天津滨海新区抽水引起地面沉降现场试验研究

主 灿，张 云，何国峰，孙 铁

(1.南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210023；2.建设综合勘察研究设计院有限公司，北京 100007)

天津地面沉降最初发现于1923年，到2000年沉降中心最大累计沉降量为3.14 m，目前已形成了市区、海河下游地区及塘沽、汉沽等几个沉降中心[1]，地面沉降问题相当严重。造成地面沉降的原因有很多，例如新构造活动引起的构造沉降、欠固结地层的固结压密、地下水和油气的开采、地热利用以及工程建筑引起的土体变形等[2]，其中过量开采地下水是引起天津地区地面沉降的主要原因[3]。抽取地下水会导致土层中孔隙水压力减小、有效应力增加，原先由孔隙水承担的部分荷载转移由土骨架承担，使土层压缩变形，从而导致地面沉降的发生[4]。天津市从1986年开始采取减少地下水开采量、调整开采层次、人工回灌等措施以控制地下水开采引起的区域性地面沉降，取得了很好的效果[5]。

国内外学者对开采地下水引起的地面沉降开展了大量研究，并取得了很多成果。例如，张云等采用室内单向压缩试验研究上海砂土的蠕变变形规律，证明上海砂土具有明显的非线性蠕变特征[6]。Helm用有限差分法对Pixley地区含水层进行一维模拟，发现软土层变形滞后于含水层水位的变化[7]。徐海洋等使用改进的室内试验装置模拟释水引起的地面沉降，发现含水砂层与黏土层的沉降变形均滞后于承压含水层水位的变化[8]。Shi等改进了Merchant模型，使其可以很好地模拟土层的黏弹塑性变形并将其应用于苏州地区的地面沉降模拟[9]。……