一、影响因素分析
能够引发地面沉降的因素包括人为因素和自然因素。德州市地面沉降人为因素包括工程因素和开采因素，自然因素为地质构造，而德州地面沉降产生的主要原因是深层地下水的超量开采。
1.工程因素
主要指由上部高层建筑附加荷载作用引发的地面沉降。该类沉降主要发生在表土层，即潜水面以上的部分，是人类工程活动的主要层次。根据工程勘察资料，区内表土层场地属中软土，Ⅲ类一般建筑场地。据建筑施工单位的测量数据，区内由一般建筑物引起的地面沉降量为2～3mm/a，相对区内每年20～50mm/a的沉降量速率可以忽略，另外对照区内多期墙角水准标石与一般水准标石测量数据，未有明显变化，说明区内工程因素不是区内产生地面沉降的主要原因。
2.开采因素
深层地下水开采因素对地面沉降的影响主要表现在水位降深和含水层岩性特征。
(1)水位的影响
区内自20世纪60年代开始开采深层地下水以来，地下水位埋深不断下降，水头不断降低，深层地下水一直处于超采状态。深层地下水降落漏斗中心与地面沉降中心位置一致，均处于国棉厂一带，且漏斗形态和扩展范围也基本相似。漏斗中心水位标高与地面标高随时间的变化曲线也基本相似。两者之间存在高度的相关性(表14-1)，由此我们可判定深层地下水的超量开采是区内地面沉降产生的一个主要因素。
(2)取水含水层岩性的影响
以沧州和德州地面沉降的对比为例。沧州位于河北省东部，与德州市毗邻，也因长期超量开采深层地下水导致超采漏斗和地面沉降。
沧州地面沉降出现于20世纪70年代初，至2001年30年间中心累计沉降量达2236mm，沉降速率100.45mm/a。德州地面沉降研究比较晚，1991～2000年中心累计沉降量为517mm，沉降速率为57mm/a，至2006年15年间中心累计沉降量为992mm，沉降速率为66.1mm/a。
3.构造因素
该区在大地构造上属于华北地台之辽冀台向斜之鲁西台背斜，是一个新构造运动相对稳定的区域，根据1951～1987年华北地区垂直形变速率图(图14-1)可知，由构造运动引起的地面下沉速率在2～3mm/a之间，因此区域构造及新构造运动不是区内地面沉降的主要因素。
表14-1 地面沉降与深层地下水水位相关性分析表
图14-1 华北地区垂直形变速率图(1951～1987年)
通过两地地质条件对比分析(表14-2)，确定引起两地地面沉降量差异的主要原因是深层地下水开采层的不同，沧州深层地下水主要开采层是第四系含水层，而德州主要开采新近系含水层。由于第四系地层形成时间短，固结系数较第三系大，先期固结压力小，所以在相同开采条件下，其沉降速率要大于德州。
二、形成机理分析
1.有效应力原理
有效应力原理是抽水引起土层压密的基本原理(图14-2)。
表14-2 沧州与德州地面沉降相关背景条件对比表
图14-2 抽水后有效应力变化图
图14-2中，P为土层的总应力，σ为抽水前的有效应力，μw为抽水前的孔隙水压力，抽水前上述诸压力处于平衡状态，即
山东省地质环境问题研究
抽水后随着水压力降了μf，土层中孔隙水压力随之下降，颗粒间浮托力减小，但由于抽水过程中土层的总压力基本保持不变，故此下降了的μf值即转化为有效应力增值。
山东省地质环境问题研究
大多数情况下，这种压密可认为是一维的，压密过程一般近似采用Terzaghi一维固结式。
2.地面沉降机理分析
地面沉降的实质是松散地层的压缩固结或压密，理论和实验均证明:在施加压力等同的情况下，粘性土的压缩变形量较砂性土大的多，且粘性土的压缩变形一般不具有可恢复性，即多属于塑性(永久)变形。在时间上存在滞后作用，也就是在压力取消后长时间内压缩变形仍继续发生。区内300～800m深度内地层结构以粘性土为主，砂性土仅占10%～15%左右。多年来，由于大量开采深层地下水，使地层内产生负压而压缩，从而造成地面沉降。对于抽取地下水引起的地面沉降，根据太沙基有效应力原理，当承压水头降低时，向上作用的水头压力也随之减小，使原土层中的压力平衡遭到破坏，含水层与粘性土层中的孔隙水大量外流，土体中的地下水渗出使其浮托力减小，有效应力增大，粘性土层进一步固结，土颗粒骨架中的孔隙压缩，对砂层而言则使砂层压密，从而引起地面沉降。因此，超量开采地下水造成承压含水层水位大幅度下降是产生地面沉降的外因，具有较大可压缩性的土层则是产生地面沉降的内因。以沉降中心内第三含水层水位标高和地面标高对比图可以看出，两者随时间的变化规律基本形似，水位下降引起地面沉降的产生(图14-3)。
图14-3 沉降漏斗中心水位标高与地面标高对比图
严格来说，一维固结理论不能直接用来解决因抽水而导致的沉降问题。然而，如果粗略估计，可采用一维固结理论的“太沙基一维固结理论”，根据德州地区工程地质特征，对其进行分层计算。沉降预算旨在反映地下水水位、开采量与地面沉降三者之间的数值关系，地面沉降预测是地下水数值模型和地面沉降量模型两部分的联立。
一、什么是地面沉降
地面沉降又称为地面下沉或地陷,它是在人类工程经济活动影响下,由于地下松散地层固结压缩,导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动(或工程地质现象)。
二、地面沉降能造成哪些危害
地面沉降会对地表或地下构筑物造成危害,在沿海地区还能引起海水入侵、港湾设施失效等不良后果,其危害主要有：
①毁坏建筑物和生产设施,不利于建设事业和资源开发。发生地面沉降的地区属于地层不稳定的地带,在进行城市建设和资源开发时,需要更多的建设投资,而且生产能力也受到限制。
②造成海水倒灌。地面沉降区多出现在沿海地带,地面沉降到接近海面时,会发生海水倒灌,使土壤和地下水盐碱化。
三、地面沉降有哪些类型
地面沉降有自然的地面沉降和人为的地面沉降。自然的地面沉降:一种是地表松散或半松散的沉积层在重力的作用下,由松散到细密的成岩过程;另一种是由于地质构造运动、地震等引起的地面沉降。人为的地面沉降主要是过量开采地下液体或气体,致使贮存这些液体、气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效应力相应增大,从而导致地层的压密。
我国出现地面沉降的城市较多。按发生地面沉降的地质环境可分为3种模式：
①现代冲积平原模式,例如,我国的几大平原。
②三角洲平原模式,尤其是在现代冲积三角洲平原地区,例如,长江三角洲就属于这种类型。常州、无锡、苏州、嘉兴、萧山的地面沉降均发生在这种地质环境中。
③断陷盆地模式,它又可分为近海式和内陆式两类。近海式指滨海平原,如宁波;内陆式为湖冲积平原,如西安市、大同市。
不同地质环境模式的地面沉降具有不同的规律和特点,在研究方法和预测模型方面也应有所不同。
另外,根据地面沉降发生的原因还可分为①构造沉降:由地壳沉降运动引起的地面下沉现象。
②抽汲地下水引起的地面沉降:由于过量抽汲地下水(或油、气)引起水位(或油、气压)下降,在欠固结或半固结土层分布区,土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象。
③采空沉降:因地下大面积开采石油、天然气,采空引起顶板岩(土)体下沉而造成的地面碟状洼地现象。
④抽汲卤水引起的地面沉降。
中国出现地面沉降的城市较多。我国已经陆续发现具有不同程度的区域性地面沉降的城市有30多座。可能还有一些城市虽已发生沉降,但因没有进行全国性全面的城市精密测量,所以不能给出沉降城市的准确数字。以下简要介绍几座地面沉降较严重的城市。
1)上海市。从1921年发现地面下沉开始,到1965年止,最大的累计沉降量已达2.63米,影响范围达400平方千米。有关部门采取了综合治理措施,采用人工回灌方法,使地下水位回升,地面部分回弹,市区地面沉降已基本上得到控制。从1966~1987年22年间,累计沉降量36.7毫米,年平均沉降量为1.7毫米。
2)天津市。从1959~1982年间最大累计沉降量为2.15米。
1982年测得市区的平均沉降速率为94毫米。目前,最大累计沉降量已达2.5米,沉降量100毫米以上的范围已达900平方千米。
3)北京市。自20世纪70年代以来,北京的地下水位平均每年下降1~2米,最严重的地区水位下降可达3~5米。地下水位的持续下降导致了地面沉降。有的地区(如东北部)沉降量590毫米。沉降总面积超过600平方千米。而北京城区面积仅440平方千米,所以,沉降范围已波及郊区。
4)西安市。地面沉降发现于1959年,1971年后随着过量开采地下水而逐渐加剧。
1972~1983年,最大累计沉降量777毫米,年平均沉降量30~70毫米的沉降中心有5处。
1983年后,西安市地面沉降趋于稳定发展,部分地区还有减缓的趋势。到1988年最大累计沉降量已达1.34米,沉降量100毫米的范围达200平方千米。
5)太原市。经1979年、1980年、1982年3次在市区600平方千米范围的测量,发现沉降量大于200毫米的面积有254平方千米,大于1000毫米的沉降区面积达7.1平方千米。最严重的是吴家堡,其次是小店。吴家堡水准点的累计沉降量:1980年是819毫米,1982年是1232毫米,到1987年累计沉降量达1380毫米。
此外,还有宁波市,常州市,苏州市,无锡市,嘉兴市,杭州市,台湾省的屏东、彰化、云林、嘉义、台中和台北等6个县(市),均发生了不同程度的地面沉降。
四、地面沉降发生的原因
产生地面沉降虽然与许多因素有关,但导致地面沉降灾害的主要原因是人类工程经济活动。人类工程经济活动的作用有两个方面:一是有可能加剧地面沉降;二是也能减缓地面沉降的速率与强度。人类活动加剧地面沉降,主要表现在以下几个方面：
①大量开采地下水、地下水溶性气体或石油等活动,已被公认为人类活动中造成大幅度、急剧地面沉降的最主要原因;②开采地下固体矿藏特别是沉积矿床,例如,煤矿、铁矿,将形成大面积的地下采空区,导致地面变形(下沉);③重大的工程建筑物对地基施加的静荷载,使地基土体发生变形;④即使是在低荷载的持续作用下,土体的蠕变也可引起地基土的缓慢变形。地面上的动荷载(振动作用)在一定条件下也将引起土体的压密变形。
五、地面沉降的观测和普查
地面沉降的观测主要是：
①对研究区的水准测量点定期进行测量;②对含水层地下水开采量(含回灌量)及地下水位进行长期观测;③室内试验和野外试验,包括常规试验、微观结构研究、高压固结、三轴剪切、长期流变、孔隙水压力消散、室内模型试验等,野外试验主要有抽水试验、口灌试验、静力触探等;④设立沉降标、孔隙水压力标和基岩标用以深入了解各上层和含水层的变形规律及地下水位动态变化规律。
房屋地基下沉的后果
如果房子地基下沉，房子会从第1层开始往上裂，并且第1层的裂口是最大的，越往上裂口会越小。地基下沉的后果还是比较严重的，容易影响房子的质量。
♂ 地基下沉的原因房屋地基之所以会出现下沉的情况，是有很多原因导致的，第1个原因可能是因为地基在建造的时候没有进行加固，第2个原因可能是因为地基使用的土质比较松软，第3个原因可能是建筑物的重量比较重，超过了地基承载的重力。现在很多房地产开发商为了节约成本，打的地基并不是特别的深，那么时间长了就会出现地基下沉。
房屋地基的加固为了避免房屋地基下沉的情况，建造房屋时需要对地基进行加固。农村人在建房子的时候，会在地基上面耗费大量的时间，而且打的地基也会比较深，这种情况下房子的质量才会更加的好，而且后期也不会出现地基下沉的状况。
分享到更多地面沉降的原因有两种，一种是地质原因，另一种是人为原因造成的。一、地面沉降的地质原因从地质因素看,自然界发生的地面沉降大致有下列三种原因:(1)地表松散地层或半松散地层等在重力作用下,在松散层变成致密的、坚硬或半坚硬岩层时,地面会因地层厚度的变小而发生沉降。
（2）因地质构造作用导致地面凹陷而发生沉降。
（3）地震导致地面沉降。
二、地面沉降的人为原因地面沉降现象与人类活动密切相关。现在我们研究地面沉降的原因时,不难发现,人为因素已大大超过了自然因素。尤其是近几十年来,人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等地下资源,使贮存这些固体、液体和气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效应力增大,从而导致地层的压密。直接导致了今天全球范围内的地面沉降。人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。地面沉降主要由抽水作用形成,但又与软土层的厚度、地壳下沉,以及高层建筑等因素密切相关。薛禹群认为,造成我国地面沉降的成因,主要是地下水的长期超量开采,同时,第四纪以来的的活动断裂和构造沉降,加剧了这一灾害的发生和危害。
地基沉降的原因是由于地质条件、地下水位变化、地下工程施工等原因引起。
土壤本身的特性和组分会导致其在受到外力作用下发生压缩和沉降。例如，粘性土壤在受到荷载时会发生挤压和压缩，导致地基下沉。
土壤中的水分含量的变化也会引起地基沉降。当土壤中的含水量发生变化时，土壤体积会发生膨胀或收缩，从而导致地基下沉。例如，当土壤过度干燥时，土壤会收缩，导致地基沉降；而过度湿润时，土壤会膨胀，也会引起地基沉降。
地下水位的变化也是地基沉降的重要原因之一。当地下水位下降时，土壤中的孔隙水会被抽出，导致土壤体积减小，从而引起地基下沉。地下开采和挖掘活动也会引起地基沉降。例如，在开采矿井或挖掘地铁隧道时，土壤的支撑力会减弱，导致地基下沉。
需要注意的是，地基沉降是一个复杂的问题，其原因可能是单一的，也可能是多种因素综合作用的结果。在建筑和基础工程中，需要进行详细的地质勘察和工程设计，以减少地基沉降对建筑物和结构物的影响。
地基沉降的注意事项
1、观察和监测：对于已知存在地基沉降风险的区域或建筑物，应定期进行观察和监测。通过测量地面沉降情况，及时发现和评估沉降的程度和速度。
2、建筑物设计：在设计建筑物时，应充分考虑地基沉降的可能性。采取适当的地基处理措施，如加固地基、选择合适的基础形式等，以减少地基沉降对建筑物的影响。
3、定期维护：定期检查和维护建筑物的地基和基础设施，包括检查墙体、地板、地下管道等结构的变形和裂缝情况。如发现地基沉降导致的损坏或变形，应及时采取修复措施。
4、稳定地下水位：地下水位的变化可能会导致地基沉降。因此，在地基沉降风险区域，应采取措施稳定地下水位，如合理排水、控制建筑物附近地下水的开采等。
5、避免过度开采：在地基沉降风险区域，应避免过度开采地下资源，以减少地下水位的降低和地基沉降的可能性。
6、密切关注周边环境：密切关注周边环境的变化，如道路、管道施工等对地基沉降的影响。如发现异常情况，及时采取措施避免或减轻地基沉降的风险。
一、什么是地面沉降
地面沉降又称为地面下沉或地陷,它是在人类工程经济活动影响下,由于地下松散地层固结压缩,导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动(或工程地质现象)。
二、地面沉降能造成哪些危害
地面沉降会对地表或地下构筑物造成危害,在沿海地区还能引起海水入侵、港湾设施失效等不良后果,其危害主要有：
①毁坏建筑物和生产设施,不利于建设事业和资源开发。发生地面沉降的地区属于地层不稳定的地带,在进行城市建设和资源开发时,需要更多的建设投资,而且生产能力也受到限制。
②造成海水倒灌。地面沉降区多出现在沿海地带,地面沉降到接近海面时,会发生海水倒灌,使土壤和地下水盐碱化。
三、地面沉降有哪些类型
地面沉降有自然的地面沉降和人为的地面沉降。自然的地面沉降:一种是地表松散或半松散的沉积层在重力的作用下,由松散到细密的成岩过程;另一种是由于地质构造运动、地震等引起的地面沉降。人为的地面沉降主要是过量开采地下液体或气体,致使贮存这些液体、气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效应力相应增大,从而导致地层的压密。
我国出现地面沉降的城市较多。按发生地面沉降的地质环境可分为3种模式：
①现代冲积平原模式,例如,我国的几大平原。
②三角洲平原模式,尤其是在现代冲积三角洲平原地区,例如,长江三角洲就属于这种类型。常州、无锡、苏州、嘉兴、萧山的地面沉降均发生在这种地质环境中。
③断陷盆地模式,它又可分为近海式和内陆式两类。近海式指滨海平原,如宁波;内陆式为湖冲积平原,如西安市、大同市。
不同地质环境模式的地面沉降具有不同的规律和特点,在研究方法和预测模型方面也应有所不同。
另外,根据地面沉降发生的原因还可分为①构造沉降:由地壳沉降运动引起的地面下沉现象。
②抽汲地下水引起的地面沉降:由于过量抽汲地下水(或油、气)引起水位(或油、气压)下降,在欠固结或半固结土层分布区,土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象。
③采空沉降:因地下大面积开采石油、天然气,采空引起顶板岩(土)体下沉而造成的地面碟状洼地现象。
④抽汲卤水引起的地面沉降。
中国出现地面沉降的城市较多。我国已经陆续发现具有不同程度的区域性地面沉降的城市有30多座。可能还有一些城市虽已发生沉降,但因没有进行全国性全面的城市精密测量,所以不能给出沉降城市的准确数字。以下简要介绍几座地面沉降较严重的城市。
1)上海市。从1921年发现地面下沉开始,到1965年止,最大的累计沉降量已达2.63米,影响范围达400平方千米。有关部门采取了综合治理措施,采用人工回灌方法,使地下水位回升,地面部分回弹,市区地面沉降已基本上得到控制。从1966~1987年22年间,累计沉降量36.7毫米,年平均沉降量为1.7毫米。
2)天津市。从1959~1982年间最大累计沉降量为2.15米。
1982年测得市区的平均沉降速率为94毫米。目前,最大累计沉降量已达2.5米,沉降量100毫米以上的范围已达900平方千米。
3)北京市。自20世纪70年代以来,北京的地下水位平均每年下降1~2米,最严重的地区水位下降可达3~5米。地下水位的持续下降导致了地面沉降。有的地区(如东北部)沉降量590毫米。沉降总面积超过600平方千米。而北京城区面积仅440平方千米,所以,沉降范围已波及郊区。
4)西安市。地面沉降发现于1959年,1971年后随着过量开采地下水而逐渐加剧。
1972~1983年,最大累计沉降量777毫米,年平均沉降量30~70毫米的沉降中心有5处。
1983年后,西安市地面沉降趋于稳定发展,部分地区还有减缓的趋势。到1988年最大累计沉降量已达1.34米,沉降量100毫米的范围达200平方千米。
5)太原市。经1979年、1980年、1982年3次在市区600平方千米范围的测量,发现沉降量大于200毫米的面积有254平方千米,大于1000毫米的沉降区面积达7.1平方千米。最严重的是吴家堡,其次是小店。吴家堡水准点的累计沉降量:1980年是819毫米,1982年是1232毫米,到1987年累计沉降量达1380毫米。
此外,还有宁波市,常州市,苏州市,无锡市,嘉兴市,杭州市,台湾省的屏东、彰化、云林、嘉义、台中和台北等6个县(市),均发生了不同程度的地面沉降。
四、地面沉降发生的原因
产生地面沉降虽然与许多因素有关,但导致地面沉降灾害的主要原因是人类工程经济活动。人类工程经济活动的作用有两个方面:一是有可能加剧地面沉降;二是也能减缓地面沉降的速率与强度。人类活动加剧地面沉降,主要表现在以下几个方面：
①大量开采地下水、地下水溶性气体或石油等活动,已被公认为人类活动中造成大幅度、急剧地面沉降的最主要原因;②开采地下固体矿藏特别是沉积矿床,例如,煤矿、铁矿,将形成大面积的地下采空区,导致地面变形(下沉);③重大的工程建筑物对地基施加的静荷载,使地基土体发生变形;④即使是在低荷载的持续作用下,土体的蠕变也可引起地基土的缓慢变形。地面上的动荷载(振动作用)在一定条件下也将引起土体的压密变形。
五、地面沉降的观测和普查
地面沉降的观测主要是：
①对研究区的水准测量点定期进行测量;②对含水层地下水开采量(含回灌量)及地下水位进行长期观测;③室内试验和野外试验,包括常规试验、微观结构研究、高压固结、三轴剪切、长期流变、孔隙水压力消散、室内模型试验等,野外试验主要有抽水试验、口灌试验、静力触探等;④设立沉降标、孔隙水压力标和基岩标用以深入了解各上层和含水层的变形规律及地下水位动态变化规律。
产生地面沉降虽然与许多因素有关，但导致地面沉降灾害的主要原因是人类工程经济活动。人类工程经济活动的作用有两个方面:一是有可能加剧地面沉降;二是也能减缓地面沉降的速率与强度。人类活动加剧地面沉降，主要表现在以下几个方面：
①大量开采地下水、地下水溶性气体或石油等活动，已被公认为人类活动中造成大幅度、急剧地面沉降的最主要原因;②开采地下固体矿藏特别是沉积矿床，例如，煤矿、铁矿，将形成大面积的地下采空区，导致地面变形(下沉);③重大的工程建筑物对地基施加的静荷载，使地基土体发生变形;④即使是在低荷载的持续作用下，土体的蠕变也可引起地基土的缓慢变形。地面上的动荷载(振动作用)在一定条件下也将引起土体的压密变形。
大面积的地面下沉现象。造成地面沉降的自然因素是地壳的构造运动和地表土壤的自然压实；人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。不同地质环境模式的地面沉降具有不同的规律和特点，在研究方法和预测模型方面也应有所不同。
另外，根据地面沉降发生的原因还可分为：（1）抽汲地下水引起的地面沉降；（2）采掘固体矿产引起的地面沉降；（3）开采石油、天然气引起的地面沉降；（4）抽汲卤水引起的地面沉降；（5）地面下施工如地铁施工引起的地面沉降。
地面下沉和地板翘起是在房屋使用过程中常见的问题。这些问题通常由以下因素引起：
1.地基不稳定：房屋建造时，如果地基不够扎实，长期使用就容易导致地基出现下沉和不平整的问题，进而导致地面下沉和地板翘起。
2.水分问题：地下水位高或者附近有水源，会导致房屋地面不断地吸收水分，长时间湿润会导致地板材料膨胀或者变形，进而引起地板翘起等问题。
3.环境湿度：在潮湿的环境中，地板表面的水分会明显增加，长期处于这种环境中的地板会变形或者扭曲，导致地板翘起等问题。
4.质量问题：如果地板材料品质不好或者安装不当，也可能导致地板翘起和地面下沉等问题。
5.超载问题：如果房屋内的物品当量过重或者分布不均匀，也可能导致地面下沉和地板翘起等问题。
为了避免以上问题的出现，我们可以根据以下建议进行预防：
1.在装修房屋前，要请专业人员对房屋的地基进行检测并做好防水处理。
2.在地面铺设地板时，要选用高品质的地板材料，并请专业人员进行安装，保证地板安装质量。
3.在平时维护房屋时，要注意保持房屋内外的干燥环境。
4.在摆放家具时，要遵守合理布局的原则，以免超载导致地面下沉和地板翘起。
总之，地面下沉和地板翘起是常见的房屋问题，为了避免这些问题的出现，我们需要做好房屋的检测、防水处理和日常维护工作。
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