地面沉降问题分析：人为因素及经济活动的影响

人类的经济活动主要包括大面积超量开采地下水、石油天然气，开采地下固体矿产资源（金属矿、煤、盐岩等），建筑物的静、动荷载或地面堆载，开发地下空间，等等。人类经济活动因素是诱发地面沉降的重要因素。国内外地面沉降的实例表明，抽取地下流体活动是引起地面沉降的最普遍和最主要的原因。世界上广泛存在因超量开采地下水资源而引发的地面沉降现象。例如，美国 80%的地面沉降是人类过量抽取地下水的结果，我国因过量抽取地下水而导致的地面沉降已遍及17 个省市，总沉降面积达7 万多平方千米。

1.抽取地下流体引起的地面沉降

开采地下流体时，液压下降，使地层压密，这是导致地面沉降的最主要的原因。研究表明，地面沉降中心与地下水漏斗开采中心明显一致，地面沉降区与地下水集中开采区大致吻合。抽取地下流体引起的地面沉降包括以下几种典型情况。

1）持续性超量抽取地下水

在松散介质含水系统长期地、周期性地开采地下水，当开采量超过含水系统的补给资源限额时，将导致区域性的地下水位下降，压密含水砂层以及把含水砂层顶部和底部的饱和黏性土层中的孔隙水运到含水层，在渗流的动水压力和土层孔隙水排出所致的附加有效应力作用下，黏土层发生压密固结，从而最终导致了地面沉降。

地面沉降和地下水位、开采量监测资料表明，地面沉降速率大的位置与地下水位下降漏斗位置基本一致，地层压缩的层位、程度与地下水开采层位、开采量相对应。

2）开采石油

在某些埋藏较浅的半固结砂岩含油层中，抽取石油可引起砂岩孔隙液压的下降，未完全固结的砂岩在上覆岩层自重压力作用下继续固结，引起采油区地面下降。

3）开采水溶性气体(www.xing528.com)

日本新隅由于开采水溶性天然气——甲烷而持续地大量抽水，导致开采区地下水位下降及含气层的压缩，产生了大幅度的地面沉降。

2.固体矿产资源的开发

固体矿产资源主要包括煤、岩盐、金属矿产等。开采地下固体矿产资源，容易形成大面积采空区，在矿区会产生塌落或在地面形成沉降裂缝。

3.荷载引起的沉降

当地面沉降处于微量沉降阶段时，应该考虑地表荷载、地下工程施工等对地面沉降的影响。地表荷载包括各种交通工具的动静荷载和地表工程建设等。

随着地表建筑物的不断增多，地面荷载急剧增大，从而导致地面沉降。建筑物越密集、越高层化，地面沉降越明显。地面沉降与新增建筑物的面积基本呈线性增长的关系，单个建筑物由于自身荷载引起的地基变形是局部的、有限的，历时时间较短，不足以造成危害，但是对于密集的高层建筑来说，地基底部所产生的附加应力是会叠加的，从而引起地基变形叠加，在一定地质条件下，使个别沉降向区域沉降转化，从而诱发区域性地面沉降。

地下工程主要指管道、隧道、防空洞、地下铁道等。地下工程以上地面的土层或岩层一般处于平衡的应力状态，在地下工程施工过程中，由于大量土石方的开挖及土石层间孔隙水的排出，打破了地层原有的应力状态，在围岩应力调整过程中，随着时间的推移出现变形、坍塌等现象，进而导致地面沉降。