潮汕平原谷饒鎮新厝村地面沉降的影響因素分析

陳穎汶 陳澤生

廣東省地質局第二地質大隊 廣東 汕頭 505021

潮汕平原谷饒鎮地面沉降地質災害主要分布在新厝村、溪美村、新興村、頭鋪村及屬地為華里村的部分工廠、商場、學校等地，地基不均勻下降，導致村民房屋裂縫、房屋傾斜等，局部地方隨著災情逐漸加重，范圍逐漸擴大，建筑物損毀嚴重，給當地居民的生命財產安全和正常的生產生活造成了嚴重影響。

1 氣候條件及區域地質背景

1.1 氣象及水文

新厝村位于廣東省汕頭市潮陽區，水資源豐富，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%；最大年降雨量為2740.3mm（1983年），最小降雨量為816.2mm（1963年），日最大降雨量為396.4mm（1983年6月19日）；最大小時降水量50.0mm；年平均蒸發量1799.5mm，年平均相對濕度80%，年降雨量地域上呈現由北東向南東增加趨勢。臺風多發，每年有2～3個熱帶氣旋。

境內主要河流為練江。練江起源于普寧市大南山五峰尖西南麓楊梅坪白水，自北流經流沙鎮折東至石港村38.8 km為上游，下分二支：一支東流1.5 km進入潮南區，經陳店鎮溪至流仙村；另一支東北流1km入潮陽區，經貴嶼鎮玉窖村、匯貴嶼水轉向東南于潮南陳店鎮流仙村匯合東支。

1.2 地形地貌

谷饒鎮為河流堆積平原地貌，地貌較為單一，地形較為平坦、開闊，地勢整體上北高南低，地面高程1.7m～4.6m，坡度＜10°。

1.3 地層巖石

根據區域資料[1]新厝村出露地層主要為第四紀桂洲群（QhG），第四紀地層自晚更新世至全新世均有發育，沉積環境復雜多變，由河流湖沼相→濱海河流湖沼相→風化期河流相→河流相→海陸交互相→陸相，成因類型十分復雜，第四系沉積物厚度變化大，松散土體厚度為12.3m～118.80m，其巖性主要為黏土、砂質黏土、砂和砂礫、淤泥及淤泥質土等。

另外，分布于平原區周邊的丘陵地段基底，為晚侏羅世（J31δο）石英閃長巖、（J31γδ）花崗閃長巖、（J32ηγ）二長花崗巖，早白堊世（K12ξο）鉀長花崗巖、（K13ηγ）二長花崗巖、（K14δο）石英閃長巖等，致密狀，塊狀構造，花崗結構，巖石節理裂隙發育，巖石較破碎。

2 地面沉降發育特征及危害

2.1 地面沉降的產生及發展過程

根據調查資料[2]顯示，新厝村從2003年下半年開始出現地面沉降地質災害，2004年下半年以來，災情逐漸加重，范圍逐漸擴大，地基不均勻下降、導致大量房屋墻體出現開裂、傾斜、巷道路面出現裂縫等現象，谷饒鎮新厝村的地面沉降發展時間長，迄今已達18年之久，嚴重危害人民的生命財產安全和正常的生活秩序，造成較大的社會影響。

2.2 地面沉降分布特征及規模

新厝村地面沉降危害程度大區呈帶狀分布，主要分布在新厝村北部、中南部；危害程度中等區主要位于新厝村中部和南側及其他零星部位，其余區域為危害程度小區。

2.3 地面沉降的危害

地面沉降的危害巨大，破壞房屋建筑、道路、橋梁、地下管線等工程設施，降低土地開發利用價值，妨礙城市建設，嚴重的可危及人的生命安全。對構筑物的危害主要表現為房屋墻壁開裂、墻壁與地面交接處開裂等；對工程設施的危害主要表現為降低堤壩的防洪能力，地面與橋梁銜接處下沉拉裂，管線維護成本大增，易發生水災，造成財產損失。據最新調查資料[3]，新厝村地面沉降造成房子墻體開裂、錯位、房屋歪斜、屋頂檁條拉脫、地面磚拱起等變形跡象，多間房屋成為危房而拆除，主要特征為房屋墻體開裂，裂縫大部分為沿房屋豎向開裂，長約0.6m～5.8m，寬約1m～172mm，部分延伸至地面，地面裂縫延伸長度約0.6m～1.8m，寬約1～5mm；少量房屋存在水平方向的裂縫，長約2.3m～3.2m，寬約2m～5mm，部分房屋墻體抹面剝落、掉落；部分房屋整體下沉，沉降量約0.6m～1.1m

3 地面沉降成因分析

地面沉降的形成原因復雜多樣。地殼活動、水的作用和部分人類活動是導致地面開裂的主要原因。地面沉降類型按成因可劃分為自然因素和人為因素。自然因素包括地質構造運動和巖土體工程性質差異等，不為人類活動所控制；人為因素包括地下水的大量開采、大型地面工程建設、地下工程建設等。經綜合分析，其形成的主要因素如下。

3.1 巖土體工程性質差異的影響

地層巖性和結構特征是產生地面沉降的重要地質基礎，區內經歷較為復雜的沉積過程，巖性空間分布不均，砂層與黏性土層相互交互、分層多、結構復雜，為更好的對新厝村地面沉降進行分析，本次在充分分析已有監測數據及鉆探資料[3]的基礎上，將具有相同的地質時代和沉積環境的壓縮層組分層，闡述不同壓縮層組在平面分布及工程地質性質上的垂向差異性，將新厝村內壓縮層組分為兩組。各壓縮層組分布情況如下：

1、第一壓縮土層組（Q4壓縮土層組）

該層組廣泛分布于整個新厝村，整體呈現由中部厚、北東向南西逐漸變厚的特征，厚度由新厝村中部的25.8m降為新厝村北東的17m，主要巖性為淤泥、淤泥質土、黏土和粉質黏土，其中淤泥、淤泥質土呈高壓縮性、流塑狀態，黏土和粉質黏土為低－中壓縮性、以塑性變形為主。

2、第二壓縮土層組（Q3壓縮土層組）

分布于整個新厝村，該壓縮土層組由中部至周邊逐漸加厚，厚度由西部的55.55m降為中部的15.1m，主要巖性為淤泥質土、黏土、粉質黏土，隨著深度的加深，其壓縮性由中降至低，以塑性變形為主。第一壓縮土層組的厚度小于第二壓縮土層組，但其土體的孔隙比更大、壓縮性更高、工程力學性質更差。

選取本次土樣壓縮試驗數據進行分析，新厝村淺層土體的壓縮性較大，深層土體的壓縮性小，隨著土層黏土含量和厚度的增加，地下水開采引起的土層釋水壓縮量也逐漸增大，故本區地面沉降在空間分布上呈現出北東部大于南西部的態勢。

綜合以上，過量開采地下水是新厝村地面沉降的外部原因，中等、高壓縮性黏土層（淤泥質土）和承壓含水層的存在則是新厝村地面沉降的內因。另外，長期抽取地下水過程，砂土層的細顆粒流失也進一步加劇地表處地面沉降地質災害。

3.2 地下水開采影響

3.2.1 地下水開采與地面沉降形成發展的時間演變對比

根據實地走訪及野外調查，新厝村內地面沉降共經歷了四個階段：

①20世紀90年代之前，為新厝村地面沉降萌芽階段。該階段地下水開采僅用于居民日常生活所需，用水利用低、開采量小。

②20世紀90年代中至2004年中，為新厝村地面沉降發展階段。該階段由于工業發展需求，開始大規模開采地下水，根據收集資料顯示，2003年7月調查發現新厝村的地面沉降地質災害，已造成150間民房受損，災害規模屬大型。

③2004年下半年至2018年底，為新厝村地面沉降急劇發展階段。根據收集資料顯示，谷饒鎮境內密集分布有200多個紡織洗染廠，其中近四分之一紡織洗染廠分布在新厝村周邊華光村及上堡村；這些紡織洗染產生產用水大多取自地下水，粗略估算地下水開采量約20000m3/d，開采對象主要為松散巖類孔隙承壓水。由于大量抽水，含水層儲水量被大量抽出，造成地下水位急劇下降（本次搜集的3口水文井水位埋深為42.48m～50.78m）。根據資料顯示，2004年下半年以來，地面沉降地質災害災情逐漸加重，范圍逐漸擴大，導致大量民房墻體出現開裂、傾斜、巷道路面出現裂縫等現象，地面沉降呈現加速趨勢。

④2018年底至今，地面沉降減緩及控制階段。因過度開采地下水引起一系列環境地質問題，引起了有關部門重視，隨著谷饒鎮工業園區部門洗染廠停產，水位呈現緩慢回升，局部地段地面呈現微量回彈現象。

3.2.2 地面沉降與開采地下水相關性分析

本區地面沉降主要分布于地下水集中開采影響范圍區，當深層地下水開采量增加，水位下降幅度較大，孔隙水壓力降低，土層有效應力增大，土層產生壓縮，地面沉降速率增加；深層地下水開采量減少，水位下降幅度較小，地面沉降速率減緩或趨于穩定。由此可以推測新厝村的地面沉降地質災害與地下水位關系密切，由于大面積開采地下水，破壞了地下水的平衡，造成地下水位急劇下降，成為新厝村地面沉降發生的重要誘發因素。

4 結束語

基本確定潮陽區谷饒鎮新厝村地面沉降（差異沉降）的主要原因為：新厝村第四系覆蓋層厚度大，基巖面埋深約110m，受沉積環境變化影響，地層變化較大，砂土層有突變。在人類生產活動中過量開采地下水使含水層水位下降、地下水水壓降低，地基土體中的軟土（淤泥及淤泥質土）產生排水固結沉降；砂土層因為土顆粒間有效應力減少發生壓縮變形產生地面沉降；另外長期抽取地下水過程，因為砂土層的細顆粒隨著地下水的抽取排出地表，進一步加大土體的空隙，形成孔隙或空洞等，在一定條件下產生塌陷，進一步加劇地表處地面沉降地質災害。特別是在上部有軟弱土層及有多層厚度較大砂層區域，發生較大的地面沉降，在不同砂土層突變位置表現為差異沉降，破壞地表房屋。