国际地面沉降与城市安全研究动态——第一届国际城市地质学术研讨会综述

杨天亮, 许 言

（1. 国土资源部地面沉降监测与防治重点实验室，上海 200072；2. 上海地面沉降控制工程技术研究中心，上海 200072；3. 上海市地质调查研究院，上海 200072）

国际地面沉降与城市安全研究动态
——第一届国际城市地质学术研讨会综述

杨天亮1,2,3, 许 言1,2,3

（1. 国土资源部地面沉降监测与防治重点实验室，上海 200072；2. 上海地面沉降控制工程技术研究中心，上海 200072；3. 上海市地质调查研究院，上海 200072）

“第一届国际城市地质学术研讨会”2017年4月在上海召开，国内外百余位专家学者出席。本届会议主题为“地面沉降与城市安全”，聚焦国内外城市化发展进程中遇到的突出环境地质问题。结合本次会议的大会报告和研讨内容，综述国内外地面沉降防治与城市安全保障的研究动态及关注焦点，为国内外地面沉降的调查和研究工作提供借鉴与参考。

地面沉降；城市安全；研究动态；进展综述

地面沉降作为全球性地质灾害，已经在世界各国产生了不同程度的危害。上海是中国最早发现地面沉降、受其危害最严重的城市，早在上世纪60年代即开展地面沉降研究和防治工作，经过50多年的努力，在地面沉降基础理论和防治实践方面积累了丰硕的成果和经验。地面沉降造成的影响和破坏是多方面的，直接威胁着城市和地区安全，带来难以估量的经济损失。随着国家生态文明建设的深入推进和“一带一路”国家战略的实施，地面沉降防治与城市安全保障任重道远，城市地质工作面临着良好的发展机遇和前景，同时也面临着重大挑战。

国际城市地质学术研讨会是由上海市地质调查研究院发起，依托国土资源部地面沉降监测与防治重点实验室、中国地质调查局地面沉降研究中心、上海地面沉降控制工程技术研究中心等科研平台主办的系列学术会议，旨在提供城市地质新理论、新技术和新理念的国际学术交流平台，深入探讨、研究城市地质与城市安全领域的重点、热点和前沿问题，为国内外城市及地区提升城市地质工作水平、实现城市经济社会可持续发展提供理论依据和技术支撑。国际城市地质学术研讨会的举办，将进一步推进城市地质研究工作，并对国内外城市地质研究与管理工作产生更多积极、有益、深刻的影响。

1 会议概况

2017年4月10-12日，“第一届国际城市地质学术研讨会”在上海召开，本届会议的主题为“地面沉降与城市安全”，共有来自意大利、墨西哥、中国香港和大陆等多个国家和地区的一百多位专家学者出席。大会主题报告与参会论文聚焦国内外城市化发展进程中遇到的突出环境地质问题，研究范围涵盖了地面沉降发育特征和变形机理、地面沉降监测新技术研究与应用、地面沉降影响因素和防控措施、地下空间开发适应性等多个与城市安全相关的前沿科研领域。与会学者分享不同城市的发展经验，为国内外城市化发展进程中遇到的环境地质问题，尤其是地面沉降防治提供了借鉴与思考。

2 研究进展概述

在本次国际研讨会上，18位国内外城市地质领域的专家分别作了大会主题报告。主题报告内容分为4个专题，本文以此为基础作简要介绍。

2.1 地面沉降机理研究

（1）地下水渗流致灾机理研究

地面沉降与地下水开采（深部地下水开采和浅部工程降水活动）具有较为直接的相关性，过量地下水开采活动将直接引发严重的地面沉降，当地下水开采活动减缓时，地面沉降速率则快速降低甚至发生回弹。

联合国教科文组织地面沉降工作组成员、南京大学叶淑君教授，通过评析已有地面沉降计算模型的不足，基于地下水运动与土体固结耦合的弹塑性、黏弹塑性本构关系，推导了适用于长江三角洲地区的地面沉降模型，并结合三维数值模拟研究了上海地区的地面沉降机制与规律，指出通过设置更合适的边界条件以及利用InSAR监测数据等手段，可提高变形预测的精度。

上海交通大学沈水龙教授以上海市地面沉降历史与现状为背景，从渗流机理的角度研究了地下水渗流与工程建设的相互关系，在地面沉降机理与预测模型、软土地下空间开发工程安全与环境控制等方向取得了丰硕的成果，为地面沉降防治的工程实践提供了重要的指导与借鉴。

（2）地裂缝致灾机理研究

地裂缝是一种十分常见的地质灾害，具有随机性、突发性、隐蔽性和缓变性等特点，可直接或间接降低环境质量、危害城市安全。

长安大学彭建兵教授论述了汾渭盆地地裂缝形成的地质背景，系统总结了汾渭盆地地裂缝在拉张盆地区群发、沿活动断裂带集中、顺地貌变异带展布、在地面沉降区出露、在黄土湿陷区散布的发育分布规律，揭示了地裂缝的区域群发机制、盆地同生机制、断裂共生机制和水动力再生机制，提出了构造控缝、应力导缝、抽水扩建和浸水开缝的地裂缝成因理论；揭示了工程建（构）筑物在地裂缝活动下的致灾规律，提出了控制采水、合理避让、适应变形、局部加固的减灾技术；研究了高铁与地裂缝相交以及地铁与地裂缝小角度相交时的变形破坏特征及致灾机理，提出了高铁及地铁工程的地裂缝减灾技术体系。

联合国教科文组织地面沉降工作组主席、墨西哥国立自治大学Dora Celia研究员系统分析了墨西哥城地面沉降灾害的发展历史和成因，以及所采取的防控措施，并提出地裂缝及地面沉降现象是多因素构成的，不能简单归结为地下水开采等单个原因；指出在各项机理研究中考虑到应力历史等因素，对力学、水文地质参数进行动态修正是很有必要的。

墨西哥国立自治大学Mariano Cerca研究员论述了通过地质学、地球物理学以及岩土技术等方法与手段进行墨西哥地面沉降易发地区的地裂缝辨别和防治成效。

2.2 地面沉降监测技术研究

联合国教科文组织地面沉降工作组成员、意大利帕多瓦大学Teatini Pietro教授，对地面沉降监测的发展历程进行了总结，指出地面沉降监测技术已由单一水准测量向合成孔径雷达等卫星测量技术发展，由单一经度轨道卫星向多卫星全方位技术发展，理论公式由一维、二维向三维模型发展，传统水文地质的分析模式向蒙特卡洛等随机分布模型理论技术发展，并认为有限元法在地面沉降领域将会有更加广阔的发展前景。

武汉大学廖明生教授介绍了将高分辨率时间序列InSAR影像用于上海地区地面沉降与基础设施变形监测的相关成果，指出上海目前PS-InSAR地面沉降监测达到了毫米级精度，其基于序列高分辨率SAR数据不仅可以监测地面沉降，还可对大型单体建筑物及地铁等线状地物进行形变监测。

香港中文大学史国强博士探究了密集高层建筑对地面沉降监测的影响，并讨论了Tomo PS-InSAR技术的应用前景。

2.3 地下空间开发关键技术研究

国际上地下空间开发利用起步较早，自1845年伦敦地铁的兴建到现在已有170多年。我国地下空间开发利用源于上个世纪50年代，目前处于快速发展阶段。

中国地质大学（武汉）周顺平教授简述了城市地下空间三维建模与可视化在国内的典型应用情况，指出发达国家于上世纪90年代将GIS技术应用于地下空间信息管理，日本、荷兰、美国等地建立了相应的信息系统，可以方便地查询和调用地下管网信息。近10年来，北京、厦门、上海、杭州、南京、广州等地相继建立了地下空间综合管理信息系统，具备数据加载、浏览定位、查询统计、量算分析、辅助规划、三维展示等功能。

上海市地质调查研究院史玉金教授级高工的报告指出：上海地下空间开发利用正向深层发展和延伸，而随着地下空间开发深度的不断加大，所面临的地质环境条件越来越复杂，环境地质问题愈来愈突出。地下空间资源具有不可再生性和不可转移性，必须科学、谨慎地规划和开发，在其规划和开发建设中需以地质环境条件和地质环境适宜性评价为依据。

上海地铁维护保障有限公司李家平博士简述了上海地铁盾构隧道结构和构造设计、纵向变形分析和治理的经验，指出软土地区盾构隧道纵向变形是影响运营安全的重要因素，需引起足够重视，盾构隧道纵向变形机理受自身构造、周边各种外部条件影响，而双液微扰动注浆工艺为隧道纵向沉降提供了一种解决方案。

同济大学王建秀教授对多含水层—隔水层条件下的深基坑工程进行了研究，以上海地铁9号线宜山路站为例进行了降水—帷幕一体化实践，并探讨了基坑降水逆回弹现象的机理。

2.4 地面沉降防治措施研究

上海市地质调查研究院杨天亮博士介绍了上海深基坑工程性地面沉降防治研究的相关成果与应用情况，通过以深基坑减压降水地面沉降控制指标为控制依据，采用基坑围护与工程降水一体化设计、地下水人工回灌、地面沉降监测、降水运行优化等技术（措施）对深基坑减压降水引起的坑外水位降深和地面沉降进行控制。

中国地质环境监测院郭海朋高工详述了华北平原地面沉降现状和机理，以及北京平原地下水资源调控的技术手段；为了评价北京平原不同开采方案的优劣，建立了地下水开采方案评价指标体系，利用多目标模糊识别方法对提出的地下水开采方案优劣进行了评估，最终确定最优地下水开采方案。

天津市地质调查研究院王家兵教授级高工探讨了依据地层前期固结应力和分层标组监测资料确定临界水位的方法，以及如何将其应用于地面沉降防治实践。

江苏省地质调查研究院龚绪龙高工对江苏省地面沉降防治与地下水科学利用研究作了介绍，指出在江苏沿海地区，以地面沉降为约束条件，划定地下水位红线。在此基础上，针对目前水位埋深已超过或有可能超过水位红线的地区，划分地下水禁采区与限采区范围，同时结合沿海地区超采区划分，按照落实最严格水资源管理制度、加强地下水保护与超采治理的需要，进一步优化沿海地区地下水开采布局，提出维持区域地下水系统良性运转的合理开发利用和措施。

广东省地质局第四地质大队揭江高工对雷州半岛地面沉降现状、成因、发展趋势预测和防治对策作了简要介绍，指出地面沉降防治首先应进行地面沉降易发性及危险性分区，然后制定地面沉降防治区划，再针对各区块提出具体的防治措施。

3 结语

从本次国际研讨会的研究成果看，国内外地面沉降研究在基础理论探索和新技术新方法的应用实践上都有了较大发展。本次国际会议的成功举办，为国内外在地面沉降防灾减灾和城市地质安全保障方面开展研究工作拓宽了思路。可借鉴的下一步地面沉降防治工作思路主要有以下几方面：

（1）应加强城市地质领域基础理论研究，尤其是地面沉降机理研究，为地面沉降防治措施的加强与制度的完善提供理论依据；

（2）华北平原、汾渭盆地和长江三角洲等受地面沉降影响相对较大的区域已形成了较为成熟的地面沉降防控机制，尤其是长三角地区在地面沉降防治方面的研究与实践已处于国内前列；相对而言，珠三角地区的地面沉降调查、研究与防治工作仍有较大的提升空间，下一步应重点加强该地区的地面沉降防治工作；

（3）重点区域的地面沉降防治工作应结合已有工作进展，进一步加强区域联防联控，扩大监测网络覆盖范围，将已取得的成果在全国进行推广；

（4）应以学术研讨会为契机，加强国际交流与合作，向建设有国际影响力的地面沉降监测与防治领域科技创新平台和高端人才培育基地的目标迈进。

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

杨天亮(1979-),男,博士,高级工程师,主要从事地面沉降研究.

电子邮箱: sigs_ytl@163.com

联系电话: 021-56617605