上海地面沉降防治分区管控方法研究

随着上海地面沉降由缓慢沉降阶段进入到微量沉降阶段,地面沉降防治管理进入了分区管控的新时期。结合当前地面沉降发育特征和主要影响因素分析,通过地面沉降防治管理区划,从区域地面沉降分区管控、地下水资源开发利用综合管理、工程性地面沉降防治等方面研究了地面沉降防治分区管控方法,为地面沉降防治管理提供科学依据。

考虑不可控因素下的地面沉降防治区划研究

在上海微量沉降和城市设防极高要求的今后一段时期内,海平面上升、基底沉降、欠固结土沉降等不可控因素是地面沉降防治必须要考虑的问题。文章从城市排涝角度研究估算了上海今后最大允许相对沉降量、各不可控因素引发的地面沉降量及有效地面沉降容量。以此为依据,在上海地面沉降三级管控分区的总体框架下,结合城市总体规划,进行了2016-2040年地面沉降防治区划划分,并综合确定各分区地面沉降管控指标,可以为地面沉降防治的精细化管理提供技术依据。

海平面上升影响下的上海地面沉降防治策略

本文将海平面上升作为上海地面沉降防治策略研究的一个考虑因素,主要通过分析对比黄浦江外滩防汛墙沉降监测结果与工程沿线区域地面沉降监测结果,以及海平面上升对防汛墙防御能力的影响,得到区域地面沉降对防汛墙沉降作用明显、地面沉降叠加了海平面上升因素将进一步降低城市防洪(潮)排涝能力。在此基础上,提出了考虑海平面上升因素下的未来地面沉降防治策略,包括重大市政工程地面沉降监测预警机制建设、实施地面沉降分区管控、加强地下水资源开发利用管理、建立完善地面沉降监测网络等。

超深基坑减压降水引发地面沉降的估算及其影响因素分析

为了深入认识厚层软土地区超深基坑减压降水引发地面沉降的过程,并为地面沉降防治及基坑工程安全提供技术参考,以上海地区为例,从工程水文地质特性、影响因素、综合分区、沉降估算等方面开展了前瞻性研究.超深基坑减压降水需求估算结果表明,超深基坑减压降水将会涉及更多、更深的承压含水层;在分析总结超深基坑减压降水引发地面沉降的主要影响因素的基础上,进行了综合分区研究;基于数值计算和多元回归分析,提出了距基坑3倍开挖深度处降水目标含水层水位降深值及地面沉降量计算公式,并以上海某在建典型超深基坑工程为例进行了验算应用探讨.

上海地面沉降监测技术应用实践

地面沉降是全世界平原地区最主要和最突出的地质灾害之一,直接威胁着城市生态环境和重大基础设施安全,而沉降监测是地面沉降灾害防治中非常重要的一个环节。上海经过五十多年的探索与实践,已形成了较为系统的地面沉降监测网络。本文分析了国际地面沉降监测技术的应用现状,总结了上海市地面沉降监测网络建设概况与新技术的应用,分析了地面沉降监测技术的发展趋势,可为国内外地面沉降监测网络建设的发展提供借鉴与指导。

国际地面沉降与城市安全研究动态——第一届国际城市地质学术研讨会综述

"第一届国际城市地质学术研讨会"2017年4月在上海召开,国内外百余位专家学者出席。本届会议主题为"地面沉降与城市安全",聚焦国内外城市化发展进程中遇到的突出环境地质问题。结合本次会议的大会报告和研讨内容,综述国内外地面沉降防治与城市安全保障的研究动态及关注焦点,为国内外地面沉降的调查和研究工作提供借鉴与参考。

深基坑减压降水地面沉降控制综合分区方法研究

深基坑工程减压降水引发的显著地面沉降问题已经成为当前城市安全和可持续发展的重要制约因素。以上海为代表的滨海平原地区,工程水文地质条件复杂,地面沉降易发。基于不同地层组合和深基坑工程特性分析,探索了深基坑减压降水引发的地面沉降控制分区方法研究,研究成果可为深基坑减压降水地面沉降防治提供基础依据和技术路径。

基于地面沉降控制的基坑围护与工程降水一体化设计方法与应用

以深基坑为代表的地下空间开发已成为巨厚松散层沉积区地面沉降的重要因素,显著的不均匀沉降直接影响着重大市政工程设施的运营安全。本文聚焦深基坑减压降水引发的不均匀地面沉降问题,提出了基于地面沉降控制的基坑围护与工程降水一体化设计方法,以上海某在建地铁车站基坑为例,从止水帷幕深度优化设计、减压降水过程优化控制、地面沉降综合监测及浅层地下水人工回灌等方面开展了示范应用探索,取得了较好的地面沉降控制效果,可为深基坑减压降水地面沉降控制提供解决方案。

滨海地区深基坑减压降水地面沉降研究成果及应用——以上海市为例

针对地下空间开发中深基坑减压降水地面沉降发育特征、沉降机制及防治对策等研究进展,以上海市为例,总结了近年来滨海地区深基坑减压降水地面沉降研究取得的主要成果。建立了深基坑减压降水地面沉降防治综合分区方法,探索了深基坑减压降水地面沉降防治原型试验设计方法,掌握了上海市浅部承压含水层深基坑减压降水地面沉降规律,提出了深基坑减压降水地面沉降-地下水位双控模式及控制指标,提出了深基坑减压降水地面沉降防治措施,构建了深基坑减压降水地面沉降管控体系。这些研究成果在特大型城市安全管理、重大市政工程建设及运营服务中得到应用,对同类地区地面沉降研究和防治工作具有借鉴意义。

上海市沿江沿海地区地面沉降特征及危险性评价

本文对上海市沿江沿海地区的地面沉降特征、现状及成因开展分析总结,并在Mapgis的技术支持下,采用模糊数学层次分析法和相应的指标体系,对上海市沿江沿海地区地面沉降危险性进行了评价。取得的评价成果可为区域防灾减灾工作和社会经济可持续发展提供技术支撑。

上海市地面沉降监测技术适宜性评价研究

经过几十年的地面沉降防治研究,上海市的地面沉降得到了有效控制,这其中地面沉降监测技术发挥了重要作用。本文将重点介绍上海市地面沉降实践中所应用到的监测技术,在对其进行比较分析的基础上,对各种地面沉降监测技术的应用适宜性进行了评价。

地面沉降模型的参数全局敏感性

为了提高地面沉降模型(COMPAC模型)参数自动校正(或反演)的效率,降低不确定性,使用Sobol'全局敏感性分析方法,以静态和动态的方式分别计算上海市地面沉降模型中5个参数(弱透水层渗透系数、塑性贮水率、弹性贮水率、前期最低水位和含水层贮水率)的一阶、交互和总敏感度,讨论不同变形阶段和参数区间对敏感度计算结果的影响,得出以下结论. 1)含水层贮水率的敏感度较小,说明该参数对模拟结果的影响有限,该模型不能准确地反演该参数. 2)各参数敏感度在不同变形阶段存在明显的差异,在弹性变形阶段,土层变形量主要受弱透水层弹性贮水率的影响;塑性变形阶段变形量主要受弱透水层塑性贮水率、渗透系数和前期最低水位的影响,说明模型可在弹性变形和塑性变形2个阶段分别校正参数. 3)模型参数的交互敏感度较大,但通过分析观测数据,确定参数的合理区间,可以减小交互敏感度,即减小了"异参同效"性,降低了参数校正或反演的不确定性.

珠江三角洲平原区地面沉降影响因素分析

珠三角平原区地面沉降的成因机理较为复杂,本次研究范围为珠三角平原区中南部珠江口西部沿岸,亦是珠三角平原地面沉降重点区。本文从研究区水文地质、工程地质特征以及地面沉降分布状况、沉降类型、主要控制因素和发展规律入手,综合分析区内地面沉降调查监测资料,研究了地面沉降与各影响因子的关系,总结了产生沉降的主要因素有三个:一是软土厚度大,总厚度一般10~30 m,最厚达63.8 m;二是局部开采地下水,主要分布于广州市南沙区万顷沙镇和中山市大鳌镇、板芙镇、坦洲镇及珠海市金湾区红旗镇、斗门区白蕉镇、乾务镇等大面积水产养殖区,开发利用强度高区域约123.21 km^2,开发利用强度中等区域约111.97 km^2,开发利用强度低区域约73.70 km^2;三是上部荷载的影响,这类作用类型主要由上部建筑物荷载、大面积人工填土荷载及机械动荷载组成,主要位于城镇、工业园、乡村等建筑区和公路、桥梁、堤坝等线性工程周边,人工填土厚度最大达8.6 m。该项研究成果可为全面开展珠江三角洲地区地面沉降调查、监测和防治工作提供技术支持,也为地方经济建设规划决策、有效控制地面沉降和保护地质环境等提供地质科学依据。

上海陆域地区地下水采灌与地面沉降的时空特征

上海市地面沉降防治已有显著成效,但在空间格局上地表变形的不均匀性较显著,地面沉降防治管理进入了分区管控的新时期.为配合分区管控,利用长时间序列的水位、地下水开采、分层标三类监测数据,结合区域地面沉降模型,探讨地下水采灌与地面沉降的时空特征.上海市经历了两次长时间大范围的地下水开采,每次旋回分别经历开采量从增加到逐渐减少(甚至回灌)两个阶段.第一旋回的时段是1860-1971年,地下水开采于1963年达到年度最大净抽水量,开采集中在核心区的浅部土层,导致了较严重地面沉降.第二旋回的时段是1972年至今,地下水开采于1998年达到年度最大净抽水量,开采层位集中在第四承压含水层.从1998年至2005年,此层逐渐减少地下水开采,未大量回灌,但地下水位抬升显著,说明此层地下水补给条件良好. 2006-2011年间,各土层的压缩已经大幅减小,宝山、嘉定和核心区的深部土层均有回弹,浅部土层虽然没有抬升,但压缩速率较小,最大沉降速率处于浦东区,为2.61 mm·a-1.

珠三角平原区软土分布与地面沉降相关性分析

珠三角平原区地面沉降引发的问题日益突出、潜在危害巨大,给人民生命财产安全构成威胁,地面沉降成因机理值得研究。本文通过全面搜集地面沉降调查监测及岩土工程勘察与土工试验资料,统计了软土的物理力学性质和分布特征,分析了软土厚度与地面沉降速率关系,建立了回归方程,表明该区地面沉降与软土分布密切相关,且软土厚度与沉降速率呈幂函数关系。其可为珠三角平原区地面沉降防治提供技术参考。

人工回灌对地下水水质影响的室内模拟实验

人工回灌过程中的水岩相互作用机制较为复杂,目前有关评价人工回灌过程对地下水化学场影响范围和影响程度的研究还十分缺乏。以上海市某人工回灌试验场为例,采用室内模拟实验手段,对人工回灌过程中地下水主要溶质组分的变化趋势及其相关水岩反应进行分析。实验结果表明:回灌过程中,地下水的主要离子成分主要受混合作用、阳离子交换吸附作用及含水层矿物相(方解石、白云石、钾长石)溶解作用的影响;受回灌过程中地下厌氧环境向好氧环境发展的影响,含水介质中的As、Cr、Fe等元素存在溶出趋势,回灌后As-Fe元素的变化量表现出较好的相关性;随着回灌时间的增加,地下水水质的影响范围逐渐扩大,其水化学类型由初始的Cl-HCO3-Na型逐步向Cl-HCO3-Na-Ca型转变。

上海轨道交通沉降风险评估

轨道交通沉降的风险评估和监测预警研究对轨道交通安全和城市规划建设具有重要意义。文章从上海轨道交通运营的地质环境出发,在总结工程地质条件和区域地面沉降特征的基础上,以3条轨道交通线路为例,分析了这3条线路地铁隧道运营期间的沉降规律特征。通过分析影响地铁隧道沉降的各风险因素与沉降变形之间的关系特征,建立了包括地质条件、区域地面沉降、周边工程建设、轨道交通结构差异、轨道交通沉降特征在内的轨道交通沉降风险评估指标体系,并以此为基础对3条线路进行了沉降风险评估。

人工回灌条件下的水岩作用室内实验研究

人工回灌过程中所发生的水岩作用是影响含水层地下水环境质量的重要因素。本次采用室内实验技术对人工回灌过程中的水文地球化学作用和各主要离子的来源进行了分析。结果表明:人工回灌过程中地下水中的Na+不仅受混合作用的影响,还伴随有相应的阳离子交换反应和含Na矿物的溶解反应等,而且回灌过程对原始地下水中的Na+、Cl-有稀释作用;K+主要受到钾长石矿物溶解的影响;人工回灌过程中存在石膏、方解石等矿物组分溶解,并且介质中的含锰矿物和含铁矿物发生了溶解反应。

基于自动化监测技术的地铁沉降数据一致性分析

沉降监测是地铁安全监护的重要内容,通常采用人工精密水准测量与自动化静力水准系统。随着城市轨道交通网的日益扩展,自动化监测技术的应用更趋普遍。因两种方式的监测点布设于不同的隧道结构位置上等原因,使沉降数据有时存在差异。结合工程实际,分析了人工和自动化监测数据不一致的主要表现形式,并提出了相应的改进措施。

上海海堤沉降特征与驱动机制

上海是地面沉降较为严重的地区,持续的地面沉降使上海面临着风暴潮的潜在威胁。利用2009—2015年的海堤高程测量成果,对上海海堤沉降时空变化特征以及驱动因素进行分析,结果显示,上海海堤沉降呈现明显的时空分异性,7年来上海海堤沉降总体呈现了加剧-减缓-加剧的波动性,沉降岸段占比为87%,70%以上的岸段沉降与抬升的变化范围在20mm/a以内;沉降较为严重的地区发生在浦东机场外侧、南汇嘴以及奉贤部分岸段,宝山、金山部分岸段以及崇明南侧缓慢沉降;崇明西侧以及长兴岛地区发生一定量的抬升;上海海堤沉降驱动因素复杂,下伏地层的岩性控制了海堤沉降的空间格局,地下水位变化与海岸带开发活动则是导致沉降速率时间上波动的主因,海堤沉降空间差异性与海堤建设时间相关性不强。鉴于工程建设对周边海堤的显著影响,建议在工程建设前后对海堤沉降进行长期监测,对发生沉降大的区域及时采取加高措施,降低风暴潮风险。