地下水开采引发的地质灾害~
在天然条件下，长期的地下水循环过程已经与岩石圈的地质过程建立了相对稳定的平衡关系。人类对地下水的开发利用一般会降低局部地区乃至大范围内的地下水位，从而打破天然平衡状态，使水圈与岩石圈朝着新的平衡状态演变，其中的某些演变以地质灾害的方式出现。
在一些断陷盆地的平原区，开采松散沉积物中的地下水容易导致地面沉降。严重的地面沉降特别是不均匀地面沉降属于地质灾害。根据有效应力原理，含水层的水压力在被开采之后将下降，沉积物承受的有效应力将增加并发生垂向压缩，从而导致地面下沉。地面沉降并不全都是地下水开采引起的，也可能有构造沉降的影响，但地下水开采导致的灾害性地面沉降要比其他原因所致的沉降速率大很多。发生这种灾害性地面沉降的条件是：①含水系统具有较大厚度的欠固结软弱岩士层，特别是发育大量黏性士夹层，这些地层的厚度往往是不均匀分布的；②区域性的地下水开采导致地下水位持续多年下降，下降幅度和地下水位漏斗的扩展范围都很大；③地面上存在对地面沉降敏感的人类建筑物。这些条件在国内外的许多地区都已经满足。美国亚利桑那州的井灌平原区发育很厚的黏性士层，在1948～1969年间，地下水位下降了70～100m，地面下沉普遍超过1.2m，最大沉降量达到2.5m，严重的不均匀地面沉降破坏了输水管线和道路。大型城市往往大量开采地下水作为生活用水，容易诱发地面沉降并对大城市的发展构成威胁。一些典型城市的最大累计沉降量为：美国长滩市9.5m，墨西哥城6.0m，日本东京4.6m，天津3.3m，上海2.6m。我国的长江三角洲、华北平原、西安地区等都受到地面沉降灾害的困扰。表10.1给出了华北平原典型地区的地面沉降、地下水开采层和地下水位埋深等情况，从中可以看出，地下水位每下降1m会导致10～40mm的地面沉降量。
地裂缝是地下水开采引发地面沉降之后伴生的又一地质灾害。地裂缝原本是构造地质活动形成的地表裂缝，但是不均匀地面沉降加剧了地裂缝的发育。截至2006年，河北省已经发现的地裂缝有482条，影响到70个县市。河北柏乡县的一条地裂缝延伸长度达到8km，最宽超过1m，目视深度可达2m。西安地区到1999年为止，共发现11条地裂缝，基本呈北东走向，延伸长度多数超过5km，最长的超过20km。地裂缝对建筑物有很大的危害。
表10.1 华北平原典型地区的地面沉降情况（截至2005年）
（据李国和等，2008）
碳酸盐岩地区地下水的开采还可能诱发地面塌陷等具有一定突发性的地质灾害。在石灰岩分布地区发育的溶洞和落水洞往往被第四系砂砾石、黏士等覆盖，在地下水位较高的情况下，这些覆盖物的有效荷重在承载范围内。地下水开采或矿井的疏干会降低这些岩溶含水层的地下水位，同时降低对覆盖物的承载能力或增加覆盖物的有效荷重，从而可能诱发地面塌陷（图10.1）。地下水的长期溶蚀和侵蚀、地下水在丰枯季节的水位大幅度波动都是岩溶塌陷的自然诱发因素，而地下水的强烈开采可以增加岩溶地面塌陷的发生频率。据统计，我国岩溶塌陷区分布面积约为330×104km2，已发生岩溶塌陷900余处，塌陷坑约32000个（贺可强等，2005）。
地下水位升降会引起土体中有效应力的变化，从而会影响土的变形。
由有效应力原理б＝б‘＋u 知：
（1）当地下水位下降时，u减小，土中有效自重应力б‘增加，使地基土的压缩量增加，引起地表下沉；
（2）当地下水位上升时，土中有效自重应力б‘减少，引起地基承载力降低。
坡体内地下水位长期上升，会使土湿化，抗剪强度降低，最后导致土坡失去稳定，造成事故。
地下水位升降会引起土体中有效应力的变化，从而会影响土的变形。 由有效应力原理б＝б‘＋u 知： （1）当地下水位下降时，u减小，土中有效自重应力б‘增加，使地基土的压缩量增加，引起地表下沉； （2）当地下水位上升时，土中有效自重应力б‘减少，引起地基承载力降低。 坡体内地下水位长期上升，会使土湿化，抗剪强度降低，最后导致土坡失去稳定，造成事故。
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酉奋晶: 地下水位下降会引起自重应力的变化，使地基中原地下水位以下部分土的有效自重应力增加，从而造成地表大面积附加下沉；地下水位上升，使原来位于地下水位以上的土体处于地下水位之下，会使这部分土体压缩量增大，抗剪强度降低，引起附加沉降。关于土的有效自重应力的定义 土的有效自重应力是一种有效应力，在一般...
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酉奋晶: 地下水位下降使含水层骨架的粒间压力增加，造成沉积物的压密.地面沉降的大小取决于地下岩性和承压水头的下降历时和大小。含水层顶部的有效重量，是由含水层、覆盖层的总重量减去含水层压力求得。由于覆盖层荷载而引起的作用于粘土中的总应力，是由孔隙水压力和有效应力两者来承担。有效应力是粘土间应力...
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酉奋晶: 造成土壤盐碱化加重，影响农作物生长。在工程建筑领域，地下水位下降会使地基土的有效应力增加，导致地面沉降。建筑物的基础可能因地面沉降而不均匀下沉，造成墙体开裂、建筑物倾斜甚至倒塌，威胁到建筑安全。此外，还会影响城市供水系统，水井出水量减少甚至干涸，增加供水成本和难度，影响居民的正常生活用水。
#13355661301#：...的压缩变形(或沉降),而当地下水位下降又会使土产生下沉
酉奋晶: 2、当地下水位下降时，土体会受到额外的附加应力影响。在这种条件下，原本由地下水浮力支撑而未发生沉降的部分土体，在浮力消失后，受到的有效应力增大，从而导致土体下沉。在计算这种沉降时，应当考虑当前的有效自重与原先的有效自重之间的差异，以便准确评估附加压力对土体沉降的影响。
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酉奋晶: 地下水下降使得孔隙水压力降低，有效应力增大，土体的压缩变形量增大，导致地表沉降。快速的地下水下降容易产生较大渗流力，增加不稳定边坡土体的下滑力，导致边坡的滑塌破坏。
