上海市地面沉降变形特征研究
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摘要
上海市地面沉降是伴随上海市经济发展而产生的一种环境地质问题，主要是由于开采地下水是引起的。作为国际商业大都市，上海市可持续发展的可能性是需要以上海的地质环境为基础的，因而，上海市地面沉降的发展状况将是影响和制约上海市经济发展的重要、甚至是根本因素。由于对上海地面沉降的一些前期研究成果，已成为我国其他地区研究和防治地面沉降的理论依据，因而，加强上海市地面沉降的研究，完善和提高现有的理论水平，将更有利于全国对地面沉降灾害的防治工作。
本文根据研究工作现存的一些问题，从以下几个方面进行研究：
1．考虑开采不同含水层对地面沉降的影响，提出深部含水层的开采比浅部含水层影响更大的新观点，认为开采深部含水层不能作为防治地面沉降的有效措施；
2．对上海地区的软粘土流变变形建立应力-应变本构模型，并利用数理统计原理对变形观测值进行回归分析，建立流变变形的回归方程，可以用于预测流变变形的发展；
3．研究地面沉降的发育特征，对上海市地面区域性沉降的原因进行分析，认为开采深层第四承压含水层是造成上海区域性沉降的原因；
4．根据地面沉降的特征，对上海市地面沉降进行灾害危险性评价，建立危险性分区体系，并对防治工程进行了评价，以便进行地面沉降灾害的防灾减灾工作。
The ground settlement of Shanghai is a geological environmental problem caused by the economic development, mainly by the exploring the underground water. As a one of the biggest international commercial city, the possibility of the continuable development of Shanghai depends on a good geological environment, so the existence of the ground settlement in Shanghai will be an important factor, which affects and restricts its economic developments. Due to the previous achievements, which have been used as a standard for studying, preventing and curing ground settlement in other areas, enhancing the study on the ground settlement of Shanghai, consummating and improving the existing theory will be helpful to the prevention and cure of the ground settlement hazard all over our country.
According to the current problems in this field, This paper will do some research on following aspects:
1. Taking the factor of ground settlement for exploring different ground water-bearing layers into account, a new viewpoint, the deep water-bearing exploration affects the ground settlement much more than the shallow, is put forward, and think that exploring the deep water-bearing layer can not be used as an efficient method to prevent and cure ground settlement.
2. Using mathematic and physical statistics and regression analysis of observed deformation data, stress-strain model for the rheological deformation of soft clay was established, and the regression equation for the rheological deformation was obtained. The model and regression equation can be used to predict the development of rheological deformation.
3. Based on the characteristics of development of the ground settlement and the analysis of the regional settlement in Shanghai, the exploring 4th deep water-bearing layer is considered as the key factor causing the regional ground settlement in Shanghai.
4. According to the characteristics of the ground settlement, the hazard caused by the ground settlement was evaluated, and partitioning system was established. Meanwhile, some preventing and curing projects were evaluated so that we can reduce the loss caused by ground settlement much lower.
本文根据研究工作现存的一些问题，从以下几个方面进行研究：
1．考虑开采不同含水层对地面沉降的影响，提出深部含水层的开采比浅部含水层影响更大的新观点，认为开采深部含水层不能作为防治地面沉降的有效措施；
2．对上海地区的软粘土流变变形建立应力-应变本构模型，并利用数理统计原理对变形观测值进行回归分析，建立流变变形的回归方程，可以用于预测流变变形的发展；
3．研究地面沉降的发育特征，对上海市地面区域性沉降的原因进行分析，认为开采深层第四承压含水层是造成上海区域性沉降的原因；
4．根据地面沉降的特征，对上海市地面沉降进行灾害危险性评价，建立危险性分区体系，并对防治工程进行了评价，以便进行地面沉降灾害的防灾减灾工作。
The ground settlement of Shanghai is a geological environmental problem caused by the economic development, mainly by the exploring the underground water. As a one of the biggest international commercial city, the possibility of the continuable development of Shanghai depends on a good geological environment, so the existence of the ground settlement in Shanghai will be an important factor, which affects and restricts its economic developments. Due to the previous achievements, which have been used as a standard for studying, preventing and curing ground settlement in other areas, enhancing the study on the ground settlement of Shanghai, consummating and improving the existing theory will be helpful to the prevention and cure of the ground settlement hazard all over our country.
According to the current problems in this field, This paper will do some research on following aspects:
1. Taking the factor of ground settlement for exploring different ground water-bearing layers into account, a new viewpoint, the deep water-bearing exploration affects the ground settlement much more than the shallow, is put forward, and think that exploring the deep water-bearing layer can not be used as an efficient method to prevent and cure ground settlement.
2. Using mathematic and physical statistics and regression analysis of observed deformation data, stress-strain model for the rheological deformation of soft clay was established, and the regression equation for the rheological deformation was obtained. The model and regression equation can be used to predict the development of rheological deformation.
3. Based on the characteristics of development of the ground settlement and the analysis of the regional settlement in Shanghai, the exploring 4th deep water-bearing layer is considered as the key factor causing the regional ground settlement in Shanghai.
4. According to the characteristics of the ground settlement, the hazard caused by the ground settlement was evaluated, and partitioning system was established. Meanwhile, some preventing and curing projects were evaluated so that we can reduce the loss caused by ground settlement much lower.
引文
[1] 上海市区域地质志，上海市地质矿产局，地质出版社，1988
[2] 跨世纪飞跃—上海新建设纵览，《跨世纪飞跃—上海新建设纵览》编辑委员会，中华人民共和国年鉴社，1998
[3] 环境工程地质概要，张杰坤，中国地质大学，1989年
[4] 二十一世纪初期中国地质环境态势与发展，中国地质矿产信息研究院，1994年
[5] 中国地质环境的基本特征及其对人类工程活动的制约，张倬元等，地质灾害与环境保护，1997年第1期
[6] 虞中悦，上海地区风暴潮灾害与对策，上海市防汛办公室，1998
[7] 国外地面沉降技术方法论文选译，上海市地质处，地质出版社，1981年
[8] 全国地质灾害地面变形学术讨论会论文集，中国地质灾害研究会地面变形专业委员会 1990年
[9] 第二届全国地质灾害与防治学术讨论会论文集，中国地质灾害研究会，1994年
[10] 上海市地面沉降勘察研究报告(1962～1976年)，上海市地质处，1979．2
[11] 上海市区及近郊区地面沉降勘察研究总结报告(1977～1985年)，上海市环境地质站，1987．12
[12] 上海市地面沉降勘察研究总结报告(1986～1900年)，上海市环境地质站，1991．10
[13] 论沿海地区减灾与发展，中国灾害防御协会，地震出版社，1991年
[14] 沧州市地面沉降初步预测，孙元，水文地质工程地质，1990年第5期
[15] 西安地面沉降与地裂缝关系的量化分析，赵其华、王兰生，地质灾害与环境保护，1994年第1期
[16] 沧州地下水开采与地面沉降关系的初探，任荣，地质灾害与防治，1992年第1期
[17] 苏锡常地区地面沉降灾害与经济损失分析，朱兴贤等，水文地质工程地质，1997年第三期
[18] 宁波地面沉降系统分析，郑铣鑫，水文地质工程地质，1991年第2期
[19] 上海市水准点沉降研究报告，上海市城建局测量总队，1959年
[20] 上海市区地面沉降水准测量总结报告(1962-1976)，上海市地质处，1978
[21] 抽水引起土体压密的初步试验研究，中国科学院力学研究所，1965
[22] 上海地区地貌第四纪地质遥感调查，上海市环境地质站，1991．4
[23] 上海市浦东新区、宝山区、杨浦区地下水资源开发区域规划地下水资源计算，上海市岩土地质研究院，1995．12
[24] 上海市县(区)区域水文地质调查地下水资源计算模型修正报告，上海市城市地质研究院，1998．11
[25] G.L.Berroldi,Where do we go from here:a new initiative for subsidence research in the United States,P35,AEG. GRA 1995 Annual Meeting, Oct. 28, 1995, Hyatt Regency，Sacramento.
[26] 水文工程地质与环境保护，晏同珍，中国地质大学出版社，1994年
[27] 海平面上升对海岸带环境的影响与危害及其防治对策，吴崇泽，灾害学，1994年第1期
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[30] 上海市第四系地层研究报告，上海市环境地质站，1988
[31] 上海市区域工程地质普查报告(1：10万)，上海市水文地质工程地质队，1989
[32] 中华人民共和国区域水文地质普查报告(上海幅、启东幅)，上海市水文地质工程地质队，1987
[33] 上海市水文地质普查总结报告(1：20万)，上海市水文地质工程地质队，1987．12
[34] 上海市水文地质图系，上海市环境地质站，1988．12
[35] 上海市地下水动态观测总结报告(1972)1978
[36] 上海地区含水层系统开发管理研究，地矿部岩溶地质研究所，上海市环境地质站，1995．12
[37] 地下水动力学，薛禹群等，地质出版社，1979年
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[41] ADVANCED SOIL MECHANICS Braja. M. Das Hemisphere Publishing Corporation 1983
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[50] A.P.E.M.Houtenbos, The quantification of subsidence due to gas-extraction in the Netherlands, Proceedings of the Sixth International Symposium on Land Subsidence
[51] P. Schutjens, C. van Dijk, F. Marcelis, S.Pruno, J.W. Martin and R. van den Oord, Compaction of a poorly consolidated quartz-rich reservoir sandston:experiments for the prognosis of compaction drive, Proceedings of the Sixth International Symposium on Land Subsidence
[52] 福州热水资源衰减与地面沉降，范锡朋，黄文森，水文地质工程地质，1995年第1期
[53] 京津唐地区地质灾害减灾防治实验研究，地矿部水文地质工程地质研究所，天津地质矿产局
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[55] L.Carbognin, G. Cecconi and V. Ardone, Interventions to safeguard the environment of the Venice Lagoon(Italy) against the effects of land elevatin loss, Proceedings of the Sixth International Symposium on Land Subsidence
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[57] 城市、海洋及海岸带建设中的重大工程地质问题，刘玉海，水文地质工程地质，1996年第4期
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[65] 陈晓平、陈书申，土力学与地基基础，武汉工业大学出版社，1997
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[73] 河北平原的地面沉降，陈绍绪，灾害学，1994年第1期
[74] 基坑降水引起的地面沉降之估算方法，吴永红等，工程勘察，1993年第4期
[75] 上海市重大市政工程及高大建筑物施工对地面沉降的影响研究，上海市城市地质研究院，1996
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[79] 上海市地图集，上海市地图编纂委员会，上海市科学技术出版社，1997．12
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[81] 二十一世纪初期中国地质环境态势与发展，中国地质矿产信息研究院，1994年
[82] 地下水与环境，沈继芳，高云福，中国地质大学出版社，1995年
[83] 京津唐地区水资源开发的环境效应及地质灾害分析，张业成、张梁，地质灾害与环境保护，1992年第1期
[84] 地质灾害灾情评估系统，金晓媚，水文地质工程地质，1998．4
[85] 地面沉降预测预警系统，张发明、刘玉海，水文地质工程地质，1996年第4期
[86] 上海气候年鉴(1981年，1983～1994年)，上海市气象局资料室
[87] 王勇、左华，上海市地面沉降的经济损失评估，自然灾害通报，1993．1
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[84] 地质灾害灾情评估系统，金晓媚，水文地质工程地质，1998．4
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