丰富,水的流速大,地下水对全体的潜蚀作用强,所以在径流方向上易产生塌陷。

(2)在塌陷区建筑时应注意的问题

①建筑场地应选择在地势较高的地段;

②建筑场地应选择在地下水最高水位低于基岩面的地段;

③建筑场地应与抽、排水点有一定距离,建筑物应设置在降落漏斗半径之外。

(3)塌陷的处理方法

对塌陷坑一般进行回填处理,回填方法有:

①对影响建筑设施或大量充水的塌陷坑,应根据具体情况进行特殊处理,一般是清理至基岩,封住溶洞口,再填土石。

②对不易积水地段的塌陷坑,当没有基岩出露时,采用黏土回填夯实,高出地面0.3~0.5 m;当有基岩出露并见溶洞口时,可先用大块石堵塞洞口,再用黏土压实。

③对河床地段的塌陷坑,若数量少,也可采用上述方法进行回填,若数量多时,应根据具体情况考虑对河流采取局部改道的方法处理。

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