潮汕平原谷饶镇新厝村地面沉降的影响因素分析

陈颖汶 陈泽生

广东省地质局第二地质大队 广东 汕头 505021

潮汕平原谷饶镇地面沉降地质灾害主要分布在新厝村、溪美村、新兴村、头铺村及属地为华里村的部分工厂、商场、学校等地，地基不均匀下降，导致村民房屋裂缝、房屋倾斜等，局部地方随着灾情逐渐加重，范围逐渐扩大，建筑物损毁严重，给当地居民的生命财产安全和正常的生产生活造成了严重影响。

1 气候条件及区域地质背景

1.1 气象及水文

新厝村位于广东省汕头市潮阳区，水资源丰富，雨量充沛，年平均降雨量1722.5mm，降雨量主要集中在4月—9月，占全年降雨量83%；最大年降雨量为2740.3mm（1983年），最小降雨量为816.2mm（1963年），日最大降雨量为396.4mm（1983年6月19日）；最大小时降水量50.0mm；年平均蒸发量1799.5mm，年平均相对湿度80%，年降雨量地域上呈现由北东向南东增加趋势。台风多发，每年有2～3个热带气旋。

境内主要河流为练江。练江起源于普宁市大南山五峰尖西南麓杨梅坪白水，自北流经流沙镇折东至石港村38.8 km为上游，下分二支：一支东流1.5 km进入潮南区，经陈店镇溪至流仙村；另一支东北流1km入潮阳区，经贵屿镇玉窖村、汇贵屿水转向东南于潮南陈店镇流仙村汇合东支。

1.2 地形地貌

谷饶镇为河流堆积平原地貌，地貌较为单一，地形较为平坦、开阔，地势整体上北高南低，地面高程1.7m～4.6m，坡度＜10°。

1.3 地层岩石

根据区域资料[1]新厝村出露地层主要为第四纪桂洲群（QhG），第四纪地层自晚更新世至全新世均有发育，沉积环境复杂多变，由河流湖沼相→滨海河流湖沼相→风化期河流相→河流相→海陆交互相→陆相，成因类型十分复杂，第四系沉积物厚度变化大，松散土体厚度为12.3m～118.80m，其岩性主要为黏土、砂质黏土、砂和砂砾、淤泥及淤泥质土等。

另外，分布于平原区周边的丘陵地段基底，为晚侏罗世（J31δο）石英闪长岩、（J31γδ）花岗闪长岩、（J32ηγ）二长花岗岩，早白垩世（K12ξο）钾长花岗岩、（K13ηγ）二长花岗岩、（K14δο）石英闪长岩等，致密状，块状构造，花岗结构，岩石节理裂隙发育，岩石较破碎。

2 地面沉降发育特征及危害

2.1 地面沉降的产生及发展过程

根据调查资料[2]显示，新厝村从2003年下半年开始出现地面沉降地质灾害，2004年下半年以来，灾情逐渐加重，范围逐渐扩大，地基不均匀下降、导致大量房屋墙体出现开裂、倾斜、巷道路面出现裂缝等现象，谷饶镇新厝村的地面沉降发展时间长，迄今已达18年之久，严重危害人民的生命财产安全和正常的生活秩序，造成较大的社会影响。

2.2 地面沉降分布特征及规模

新厝村地面沉降危害程度大区呈带状分布，主要分布在新厝村北部、中南部；危害程度中等区主要位于新厝村中部和南侧及其他零星部位，其余区域为危害程度小区。

2.3 地面沉降的危害

地面沉降的危害巨大，破坏房屋建筑、道路、桥梁、地下管线等工程设施，降低土地开发利用价值，妨碍城市建设，严重的可危及人的生命安全。对构筑物的危害主要表现为房屋墙壁开裂、墙壁与地面交接处开裂等；对工程设施的危害主要表现为降低堤坝的防洪能力，地面与桥梁衔接处下沉拉裂，管线维护成本大增，易发生水灾，造成财产损失。据最新调查资料[3]，新厝村地面沉降造成房子墙体开裂、错位、房屋歪斜、屋顶檩条拉脱、地面砖拱起等变形迹象，多间房屋成为危房而拆除，主要特征为房屋墙体开裂，裂缝大部分为沿房屋竖向开裂，长约0.6m～5.8m，宽约1m～172mm，部分延伸至地面，地面裂缝延伸长度约0.6m～1.8m，宽约1～5mm；少量房屋存在水平方向的裂缝，长约2.3m～3.2m，宽约2m～5mm，部分房屋墙体抹面剥落、掉落；部分房屋整体下沉，沉降量约0.6m～1.1m

3 地面沉降成因分析

地面沉降的形成原因复杂多样。地壳活动、水的作用和部分人类活动是导致地面开裂的主要原因。地面沉降类型按成因可划分为自然因素和人为因素。自然因素包括地质构造运动和岩土体工程性质差异等，不为人类活动所控制；人为因素包括地下水的大量开采、大型地面工程建设、地下工程建设等。经综合分析，其形成的主要因素如下。

3.1 岩土体工程性质差异的影响

地层岩性和结构特征是产生地面沉降的重要地质基础，区内经历较为复杂的沉积过程，岩性空间分布不均，砂层与黏性土层相互交互、分层多、结构复杂，为更好的对新厝村地面沉降进行分析，本次在充分分析已有监测数据及钻探资料[3]的基础上，将具有相同的地质时代和沉积环境的压缩层组分层，阐述不同压缩层组在平面分布及工程地质性质上的垂向差异性，将新厝村内压缩层组分为两组。各压缩层组分布情况如下：

1、第一压缩土层组（Q4压缩土层组）

该层组广泛分布于整个新厝村，整体呈现由中部厚、北东向南西逐渐变厚的特征，厚度由新厝村中部的25.8m降为新厝村北东的17m，主要岩性为淤泥、淤泥质土、黏土和粉质黏土，其中淤泥、淤泥质土呈高压缩性、流塑状态，黏土和粉质黏土为低－中压缩性、以塑性变形为主。

2、第二压缩土层组（Q3压缩土层组）

分布于整个新厝村，该压缩土层组由中部至周边逐渐加厚，厚度由西部的55.55m降为中部的15.1m，主要岩性为淤泥质土、黏土、粉质黏土，随着深度的加深，其压缩性由中降至低，以塑性变形为主。第一压缩土层组的厚度小于第二压缩土层组，但其土体的孔隙比更大、压缩性更高、工程力学性质更差。

选取本次土样压缩试验数据进行分析，新厝村浅层土体的压缩性较大，深层土体的压缩性小，随着土层黏土含量和厚度的增加，地下水开采引起的土层释水压缩量也逐渐增大，故本区地面沉降在空间分布上呈现出北东部大于南西部的态势。

综合以上，过量开采地下水是新厝村地面沉降的外部原因，中等、高压缩性黏土层（淤泥质土）和承压含水层的存在则是新厝村地面沉降的内因。另外，长期抽取地下水过程，砂土层的细颗粒流失也进一步加剧地表处地面沉降地质灾害。

3.2 地下水开采影响

3.2.1 地下水开采与地面沉降形成发展的时间演变对比

根据实地走访及野外调查，新厝村内地面沉降共经历了四个阶段：

①20世纪90年代之前，为新厝村地面沉降萌芽阶段。该阶段地下水开采仅用于居民日常生活所需，用水利用低、开采量小。

②20世纪90年代中至2004年中，为新厝村地面沉降发展阶段。该阶段由于工业发展需求，开始大规模开采地下水，根据收集资料显示，2003年7月调查发现新厝村的地面沉降地质灾害，已造成150间民房受损，灾害规模属大型。

③2004年下半年至2018年底，为新厝村地面沉降急剧发展阶段。根据收集资料显示，谷饶镇境内密集分布有200多个纺织洗染厂，其中近四分之一纺织洗染厂分布在新厝村周边华光村及上堡村；这些纺织洗染产生产用水大多取自地下水，粗略估算地下水开采量约20000m3/d，开采对象主要为松散岩类孔隙承压水。由于大量抽水，含水层储水量被大量抽出，造成地下水位急剧下降（本次搜集的3口水文井水位埋深为42.48m～50.78m）。根据资料显示，2004年下半年以来，地面沉降地质灾害灾情逐渐加重，范围逐渐扩大，导致大量民房墙体出现开裂、倾斜、巷道路面出现裂缝等现象，地面沉降呈现加速趋势。

④2018年底至今，地面沉降减缓及控制阶段。因过度开采地下水引起一系列环境地质问题，引起了有关部门重视，随着谷饶镇工业园区部门洗染厂停产，水位呈现缓慢回升，局部地段地面呈现微量回弹现象。

3.2.2 地面沉降与开采地下水相关性分析

本区地面沉降主要分布于地下水集中开采影响范围区，当深层地下水开采量增加，水位下降幅度较大，孔隙水压力降低，土层有效应力增大，土层产生压缩，地面沉降速率增加；深层地下水开采量减少，水位下降幅度较小，地面沉降速率减缓或趋于稳定。由此可以推测新厝村的地面沉降地质灾害与地下水位关系密切，由于大面积开采地下水，破坏了地下水的平衡，造成地下水位急剧下降，成为新厝村地面沉降发生的重要诱发因素。

4 结束语

基本确定潮阳区谷饶镇新厝村地面沉降（差异沉降）的主要原因为：新厝村第四系覆盖层厚度大，基岩面埋深约110m，受沉积环境变化影响，地层变化较大，砂土层有突变。在人类生产活动中过量开采地下水使含水层水位下降、地下水水压降低，地基土体中的软土（淤泥及淤泥质土）产生排水固结沉降；砂土层因为土颗粒间有效应力减少发生压缩变形产生地面沉降；另外长期抽取地下水过程，因为砂土层的细颗粒随着地下水的抽取排出地表，进一步加大土体的空隙，形成孔隙或空洞等，在一定条件下产生塌陷，进一步加剧地表处地面沉降地质灾害。特别是在上部有软弱土层及有多层厚度较大砂层区域，发生较大的地面沉降，在不同砂土层突变位置表现为差异沉降，破坏地表房屋。