[发明专利]一种表征地面沉降的方法

说明书

技术领域

本发明属于地质工程、城市工程地质与环境地质领域，具体涉及一种表征地面沉降的方法。 

背景技术

据不完全统计，我国目前已有96个城市和地区发生了不同程度的地面沉降，因此对于地面沉降的研究非常必要。目前，地面沉降表征指标包括：沉降量、最大沉降量；沉降速率、最大沉降速率；累计沉降量和平均沉降量；沉降差和倾斜；沉降面积。此外，王国良定义了不均匀沉降系数。以上指标可分为三类：点指标、线指标和面指标。点指标包括：沉降量、最大沉降量、沉降速率、最大沉降速率、累计沉降量和平均沉降量；线指标包括：沉降差、倾斜不均匀沉降系数；面指标包括：沉降面积。点、线、面指标均存在局限性，如：点指标仅能表征一个点的沉降量或沉降速率或者平均沉降，但不能表征两个点的相对位移；线指标仅能表示两点之间的相对位移但不能表征沉降量和沉降面积；面指标体系仅能表征沉降区域的面积不能表征沉降漏斗的数目、分布情况以及沉降量。点、线、面指标均不能体现出地面沉降漏斗的三维分布情况。我国每年的《地质环境公报》中对地面情况的描述主要采用沉降量和沉降面积这两个指标，显然不能全面反映地面沉降信息。2005年第七届国际地面沉降学术研讨会上，上海市制订了防治地面沉降的五年计划——到2007年要把沉降控制在7毫米内，到2010年要把沉降控制在5毫米内，但7毫米和5毫米是局部最大沉降量还是总平均沉降量并不明确。基于以上情况，必须提出一种新的指标来表征地面沉降的三维模式，取代原有的以沉降量为指标的地面沉降控制体系，形成一种地面沉降评价指标体系。传统的地面沉降危险性分级大致有以下两类：按地面沉降速率分级、按累计地面沉降量分级。对于工程地面沉降危险性评价，由于存在不均匀的沉降，单一按照地面沉降速率或者累计沉降量分级存在取何处的沉降速率或累计沉降量的问题，如果按照就高不就低的原则，则人为扩大了地面沉降的危险性，因此必须提出一个指标来可以全面、客观的反映地面沉降的危险性等级。

发明内容

为了克服现有地面沉降指标不能反映沉降漏斗三维情况的不足和以沉降量为指标的地面沉降控制的缺陷以及使用单一指标进行地面沉降危险性评价的弊端，本发明目的在于提供一种表征地面沉降的方法。

本发明提出的表征地面沉降的方法，具体步骤为：

1、首先提出地面沉降表征体系，并对点、线、面指标进行完善，进而形成地面沉降表征指标体系。地面沉降表征体系包括点、线、面、体指标体系。

2、提出综合沉降指数，用来表示地面沉降的危险性。

具体的描述如下：

(1)、建立地面沉降表征体系

地面沉降表征体系包括四个指标体系：点指标体系、线指标体系、面指标体系和体指标体系。

（A）点指标体系

点指标体系除了包括现有的指标：沉降量、最大沉降量、沉降速率、最大沉降速率、累计沉降量和平均沉降量。还包括矢量方向，所述矢量方向用来表示一点地面沉降，定义如下：

矢量方向：指以该点的初始位置为向量的起点，沉降之后的新位置为向量的终点作一个向量，称为该点沉降的矢量方向，反映该点运动的方向。

（B）线指标体系

线指标体系除了包括现有的指标：沉降差、倾斜和不均匀沉降系数。

（C）面指标体系

面指标体系除了包括现有的指标：沉降面积。还包括沉降面积变化率和漏斗密度，定义如下：

沉降面积变化率（                                                ）：表示单位时间内（一般为1年）沉降面积的变化量，反映沉降区扩展速度，单位：m²/a。

漏斗密度()：指每一百平方千米区域漏斗的数目，单位：个/10²km²。漏斗密度不是固定不变的，随着区域内漏斗数目的增多，漏斗密度增大。 

（4）体指标体系

体指标体系包括沉降漏斗体积、沉降漏斗体积变化率、极限沉降时间、单位沉降体积损失和漏斗类型五个指标，定义如下：

沉降漏斗体积（V）：指地面由于沉降而导致地层损失的体积，是沉降面积与沉降量的综合反映，单位：m³。假设地面沉降漏斗的函数表达式为，漏斗的底简化为平面上的区域D，漏斗体积的数学表达式：

           （1）

沉降漏斗体积变化率（）：表示单位时间内（一般为1年）沉降漏斗体积的增长量，单位：m³/a，在空间上反应沉降漏斗的发展速度。