楊天亮, 許 言

（1. 國土資源部地面沉降監(jiān)測與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200072；2. 上海地面沉降控制工程技術(shù)研究中心，上海 200072；3. 上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海 200072）

國際地面沉降與城市安全研究動態(tài)
——第一屆國際城市地質(zhì)學(xué)術(shù)研討會綜述

楊天亮1,2,3, 許 言1,2,3

（1. 國土資源部地面沉降監(jiān)測與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200072；2. 上海地面沉降控制工程技術(shù)研究中心，上海 200072；3. 上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海 200072）

“第一屆國際城市地質(zhì)學(xué)術(shù)研討會”2017年4月在上海召開，國內(nèi)外百余位專家學(xué)者出席。本屆會議主題為“地面沉降與城市安全”，聚焦國內(nèi)外城市化發(fā)展進(jìn)程中遇到的突出環(huán)境地質(zhì)問題。結(jié)合本次會議的大會報(bào)告和研討內(nèi)容，綜述國內(nèi)外地面沉降防治與城市安全保障的研究動態(tài)及關(guān)注焦點(diǎn)，為國內(nèi)外地面沉降的調(diào)查和研究工作提供借鑒與參考。

地面沉降；城市安全；研究動態(tài)；進(jìn)展綜述

地面沉降作為全球性地質(zhì)災(zāi)害，已經(jīng)在世界各國產(chǎn)生了不同程度的危害。上海是中國最早發(fā)現(xiàn)地面沉降、受其危害最嚴(yán)重的城市，早在上世紀(jì)60年代即開展地面沉降研究和防治工作，經(jīng)過50多年的努力，在地面沉降基礎(chǔ)理論和防治實(shí)踐方面積累了豐碩的成果和經(jīng)驗(yàn)。地面沉降造成的影響和破壞是多方面的，直接威脅著城市和地區(qū)安全，帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)損失。隨著國家生態(tài)文明建設(shè)的深入推進(jìn)和“一帶一路”國家戰(zhàn)略的實(shí)施，地面沉降防治與城市安全保障任重道遠(yuǎn)，城市地質(zhì)工作面臨著良好的發(fā)展機(jī)遇和前景，同時(shí)也面臨著重大挑戰(zhàn)。

國際城市地質(zhì)學(xué)術(shù)研討會是由上海市地質(zhì)調(diào)查研究院發(fā)起，依托國土資源部地面沉降監(jiān)測與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國地質(zhì)調(diào)查局地面沉降研究中心、上海地面沉降控制工程技術(shù)研究中心等科研平臺主辦的系列學(xué)術(shù)會議，旨在提供城市地質(zhì)新理論、新技術(shù)和新理念的國際學(xué)術(shù)交流平臺，深入探討、研究城市地質(zhì)與城市安全領(lǐng)域的重點(diǎn)、熱點(diǎn)和前沿問題，為國內(nèi)外城市及地區(qū)提升城市地質(zhì)工作水平、實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。國際城市地質(zhì)學(xué)術(shù)研討會的舉辦，將進(jìn)一步推進(jìn)城市地質(zhì)研究工作，并對國內(nèi)外城市地質(zhì)研究與管理工作產(chǎn)生更多積極、有益、深刻的影響。

1 會議概況

2017年4月10-12日，“第一屆國際城市地質(zhì)學(xué)術(shù)研討會”在上海召開，本屆會議的主題為“地面沉降與城市安全”，共有來自意大利、墨西哥、中國香港和大陸等多個(gè)國家和地區(qū)的一百多位專家學(xué)者出席。大會主題報(bào)告與參會論文聚焦國內(nèi)外城市化發(fā)展進(jìn)程中遇到的突出環(huán)境地質(zhì)問題，研究范圍涵蓋了地面沉降發(fā)育特征和變形機(jī)理、地面沉降監(jiān)測新技術(shù)研究與應(yīng)用、地面沉降影響因素和防控措施、地下空間開發(fā)適應(yīng)性等多個(gè)與城市安全相關(guān)的前沿科研領(lǐng)域。與會學(xué)者分享不同城市的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，為國內(nèi)外城市化發(fā)展進(jìn)程中遇到的環(huán)境地質(zhì)問題，尤其是地面沉降防治提供了借鑒與思考。

2 研究進(jìn)展概述

在本次國際研討會上，18位國內(nèi)外城市地質(zhì)領(lǐng)域的專家分別作了大會主題報(bào)告。主題報(bào)告內(nèi)容分為4個(gè)專題，本文以此為基礎(chǔ)作簡要介紹。

2.1 地面沉降機(jī)理研究

（1）地下水滲流致災(zāi)機(jī)理研究

地面沉降與地下水開采（深部地下水開采和淺部工程降水活動）具有較為直接的相關(guān)性，過量地下水開采活動將直接引發(fā)嚴(yán)重的地面沉降，當(dāng)?shù)叵滤_采活動減緩時(shí)，地面沉降速率則快速降低甚至發(fā)生回彈。

聯(lián)合國教科文組織地面沉降工作組成員、南京大學(xué)葉淑君教授，通過評析已有地面沉降計(jì)算模型的不足，基于地下水運(yùn)動與土體固結(jié)耦合的彈塑性、黏彈塑性本構(gòu)關(guān)系，推導(dǎo)了適用于長江三角洲地區(qū)的地面沉降模型，并結(jié)合三維數(shù)值模擬研究了上海地區(qū)的地面沉降機(jī)制與規(guī)律，指出通過設(shè)置更合適的邊界條件以及利用InSAR監(jiān)測數(shù)據(jù)等手段，可提高變形預(yù)測的精度。

上海交通大學(xué)沈水龍教授以上海市地面沉降歷史與現(xiàn)狀為背景，從滲流機(jī)理的角度研究了地下水滲流與工程建設(shè)的相互關(guān)系，在地面沉降機(jī)理與預(yù)測模型、軟土地下空間開發(fā)工程安全與環(huán)境控制等方向取得了豐碩的成果，為地面沉降防治的工程實(shí)踐提供了重要的指導(dǎo)與借鑒。

（2）地裂縫致災(zāi)機(jī)理研究

地裂縫是一種十分常見的地質(zhì)災(zāi)害，具有隨機(jī)性、突發(fā)性、隱蔽性和緩變性等特點(diǎn)，可直接或間接降低環(huán)境質(zhì)量、危害城市安全。

長安大學(xué)彭建兵教授論述了汾渭盆地地裂縫形成的地質(zhì)背景，系統(tǒng)總結(jié)了汾渭盆地地裂縫在拉張盆地區(qū)群發(fā)、沿活動斷裂帶集中、順地貌變異帶展布、在地面沉降區(qū)出露、在黃土濕陷區(qū)散布的發(fā)育分布規(guī)律，揭示了地裂縫的區(qū)域群發(fā)機(jī)制、盆地同生機(jī)制、斷裂共生機(jī)制和水動力再生機(jī)制，提出了構(gòu)造控縫、應(yīng)力導(dǎo)縫、抽水?dāng)U建和浸水開縫的地裂縫成因理論；揭示了工程建（構(gòu)）筑物在地裂縫活動下的致災(zāi)規(guī)律，提出了控制采水、合理避讓、適應(yīng)變形、局部加固的減災(zāi)技術(shù)；研究了高鐵與地裂縫相交以及地鐵與地裂縫小角度相交時(shí)的變形破壞特征及致災(zāi)機(jī)理，提出了高鐵及地鐵工程的地裂縫減災(zāi)技術(shù)體系。

聯(lián)合國教科文組織地面沉降工作組主席、墨西哥國立自治大學(xué)Dora Celia研究員系統(tǒng)分析了墨西哥城地面沉降災(zāi)害的發(fā)展歷史和成因，以及所采取的防控措施，并提出地裂縫及地面沉降現(xiàn)象是多因素構(gòu)成的，不能簡單歸結(jié)為地下水開采等單個(gè)原因；指出在各項(xiàng)機(jī)理研究中考慮到應(yīng)力歷史等因素，對力學(xué)、水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行動態(tài)修正是很有必要的。

墨西哥國立自治大學(xué)Mariano Cerca研究員論述了通過地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)以及巖土技術(shù)等方法與手段進(jìn)行墨西哥地面沉降易發(fā)地區(qū)的地裂縫辨別和防治成效。

2.2 地面沉降監(jiān)測技術(shù)研究

聯(lián)合國教科文組織地面沉降工作組成員、意大利帕多瓦大學(xué)Teatini Pietro教授，對地面沉降監(jiān)測的發(fā)展歷程進(jìn)行了總結(jié)，指出地面沉降監(jiān)測技術(shù)已由單一水準(zhǔn)測量向合成孔徑雷達(dá)等衛(wèi)星測量技術(shù)發(fā)展，由單一經(jīng)度軌道衛(wèi)星向多衛(wèi)星全方位技術(shù)發(fā)展，理論公式由一維、二維向三維模型發(fā)展，傳統(tǒng)水文地質(zhì)的分析模式向蒙特卡洛等隨機(jī)分布模型理論技術(shù)發(fā)展，并認(rèn)為有限元法在地面沉降領(lǐng)域?qū)懈訌V闊的發(fā)展前景。

武漢大學(xué)廖明生教授介紹了將高分辨率時(shí)間序列InSAR影像用于上海地區(qū)地面沉降與基礎(chǔ)設(shè)施變形監(jiān)測的相關(guān)成果，指出上海目前PS-InSAR地面沉降監(jiān)測達(dá)到了毫米級精度，其基于序列高分辨率SAR數(shù)據(jù)不僅可以監(jiān)測地面沉降，還可對大型單體建筑物及地鐵等線狀地物進(jìn)行形變監(jiān)測。

香港中文大學(xué)史國強(qiáng)博士探究了密集高層建筑對地面沉降監(jiān)測的影響，并討論了Tomo PS-InSAR技術(shù)的應(yīng)用前景。

2.3 地下空間開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究

國際上地下空間開發(fā)利用起步較早，自1845年倫敦地鐵的興建到現(xiàn)在已有170多年。我國地下空間開發(fā)利用源于上個(gè)世紀(jì)50年代，目前處于快速發(fā)展階段。

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）周順平教授簡述了城市地下空間三維建模與可視化在國內(nèi)的典型應(yīng)用情況，指出發(fā)達(dá)國家于上世紀(jì)90年代將GIS技術(shù)應(yīng)用于地下空間信息管理，日本、荷蘭、美國等地建立了相應(yīng)的信息系統(tǒng)，可以方便地查詢和調(diào)用地下管網(wǎng)信息。近10年來，北京、廈門、上海、杭州、南京、廣州等地相繼建立了地下空間綜合管理信息系統(tǒng)，具備數(shù)據(jù)加載、瀏覽定位、查詢統(tǒng)計(jì)、量算分析、輔助規(guī)劃、三維展示等功能。

上海市地質(zhì)調(diào)查研究院史玉金教授級高工的報(bào)告指出：上海地下空間開發(fā)利用正向深層發(fā)展和延伸，而隨著地下空間開發(fā)深度的不斷加大，所面臨的地質(zhì)環(huán)境條件越來越復(fù)雜，環(huán)境地質(zhì)問題愈來愈突出。地下空間資源具有不可再生性和不可轉(zhuǎn)移性，必須科學(xué)、謹(jǐn)慎地規(guī)劃和開發(fā)，在其規(guī)劃和開發(fā)建設(shè)中需以地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)環(huán)境適宜性評價(jià)為依據(jù)。

上海地鐵維護(hù)保障有限公司李家平博士簡述了上海地鐵盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)和構(gòu)造設(shè)計(jì)、縱向變形分析和治理的經(jīng)驗(yàn)，指出軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道縱向變形是影響運(yùn)營安全的重要因素，需引起足夠重視，盾構(gòu)隧道縱向變形機(jī)理受自身構(gòu)造、周邊各種外部條件影響，而雙液微擾動注漿工藝為隧道縱向沉降提供了一種解決方案。

同濟(jì)大學(xué)王建秀教授對多含水層—隔水層條件下的深基坑工程進(jìn)行了研究，以上海地鐵9號線宜山路站為例進(jìn)行了降水—帷幕一體化實(shí)踐，并探討了基坑降水逆回彈現(xiàn)象的機(jī)理。

2.4 地面沉降防治措施研究

上海市地質(zhì)調(diào)查研究院楊天亮博士介紹了上海深基坑工程性地面沉降防治研究的相關(guān)成果與應(yīng)用情況，通過以深基坑減壓降水地面沉降控制指標(biāo)為控制依據(jù)，采用基坑圍護(hù)與工程降水一體化設(shè)計(jì)、地下水人工回灌、地面沉降監(jiān)測、降水運(yùn)行優(yōu)化等技術(shù)（措施）對深基坑減壓降水引起的坑外水位降深和地面沉降進(jìn)行控制。

中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院郭海朋高工詳述了華北平原地面沉降現(xiàn)狀和機(jī)理，以及北京平原地下水資源調(diào)控的技術(shù)手段；為了評價(jià)北京平原不同開采方案的優(yōu)劣，建立了地下水開采方案評價(jià)指標(biāo)體系，利用多目標(biāo)模糊識別方法對提出的地下水開采方案優(yōu)劣進(jìn)行了評估，最終確定最優(yōu)地下水開采方案。

天津市地質(zhì)調(diào)查研究院王家兵教授級高工探討了依據(jù)地層前期固結(jié)應(yīng)力和分層標(biāo)組監(jiān)測資料確定臨界水位的方法，以及如何將其應(yīng)用于地面沉降防治實(shí)踐。

江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院龔緒龍高工對江蘇省地面沉降防治與地下水科學(xué)利用研究作了介紹，指出在江蘇沿海地區(qū)，以地面沉降為約束條件，劃定地下水位紅線。在此基礎(chǔ)上，針對目前水位埋深已超過或有可能超過水位紅線的地區(qū)，劃分地下水禁采區(qū)與限采區(qū)范圍，同時(shí)結(jié)合沿海地區(qū)超采區(qū)劃分，按照落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度、加強(qiáng)地下水保護(hù)與超采治理的需要，進(jìn)一步優(yōu)化沿海地區(qū)地下水開采布局，提出維持區(qū)域地下水系統(tǒng)良性運(yùn)轉(zhuǎn)的合理開發(fā)利用和措施。

廣東省地質(zhì)局第四地質(zhì)大隊(duì)揭江高工對雷州半島地面沉降現(xiàn)狀、成因、發(fā)展趨勢預(yù)測和防治對策作了簡要介紹，指出地面沉降防治首先應(yīng)進(jìn)行地面沉降易發(fā)性及危險(xiǎn)性分區(qū)，然后制定地面沉降防治區(qū)劃，再針對各區(qū)塊提出具體的防治措施。

3 結(jié)語

從本次國際研討會的研究成果看，國內(nèi)外地面沉降研究在基礎(chǔ)理論探索和新技術(shù)新方法的應(yīng)用實(shí)踐上都有了較大發(fā)展。本次國際會議的成功舉辦，為國內(nèi)外在地面沉降防災(zāi)減災(zāi)和城市地質(zhì)安全保障方面開展研究工作拓寬了思路?？山梃b的下一步地面沉降防治工作思路主要有以下幾方面：

（1）應(yīng)加強(qiáng)城市地質(zhì)領(lǐng)域基礎(chǔ)理論研究，尤其是地面沉降機(jī)理研究，為地面沉降防治措施的加強(qiáng)與制度的完善提供理論依據(jù)；

（2）華北平原、汾渭盆地和長江三角洲等受地面沉降影響相對較大的區(qū)域已形成了較為成熟的地面沉降防控機(jī)制，尤其是長三角地區(qū)在地面沉降防治方面的研究與實(shí)踐已處于國內(nèi)前列；相對而言，珠三角地區(qū)的地面沉降調(diào)查、研究與防治工作仍有較大的提升空間，下一步應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)該地區(qū)的地面沉降防治工作；

（3）重點(diǎn)區(qū)域的地面沉降防治工作應(yīng)結(jié)合已有工作進(jìn)展，進(jìn)一步加強(qiáng)區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控，擴(kuò)大監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，將已取得的成果在全國進(jìn)行推廣；

（4）應(yīng)以學(xué)術(shù)研討會為契機(jī)，加強(qiáng)國際交流與合作，向建設(shè)有國際影響力的地面沉降監(jiān)測與防治領(lǐng)域科技創(chuàng)新平臺和高端人才培育基地的目標(biāo)邁進(jìn)。

Research trends in international land subsidence and urban security: An overview of the First International Symposium on Urban Geology

YANG Tian-Liang1,2,3, XU Yan1,2,3
(1. Key Laboratory of Land Subsidence Monitoring and Prevention, Ministry of Land and Resources of China, Shanghai 200072, China; 2. Shanghai Engineering Research Center of Land Subsidence, Shanghai 200072, China; 3. Shanghai Institute of Geological Survey, Shanghai 200072, China)

The First International Symposium on Urban Geology was held between April 10 and 12, 2017, in Shanghai, China. More than 100 experts and scholars from around the world gathered here to share the latest research achievements in the field of urban geology, according to the symposium theme of Land Subsidence and Urban Security. This article summarizes the research topics and trends regarding the prevention and control of land subsidence at home and abroad that were covered at the symposium, including the proceedings of the symposium, theme reports, and the full text of papers presented at the symposium. This article provides reference for the investigation and research of urban land subsidence.

land subsidence; urban security; research trends; progress review

P642.26

：A

：2095-1329(2017)02-0001-03

10.3969/j.issn.2095-1329.2017.02.001

2017-06-07

修回日期: 2017-06-20

楊天亮(1979-),男,博士,高級工程師,主要從事地面沉降研究.

電子郵箱: sigs_ytl@163.com

聯(lián)系電話: 021-56617605