A discussion of the cause of land subsidence in the northeast of the Xiongan New Area
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摘要:
为深入研究雄安新区东北部地面沉降主控因素,以大营镇分层标组为研究对象,利用常规土工试验、高压固结试验与分层沉降观测数据,结合前人研究成果对地面沉降成因进行探讨。结果表明:大营镇分层标组G1孔内第四系松散层总厚度412 m,其中浅部地层(第I、II含水组)厚度约170 m,黏性土占比66.4%~80.2%,结构松散,砂黏互层交替频繁,释水条件较好。浅部黏性土颗粒较细、分选性好、孔隙度大,液性指数多大于0.25,呈软塑、可塑态,自重压缩系数为0.03~0.43,均值0.08,与深部相比压缩性较强。浅部黏性土层以欠固结、正常固结夹欠固结状态为主,0~90 m超固结比均值为0.55,90~280 m超固结比均值为0.89,易于发生塑性变形,形成永久性沉降。雄安新区主要开采浅层地下水,地面沉降与地下水关系密切。2020年12月—2021年12月,大营镇分层标组监测结果显示,第四系松散层总沉降量为61 mm。其中,5~160 m第四系松散层沉降贡献量最大,为42 mm,表现为塑性形变特征;160~415 m第四系地层沉降贡献量小,为19 mm,表现为黏弹塑性形变特征。过量开采浅层地下水引起浅部固结程度低、压缩性高的黏性土层发生塑性变形是发生严重沉降的主要原因。
Abstract:In order to deeply study the main controlling factors of land subsidence in the northeast of the Xiongan New Area, the layered monitoring points of Daying Town are taken as the research object, and the causes of land subsidence are discussed based on the conventional soil test, high pressure consolidation test and layered settlement observation data combined with previous research results. The results show that the total thickness of the Quaternary loose layer in the layered monitoring points of G1 hole in Daying Town is 412 m, and the thickness of the shallow layer is 170 m. The viscous soil accounts for 66.4%−80.2%. The structure is loose and the sand-clay interlayer alternates frequently, and the water release condition is good. The shallow viscous soil has finer particles, good sortability, large porosity, and more than 0.25 liquid index, showing a soft plastic and plasticable state. The dead weight compression coefficient ranges from 0.03 to 0.43, with an average value of 0.07. Compared with the deep soil, the shallow viscous soil is of stronger compressibility. The shallow cohesive soil layer is dominated by underconsolidation, normal consolidation and underconsolidation. The average OCR of a depth of 0−90 m is 0.55, and that of 90-280 m is 0.89. Plastic deformation and permanent settlement are easy to occur. Xiongan New Area mainly exploits shallow groundwater, which is closely related to land subsidence. From December 2020 to December 2021, the monitoring results of the layered monitoring points of Daying Town show that the total settlement of the Quaternary loose layer is 61 mm. Among them, the subsidence contribution of the shallow Quaternary unconsolidated layer at a depth of 5−160 m is the largest, which is 42 mm, showing the characteristics of plastic deformation. The subsidence contribution of the deep Quaternary strata at 160−415 m is 19 mm, which shows the characteristics of viscoelastic-plastic deformation. The plastic deformation of cohesive soil layer with low consolidation and high compressibility caused by the excessive exploitation of shallow groundwater is the main cause of serious settlement.
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地面沉降是一种多因素综合作用引起的缓变性地质灾害,具有区域性、不可逆性、垂向累加性等特点,对城市规划、工程建设、工程运营的影响显著。地面沉降已经演变成一个全球性问题,通常是由人类工程活动引起的,主要原因为过量开采地下水[1-2],同时地下油气开采、地热资源开采、地质构造活动、地表荷载等也会对地面沉降产生影响[3-7]。开展地面沉降机理研究是进行地面沉降预测、制定治理措施和进行有效防御的依据[8]。地层岩性及结构特征是产生地面沉降的重要地质背景,地下水位变化是土体经历重复机械加载-卸载的循环动力,在长期开采地下水条件下,含水层和弱透水层的变形包括弹性、塑性、黏弹性和黏塑性变形等[9-10]。诸多学者通过室内土工试验、固结试验等方法,模拟研究不同地区不同条件下土体的变化规律[11-14],利用分层标监测识别沉降区的土体压缩层位、贡献程度及变化特征[2,15-18],对于分析地面沉降原因,防控地面沉降提供了很好的借鉴作用。
地面沉降是雄安新区的主要地质灾害类型[19],社会关注度高,防治任务迫切。雄安新区地面沉降广泛发育,大部分地区发育程度一般,严重区主要集中在东北部和南部[20-23]。雄安新区东北部沉降严重区分布于雄县大营镇—北沙口一带,呈北东向展布,区内地面沉降连续多年快速发展,2012—2016年最大沉降速率为75 mm/a[20],2017—2019年最大沉降速率超过80 mm/a[21-22]。以雄安新区东北部大营镇分层标组为研究对象,一方面利用建设中取得的地层资料、岩芯样品,开展土工试验、高压固结试验,对深部地下松散土体自重条件下可压缩性、固结状态等方面进行研究。另一方面,通过开展持续性地面沉降分层监测,明确了第四系沉降主要发生层位,提高了研究区地面沉降垂向分布特征、变化规律方面的认识,为地面沉降精准防控提供了依据。
1. 研究区概况
雄安新区位于河北平原中部冲湖积平原内,地势平坦开阔,西北高、东南低。研究区位于雄安新区东北部,区域平均沉降速率多大于30 mm/a,局部超过70 mm/a[24](图1)。大地构造位置上处于中朝准地台(I级)华北断坳(II级)冀中台陷(III级)牛驼镇断凸(IV级)内,区域周边发育多条隐伏断裂,包括牛东断裂、容东断裂、徐水南断裂等,新近纪后除牛东断裂外均已停止活动,牛东断裂构造活动性也明显减弱[25]。研究区内地表出露地层为第四系松散层,下伏新近系明化镇组和蓟县系雾迷山组,新近系馆陶组、古近系地层在牛驼镇断凸内缺失,表现为明化镇组直接覆盖于蓟县系之上[25]。区域内第I、II含水层组为第四系浅层地下水,农业灌溉、工业用水主要开采浅层地下水,第III、IV含水层组为第四系深层地下水,生活用水主要开采深层地下水[26];第V含水层组为明化镇组热储层,为新区禁止开采的热储层[24];第VI含水层组为蓟县系雾迷山组基岩热储层,开采井主要分布在雄县县城,研究区内少量分布[27]。
2. 研究方法
2.1 研究对象
大营镇分层标组位于雄县大营镇文家营村东,地处雄安新区东北部沉降区内,包括5个分层标孔和2个地下水位观测孔。其中,分层标孔控制深度分别为:5 ,48 ,160,225,415 m,水位观测层位分别为:71.55~150 m、334.88~401.25 m。工程地质孔(G1)终孔深度552.08 m,钻孔直径130 mm,全孔取心,取心工具为直径108 mm、壁厚6 mm的岩心管,揭穿研究区整个第四系地层,具有研究区域地面沉降的典型性和代表性。
2.2 采样与测试方法
试验样品取自大营镇分层标组工程地质孔G1,为最大限度减少土样扰动,防止土样氧化及水分蒸发,采样与钻探同步进行,样品用铝皮封装并蜡封,测试前4~6 °C低温保存。取样深度范围为0~547 m,其中0~100 m地层每隔2~3 m取一个样,100~547 m地层每隔4~5 m取一个样。样品规格:直径102 mm×长度300 mm。除砂性土层采取扰动土样外,其余均为原状土样,共取原状土样113个。原状土样进行常规物理力学性质测试,包括天然密度、孔隙度、比重、含水率、液塑限、液塑指数、颗粒组成等,测试方法参照《土工试验方法标准》(GB/T 50123—2019)[28]等规范。按照垂向均匀布置原则,选取对应原状土样89个,开展高压固结试验,对不同深度土样按照终级加压荷载超过自重压力数十倍标准,采用分级倍增加压的方式,压力大小在0.01~50 MPa,施加最后一级应力且固结终了后,采用一次卸荷。基于样品的深度,分为浅部高压固结试验和深部高压固结试验,浅部样品采用MiS-232型号高压固结仪,深部样品采用专用高压固结仪,垂直出力荷载200 kN,测试单位为天津市地质矿产测试中心。
2.3 分层标监测方法
依照《地面沉降测量规范》(DZ/T 0154—2020)[29]和《地面沉降调查与监测规范》(DZ/T 0283—2015)[30],采用几何水准法,以分层标组中最深标(415 m)为主标,测定各分层标与主标之间的相对高差,进行分层标相对沉降观测。监测频率为1次/月,每次进行两个测回,取均值作为结果值。仪器选用美国天宝DiNi03数字水准仪和条码式铟钢水准标尺,各项限差满足规范要求。
3. 结果分析
3.1 岩性结构特征分析
依据大营镇分层标组钻探及区域地质资料,总控制深度680.6 m。研究区上覆地层为第四系松散层,厚度412 m,岩性分布不均,黏性土与砂性土在垂向上交叉分布,表层含有少量杂填土。中下部为新近系明化镇组,厚度209 m,岩性多为黏土、砂质黏土、中细砂,地层微胶结。底部为蓟县系雾迷山组灰质白云岩,揭露厚度59 m,上段为基岩风化壳,结构较破碎,下段为新鲜基岩(图2)。以地层岩性为基础,结合前人研究成果,将地层自上而下划分为6个含水层组。第I—III含水组,岩性多由粉质黏土、中细砂、砂质黏土等组成,砂黏互层沉积结构,单层厚度均较小,黏性土总厚度较大,占比66.4%~80.2%(图3)。第IV含水组,岩性多由砂质黏土、黏土、中粗砂等组成,砂黏互层沉积结构,局部砂性土厚度较大,最大可超过40m,黏性土厚度相对较小,占比46.4%。第V含水组为明化镇组热储层,岩性以黏土、砂质黏土、中细砂为主,结构致密坚硬,砂黏互层沉积结构,黏性土占比47.6%,砂性土厚度相对较大。第VI含水组为雾迷山组碳酸盐岩岩溶热储层,岩性以灰质白云岩为主,含少量泥岩、细砂岩夹层,上段为基岩风化壳,结构破碎。综上,第I—III含水组黏性土厚度大,结构松散,砂黏互层交替频繁,黏性土易于释水发生塑性变形,形成永久沉降;第IV—V含水组地层黏性土厚度相对较薄,砂层总厚度和单层厚度均较大,当集中开采砂层地下水时,易发生以弹性形变为主的沉降;第VI含水组为基岩,极难压缩,形变可忽略。
3.2 土体物理性质指标分析
黏性土的粒度与分选性是影响黏性土压缩性的重要因素[12]。大营镇分层标组G1孔黏土样主要包括黏土、粉质黏土、砂质黏土及少量粉土。其中0~100 m地层主要为粉质黏土,上部含少量粉土;100~410 m地层为粉质黏土、砂质黏土与黏土交替互层出现;410~552.08 m地层为砂质黏土与黏土交替出现。黏性土颗粒主要包括砂粒组(粒径>0.075 mm)、粉粒组(0.075 mm≥粒径>0.005 mm)和黏粒组(粒径≤0.005 mm),粉粒组在垂向上平均占比最大,为61.29%,黏粒组次之,为26.36%,砂粒组最小为12.35%。垂向由上到下,粉粒逐渐减少,黏粒逐渐增多,砂粒呈波动性变化增大趋势(图4)。说明随着深度的增加,土粒构成逐渐不均匀,大颗粒间的孔隙有足够的细颗粒充填。另外,从各含水组黏性土颗粒配级曲线(图5)也可以看出,第I、II含水组黏性土样颗粒组成较为均匀,曲线较陡,分选性好。第III、IV、V含水组黏性土样颗粒配级曲线较平缓,分选性差。总体而言,浅部黏性土颗粒较细,分选性好,孔隙度大,易于压实沉降,随着深度增加,分选性变差,孔隙度变小,压缩性减弱。
黏性土的孔隙比、比重、含水率等物理指标是影响黏性土固结的重要因素[13],分析土体各项物理指标,对研究地面沉降及土体压缩性十分重要。测试结果表明(图6),土体的物理指标之间是存在相关性的,其中孔隙比与天然含水率、液性指数呈正相关性,与干密度呈负相关性,相关系数值分别为0.926,0.501,−0.990;塑性指数与比重呈正相关性,相关系数值为0.979。
大营镇分层标组G1孔土体天然含水率位于16.8%~30.7%,孔隙比位于0.485~0.894,两者随深度变化趋势几乎一致,呈先增大后减小趋势,饱和度变化趋势不明显,平均饱和度94.39%,处于较高水平。说明浅部地层地下水开采程度较高,深部地层地下水开采程度相对较弱。随着深度增加,深层土体固结程度逐渐增大,含水量逐渐减少,孔隙减小,结构越来越密实,饱和度相对稳定。土的比重(Gs)是评价土体类型的指标之一,大营镇分层标组G1钻孔土体比重值多处于2.72~2.74之间,以粒度较细的粉质黏土和黏土为主,易于产生永久性压实形变。土体密度反映土体松密程度,孔内干密度随着深度增大呈先减少后增大趋势,与天然含水率、孔隙比趋势相反,孔隙体积小,结构较为密实,相对不易压缩。
液性指数(IL)反映黏性土软硬程度,液性指数越大,土质越软,反之越硬。大营镇分层标组G1孔土体液性指数由浅及深逐渐变小,呈现出由软塑态向硬塑态、半固态发展趋势。0~50 m黏性土接近软塑态,50~180 m黏性土整体为可塑态,液性指数多大于0.25,土体受力后易于发生变形。180~400 m黏性土主要处于硬塑态,地下水开采量不大的情况下,受力发生变形的程度较低。400~552.08 m黏性土基本属于半固态,质地坚硬,受力不易变形。塑性指数(IP)反映黏性土可塑性的大小,土颗粒越细,比表面积越大,其亲水性能越高,处在可塑状态的含水量变化范围就越大。大营镇分层标组G1孔塑性指数变化范围较大,在6.95~25.36之间,均值14.56,垂向上随深度变化不明显,大部分土为中塑状态,以粉质黏土、黏土为主,少量粉土。说明土体的可塑性整体较强,一旦发生形变,难以恢复,容易形成较高程度永久性地面沉降。
压缩系数(a)是综合土体各项物理性质反映土体压缩性的指标。工程压缩系数(a1−2)是指压力100~200 kPa条件下土体的压缩系数,常用于工程上评价土体压缩性。自重压缩系数ac是指土体在自重压力下的压缩系数,先计算出土层的自重压力( Po ),然后在土体压缩曲线 e-lgP 上,截取自重压力下的应力和孔隙比变化,计算自重压缩系数[12],反映土体在地层中的真实压缩性。为了判断和比较土的压缩性,分别采用工程压缩系数和自重压缩系数分析土体压缩性在不同深度上的表现规律,并进行比较。
工程压缩系数随深度呈逐渐变小趋势,0~100 m黏性土主要为中等压缩性,0.1 MPa−1≤a1−2<0.5 MPa−1,100~552.08 m黏性土主要为低压缩性,a1−2<0.1 MPa−1。100~552.08 m黏性土的压缩系数与含水率、孔隙比、液限指数在垂向变化上具有一定程度的相关性,0~100 m相关性较差,说明土体压缩性除了跟物理性质指标有关以外,还与土体的固结状态、土体的受力历史以及在地层中的应力状况等因素有关。
自重压缩系数与工程压缩系数相比(图6),整个深度范围内数值和波动性均偏小,说明土样在钻孔取出后解除了其在天然条件下所受上覆自重压力,具有明显的回弹性且回弹程度存在差异。自重压缩系数在地层垂向上具有明显分段性,0~150 m土体真实压缩性较强,随深度逐渐减小,变化较明显,压缩系数0.03~0.43,均值为0.08;150~250 m土体真实压缩性随深度缓慢减小,变化趋势减弱,压缩系数0.02~0.05,均值为0.03;250~552.08 m土体真实压缩性趋稳,处于较低水平,压缩系数0.01~0.02,均值为0.018,深度对自重压缩系数的影响很小。
3.3 黏性土固结状态
地面沉降主要是由于黏性土发生塑性形变导致。黏性土层变形包括弹性变形和塑性变形两部分,超固结土层弹性变形量大于塑性变形量,正常固结土层弹性与塑性形变量相当,欠固结土层塑性变形量大于弹性形变量,土体弹性形变量在水位反复升降过程中保持相对稳定[14]。土的固结程度是影响地层压缩的重要指标[31]。确定黏性土的固结状态,对于分析地面沉降成因尤为关键。
通过高压固结试验,采用卡萨格兰德法作图确定Pc。通过土体的天然密度、比重、含水率、重度(非饱和带为天然重度,饱和带为有效重度)等物理性质参数,计算土层自重压力。如图7所示,0~90 m黏性土层以欠固结状态为主,超固结比(OCR)为0.19~0.91,均值0.55,在未释水的状态下也会产生自然压缩;90~280 m黏性土层多为正常固结夹欠固结状态,OCR值存在较大波动性,为0.4~1.2,均值为0.89,反映不同深度黏性土释水条件具有差异,距离含水层较近的黏性土层容易排水压缩,固结程度比远端的黏性土层要高;280~552.08 m黏性土层基本都处于正常固结状态,局部含欠固结程度较高的松散夹层,OCR值为0.35~1.08,均值0.93,表明基本没有受到地下水开采影响,地层应力处于平衡状态,土体保持相对稳定。整体上看,黏性土层以欠固结、正常固结状态为主,具备了发生永久性地面沉降的条件。另外,在深度84 m(OCR=1.16)、深度260 m(OCR=1.20)处存在两处超固结黏性土层,从钻孔柱状图上可以看到这两处附近存在粗砂层,并处在区域地下水主要开采层段,说明这主要是由于大量开采地下水所致。
3.4 地面沉降垂向发育特征
根据大营镇分层标组监测数据(图8),2020年12月—2021年12月,5~415 m第四系地层总体表现为持续压缩形变,压缩量为61 mm,其中5~48 m地层压缩形变量13 mm,占比21.31%;48~160 m地层压缩形变量29 mm,占比47.54%;160~225 m地层压缩形变量6 mm,占比9.84%;225~415 m地层压缩形变量13 mm,占比21.31%。5~160 m地层压缩形变量为42 mm,占比68.85%,是第四系地层发生地面沉降的主要贡献层段(图9)。通过观察各层形变曲线变化规律,5~160 m地层形变随时间逐渐压缩,其中48−160 m层段地层形变随水位升降持续压缩,如图10(a)所示,水位快速下降,地层快速压缩,水位回升,形变速率明显变缓,表现为塑性变形特征。160~415 m地层形变随时间呈波动性变化,其中225~415 m深部地层随水位波动发生压缩或回弹,如图10(b)所示,具有明显滞后性,形变滞后2~3个月,表现为黏弹塑性变形特征。总体而言,第四系浅部地层沉降贡献量大,主要发生塑性变形,而深部地层沉降贡献量相对较小,主要发生黏弹塑性变形。
为了进一步评价各层沉降贡献情况,根据地层厚度,计算了各层段地层单位厚度年均沉降量(年沉降量除以地层厚度),如图11所示,5~48 m地层单位厚度年均沉降量为0.30 mm/m,48~160 m为0.26 mm/m,160~225 m为0.09 mm/m,225~415 m为0.07 mm/m,可以看出,5~160 m地层单位厚度年均沉降量是160~415 m的3~4倍。因此从地层单位厚度年均沉降量角度分析,5~160 m第四系地层依然是发生严重地面沉降的主要贡献层位。
4. 地面沉降原因讨论
引起地面沉降的原因有人为因素和自然因素,人为因素主要包括过量开采地下水以及石油、天然气、地热开采等,我国和世界上主要的地面沉降都是由过量开采地下水造成的[32]。在区域地质构造背景条件下,地面沉降主要与土体的变形特点和地下水水位变化模式有关。华北平原地下水长期超采,形成多个地下水降落漏斗,并引发了严重的地面沉降[33]。Guo等[34]认为华北平原地面沉降主要是由深部含水层系统地下水过度抽取引起的。深部承压含水层和正常胶结、松散胶结的可压缩性黏土层构成的多层含水层体系是有利于沉降发展的关键地质和水文地质条件,地下水抽采导致地层内有效应力分布增加,含水系统受到挤压引发地面沉降。构造作用和自然沉降不是引起地面沉降的主要原因。相关结论在华北平原北京、天津、沧州、德州等典型地区中也得到了佐证[12-13,15,35]。另外,我国云林、昆明地区及印尼万隆盆地也表现出类似的沉降成因特点[2,36-37]。
雄安新区位于华北平原中北部,多位学者在时间、空间上就雄安新区产业类型、空间布局以及地下资源开采状况与地面沉降发育分布情况进行了相关性讨论。张永红等[20]认为雄安新区累计沉降量与地热井的位置分布之间存在很强的空间相关性,同时塑料包装企业及纺织企业等消耗大量地下水加剧了地面沉降发展,推断地面沉降是由二者综合作用的结果。冉培廉等[22]同样认为雄安新区地面沉降与地下水和地热资源的过度开采有关。此外,马峰等[24]从多个角度分析了雄安新区地面沉降的影响因素,得出新区地面沉降的发生主要受第四系地层中地下水的超采和砂岩热储的采灌不均衡两个因素的影响,前者是主因。由此可见,研究区地面沉降发展与地下水资源开采密切相关。
大营镇分层标组G1孔内基岩以上沉积物厚度620 m,第四系厚度412 m,岩性多以粉质黏土、砂质黏土、黏土与中细砂、粉砂构成,砂黏互层结构,单层厚度较小,交替频繁,黏性土厚度普遍较大,地层结构易于黏性土释水固结,这是连续多年发生持续性地面沉降的前提条件。
大营镇分层标组G1孔内黏性土在地层自重压力下的压缩性随着深度增加不断减小,0~150 m土体自重压缩系数相对较大,250~552.08 m土体自重压缩系数趋稳,处于较低水平。0~280 m黏性土多呈欠固结、正常固结夹欠固结状态,深部黏性土以正常固结为主,一定程度的地下水开采会驱动或加剧欠固结、正常固结土体的固结压缩。
雄安新区以开采浅层地下水为主,开采深层地下水开采相对较少。浅层、深层地下水水位均表现为连续多年下降(图12),水位降幅总体程度相当,为15~20 m。浅层地下水主要为农业用水,补给条件好,农闲时期水位回升明显,水位表现为波动式下降;而深层地下水主要为生活用水,虽然开采量小,但补给条件差,地下水位表现为多年持续下降。含水层水位下降,黏性土层与含水层之间产生水头差,在水力梯度影响下黏性土层中的水向含水层释出,导致孔隙水压力减小,作用于岩土骨架的有效应力增加,土体颗粒产生旋转、位移、重新排列,颗粒之间排列更加紧密,孔隙被压缩变小,致使黏性土层发生变形产生沉降。主要地下水开采层段的历史水位降幅相当,引起的有效应力增量大致相同,当作用于不同压缩性与固结程度土体时,产生的形变程度会有差异。根据分层标监测结论,5~160 m地层沉降贡献率为68.85%,地层平均沉降量相对较大,对应层位黏性土压缩性相对较高、固结程度低;而160~415 m第四系地层沉降贡献率为31.15%,地层总体厚度较大,地层单位厚度年均沉降量比浅层减小数倍。由此可见,研究区过量开采浅层地下水引起的浅部地层压缩是发生严重沉降的主要原因,同时叠加了开采深层地下水导致的部分沉降。
雄安新区新近纪以来处于相对稳定的构造位置,断裂活动性微弱,牛驼镇断凸内,新近系明化镇组直接覆盖于蓟县系地层之上,构造活动及区域地壳运动引起的地面沉降忽略不计。由于缺少同期绝对高程监测数据,未能对明化镇组沉降情况进行定量分析,但明化镇组热储层为新区禁止开采的热储层,基岩热储在研究区内存在少量开采,通常情况下认为基岩热储层与上覆含水层不会发生水利联系[24],推断研究区第四系以下地层对地面沉降的影响较为有限。
5. 结论及建议
通过研究地层结构特征,土体物理力学性质,地面沉降贡献情况及与地下水位变化关系等内容,开展成因讨论,主要得出以下结论:
(1)雄安新区地面沉降分布广泛,大部分地区发育程度较轻,沉降严重区集中在雄安新区东北部和南部,近年发展速度较快。雄安新区东北部主要开采浅层地下水,沉降贡献层位主要为第四系浅部地层,地面沉降与地下水开采关系密切。
(2)研究区浅部地层黏性土厚度大,可塑性强,砂性土厚度大,结构松散,砂黏互层交替频繁,黏性土释水条件较好。浅部黏性土以粉质黏土为主,颗粒较细,分选性好,自重压力下土体的压缩性较强。浅部黏性土层以欠固结、正常固结夹欠固结为主,深部黏性土以正常固结为主。从岩性组构特征、黏性土压缩性及固结状态分析,浅部地层易于发生塑性变形,形成永久性沉降。
(3)研究区5~160 m第四系松散层贡献量最大,占比可达68.85%,表现为塑性形变特征;160~415 m第四系地层贡献占比31.15%,表现为黏弹塑性形变特征。5~160 m地层单位厚度年均沉降量是深部地层的3~4倍,第四系浅部地层,对应第I、II含水层组,是地面沉降发育的主要贡献层位。
(4)浅层地下水过量开采引起浅部固结程度低、压缩性高的黏性土层发生塑性变形是发生严重沉降的主要原因,深层地下水开采造成的沉降相对较小。
雄安新区东北部第四系地面沉降主要发生在浅部地下水开采层段,建议在现状基础上压减沉降严重区浅层地下水开采量,并对水位和沉降情况开展持续分层观测,及时分析总结控沉效果。雄安新区缺少地热分层标,难以支撑地热开采层的沉降研究工作,建议在现有第四系分层标组基础上,补建地热分层标。
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