Factores que influyen en el hundimiento del terreno

(1) Factores naturales

Principalmente son los altibajos de la corteza terrestre, los terremotos, la actividad volcánica, el aumento de la carga de los glaciares de la edad de hielo, etc.

1. Terremoto

Durante un terremoto, la licuefacción de la arena y el suelo provoca el hundimiento del terreno. Si el suelo de arena saturado de agua es fino, la permeabilidad de todo el cuerpo de arena será pobre y la deformación por vibración instantánea inevitablemente aumentará la presión del agua de los poros del cuerpo de arena, lo que hará que la tensión normal efectiva entre los granos de arena disminuya; La presión del agua de los poros aumenta al nivel, la tensión normal efectiva entre los granos de arena disminuirá. Cuando es cero, las partículas de arena quedan completamente suspendidas en el agua y el cuerpo de arena pierde su resistencia y capacidad de carga. Esto es licuefacción de arena. . Este tipo de suspensión de arena y agua se puede rociar a la superficie a lo largo de las partes débiles de la capa de suelo bajo la acción de la capa de suelo suprayacente, provocando el fenómeno de pulverización de agua y emisión de arena, provocando así un asentamiento desigual del suelo. Durante el terremoto de Alaska de 1964, la licuefacción de arena y los deslizamientos de tierra inducidos fueron las principales razones de la destrucción de gran parte de Anchorage. Ese mismo año, la licuefacción de la arena y el hundimiento desigual del suelo causado por el terremoto provocaron que los edificios se hundieran y destruyeran en Shinto, Japón. Muchos de los edificios en sí no sufrieron daños estructurales, sino que simplemente se derrumbaron hacia un lado; más tarde, a los residentes se les permitió utilizar carritos a lo largo de las paredes para sacar sus pertenencias a través de las ventanas.

El terremoto destruye el equilibrio de tensiones en las cavernas subterráneas, provocando el asentamiento del suelo sobre las cavernas subterráneas. Las cuevas subterráneas incluyen cuevas subterráneas y túneles excavados, viviendas trogloditas y cuevas naturales (cuevas kársticas, cuevas de lava, cuevas pseudokársticas, etc.) formadas por la minería humana.

2. Movimiento Neotectónico

El hundimiento del terreno causado por el movimiento neotectónico tiene un amplio rango y una gran área. Es un hundimiento regional y se manifiesta en el área del rift continental (generalmente 30-). 75 km de ancho, individualmente hasta cientos de kilómetros; decenas a miles de kilómetros de largo), llanuras descendentes, cuencas y otras áreas. Por ejemplo, el valle del Rift de África Oriental (el brazo este tiene 5.800 km de largo y el brazo oeste tiene unos 1.700 km de largo), el valle del Rift Baikal, etc., tienen una rápida tasa de hundimiento en la región de Galilea del río Jordán. es de 60-100 mm/a; la amplitud de hundimiento también es muy grande, y en el sur de Baikal la amplitud de hundimiento de la cuenca alcanza los 7000 ~ 10000 m.

El área de subsidencia del suelo de Xi'an está ubicada en el borde oriental del área de depresión de la falla de Xi'an. Debido a la subsidencia a largo plazo, el espesor acumulado del Cenozoico ha excedido los 3000 m. De 1970 a 1987, los estudios geodésicos en la cuenca de Weihe mostraron que la actividad de fallas en Xi'an aún continuaba. Las tasas de actividad promedio medidas en la falla de Weihe en el límite norte y en la falla de Lintong-Chang'an en el límite sureste fueron. 3,37 mm/a y 3,98 mm/a respectivamente a. El hundimiento estructural representa aproximadamente del 3,1 % al 7 % de la tasa de hundimiento de cada centro de hundimiento durante el mismo período.

3. Actividad volcánica

Después de una erupción volcánica, se genera una presión negativa en la cámara de magma, que en la mayoría de los casos provocará hundimientos del suelo (si el magma se repone extremadamente rápido, el a veces la corteza terrestre se eleva), la amplitud máxima puede alcanzar los 100 m.

La erupción volcánica más grande de la historia fue la repentina erupción del Monte Tambora en Indonesia el 5 de abril de 1815. Personas a miles de kilómetros de distancia podían escuchar el ruido estremecedor y la parte superior del volcán perdió 30 km3. (>200×108t) formó un enorme cráter con un diámetro de más de 6000 metros y una profundidad de 700 m. Una gran superficie de tierra se hundió hasta el fondo del mar a 6 m de profundidad, provocando casi 100.000 vidas. y pérdidas materiales incalculables. Debido al devastador desastre provocado por una gran erupción volcánica, el continente de Gum se hundió hasta el fondo del mar junto con su gente, quedando sólo la Isla de Pascua y su civilización. Se puede observar que la velocidad, amplitud y escala del hundimiento del terreno causado por las actividades volcánicas son muy alarmantes.

Además, la carga de la capa de hielo continental durante la Edad del Hielo provocará que el suelo se hunda. La Bahía de Hudson en América del Norte se formó debido a la carga de los glaciares durante la Edad del Hielo Cuaternario.

(2) Factores humanos

Los factores humanos incluyen principalmente la explotación de aguas subterráneas y recursos de petróleo y gas, excavaciones mineras subterráneas, construcción de túneles, excavación de viviendas en cuevas y aumento local de carga. . El alcance del hundimiento de la tierra causado por factores humanos es pequeño, pero la tasa y amplitud son relativamente grandes, por lo que se clasifica como un fenómeno de riesgo geológico para investigación y prevención.

1. Explotación excesiva de aguas subterráneas y recursos de petróleo y gas

La explotación excesiva de aguas subterráneas, petróleo y gas natural, y salmueras son sólo causas externas del hundimiento del terreno. capas y acuíferos confinados La existencia de es la causa interna del hundimiento del terreno.

El hundimiento del terreno está estrechamente relacionado con el volumen de extracción de agua subterránea y sus cambios dinámicos:

1) El centro de hundimiento del suelo es obviamente consistente con el área central del embudo de extracción de agua subterránea.

2) La zona de hundimiento del terreno generalmente coincide con la zona de explotación intensiva de las aguas subterráneas.

3) La dirección de los contornos del hundimiento del suelo es básicamente consistente con la dirección de los contornos del embudo de extracción de agua subterránea. La tasa de hundimiento del suelo tiene una buena correspondencia con la cantidad y la tasa del subsuelo. extracción de líquidos.

4) La cantidad de hundimiento del suelo y la compactación de cada capa están estrechamente relacionadas con los cambios en el nivel del agua confinada.

5) Muchas áreas han controlado el desarrollo del hundimiento del terreno restaurando y elevando el nivel del agua subterránea mediante recarga artificial o restringiendo la extracción de agua subterránea, y algunas áreas incluso han provocado que el suelo se eleve. Esto confirma aún más el vínculo causal entre el hundimiento del terreno y la caída del nivel del agua o de la presión hidráulica causada por la extracción de líquidos subterráneos.

2. El impacto de la construcción urbana en el hundimiento del terreno

Comparado con el hundimiento del terreno causado por la extracción de fluidos subterráneos y los movimientos tectónicos, el hundimiento del terreno causado por la construcción urbana es local y a veces irreversibles. El hundimiento del terreno causado por la construcción urbana se puede dividir en dos aspectos: uno es el hundimiento del terreno causado por la construcción urbana y el otro es el hundimiento del terreno causado por el aumento de la carga de los edificios.

(1) Hundimiento del terreno causado por la construcción urbana

La construcción urbana se divide en dos tipos según el impacto de la construcción en los cimientos: ① El impacto es principalmente en la dirección horizontal, y el impacto es en la dirección principal. Están representados proyectos municipales, como metros, túneles, proyectos de suministro y drenaje de agua, reconstrucción y ampliación de carreteras, etc., mediante excavación o túneles de protección y tendido de diversas tuberías municipales. En julio de 2003, la construcción del metro de Shanghai provocó un grave hundimiento del terreno (Figura 62), el edificio del Centro de Estudiantes de la Universidad de Fudan se inclinó y apareció una grieta de tres dedos de ancho en el paso elevado que conecta los edificios norte y sur (Figura 63); El modo es principalmente en la dirección vertical, representado por la ingeniería de cimientos de edificios de gran altura. Las medidas de ingeniería con efectos de asentamiento obvios incluyen excavación, deshidratación, excavación de escudos, hincado de pilotes, etc. Por ejemplo, la excavación del garaje subterráneo el día 12. El suelo de Changning Fubang provocó que el suelo se asentara 10 cm, provocando grietas en el edificio y el suelo (Figura 64).

Figura 6-2 Hundimiento del terreno en el sitio de construcción del Metro de Shanghai

Figura 6-3 La construcción de la carretera provocó que el edificio del Centro de Estudiantes de la Universidad de Fudan se inclinara

Figura 6 -4 Changning Fubang La excavación del garaje subterráneo en el piso 12 resultó en hundimiento del suelo y grietas en la superficie

Si la construcción revela una capa de arena saturada con propiedades de arenas movedizas o un suelo blando de limo saturado con propiedades reológicas, la excavación la profundidad y el área serán mayores Cuando se instala el pozo de cimentación, puede causar que la estructura de soporte se vuelva inestable, lo que resulta en un hundimiento del suelo en el área circundante del pozo de cimentación. La excavación de túneles y alcantarillas más grandes a veces tiene efectos de asentamiento más significativos. La deshidratación se utiliza a menudo como medida de ingeniería de apoyo para proyectos de excavación, como pozos de cimentación, con el objetivo de drenar previamente el agua de filtración de la superficie de trabajo. Su mecanismo es consistente con el hundimiento del suelo causado por la extracción de agua subterránea.

El asentamiento causado por la construcción urbana está estrechamente relacionado con el avance de la construcción del proyecto. Los hundimientos se concentran principalmente en estratos poco profundos donde las actividades de ingeniería son relativamente frecuentes y concentradas. Esto está relacionado fundamentalmente con el hecho de que el asentamiento causado por la construcción urbana. La extracción de agua subterránea se produce principalmente en capas profundas de arena que contienen agua.

(2) Hundimiento del terreno causado por el aumento de cargas en los edificios

El más destacado es Shanghai. Hay más de 3.000 edificios de gran altura con más de 18 pisos en Shanghai, y otros 3.000 están en construcción o planificados. La superficie del suelo está abrumada y el hundimiento del suelo es cada vez más grave. El hundimiento promedio es de 1,5 cm por año. El caso más grave es que el hundimiento promedio en el distrito de Pudong es de 3 cm por año, lo que ha afectado la estabilidad del metro y los rascacielos. estructuras de construcción.

La corteza terrestre sube y baja, la consolidación natural de sedimentos sueltos y la explotación humana de las aguas subterráneas o de los recursos de petróleo y gas provocarán el hundimiento de la tierra. Desde la perspectiva de la investigación de desastres, el hundimiento de la tierra se refiere principalmente a actividades humanas o es causado principalmente por actividades humanas y complementado por fuerzas naturales. Las condiciones para la formación del hundimiento del terreno incluyen, en primer lugar, condiciones geológicas (capas gruesas de sedimentos sueltos con alta compresibilidad); en segundo lugar, condiciones dinámicas (como la explotación excesiva a largo plazo de aguas subterráneas y recursos subterráneos de petróleo y gas, etc.).

Después de años de investigación, los factores que afectan el hundimiento del terreno en Shanghai se resumen en: aumento del nivel del mar, movimiento neotectónico, carga estática, carga dinámica, extracción de gas natural, extracción de agua subterránea, extracción de suelo subterráneo, arena de pozo profundo producción artificial Los diez factores principales incluyen el relleno de terrenos y el dragado del río Huangpu. La explotación excesiva de las aguas subterráneas es el principal factor externo que causa el hundimiento de la tierra, y la existencia de capas de arcilla saturadas comprimibles es el factor interno que causa el hundimiento de la tierra (Zhou Yiqun et al., 2007).