岩溶地面塌陷（精选10篇）
岩溶地面塌陷 篇1
1 基本情况
2004年3月，湘西一个移民新址部分民房地基下沉，多栋房屋变形裂缝，其中3栋民房直接损毁，工作区原为一斜坡地形，经人工改造成台地。根据野外调查及钻孔揭露，场区第 (1) 层为人工填土，堆填时间约1～2年，块碎石分布不均、粒径大小不一，架空现象严重，结构松散，厚0.5～7.50m。第 (2) 层粉质粘土，黄褐色，硬～可塑，局部软～流塑，水理性质差，其厚度0.30～13.80m。第 (3) 层基岩为二组灰色薄—中—厚层状灰岩，岩体中岩溶裂隙发育，该层局部裸露，层面埋深0.5～16.3m。
2 现状分析
据调查：2004年1～2月，8、9号建筑西侧的地面下沉，墙体有轻微裂缝;3月上旬，地面开始出现环状裂缝，地面下沉幅度加大;3月20日左右，墙体裂缝变宽变长，伴有响声;5月31日，墙体裂缝继续扩大，大部分呈45°线状分布，部分已发展为贯穿裂缝，裂缝宽1～6cm，长2～4m;地面向下陷落，已形成两个洼坑，周边有陡坎，呈圆形，直径1.0m，可见深度1.6m，底部为碎石及软塑状黄色粘土，地表排水沟损坏，不断有水流入洼坑内。22号建筑东侧挡墙裂缝并轻微下沉，22号建筑墙体明显向挡墙外侧倾斜，南北两侧墙体出现裂缝，多呈水平状，宽0.2～1.0cm，长度1～3m，东侧墙体已与南北侧墙体轻微分离，裂缝呈垂直向，宽0.5～2cm，上宽下窄。地面见一条裂缝，近南北走向，宽0.5～2cm，局部可测深度4cm。6月7日，9号建筑墙体“咔咔”作响之后部分垮塌。7月上旬，7号建筑墙体开始裂缝，22号(与8、9、22号相邻)东侧边缘挡墙裂隙加大。地面多处发现地面裂缝，多处建筑物变形。
3 岩溶塌陷成因分析
3.1 自然因素分析。
岩溶地面塌陷是一种特殊的水土流失现象，因此必须具备空间通道、物质基础及动力条件。
(1)场区岩溶发育强烈，大量的岩溶裂隙形成了空间通道。从物质迁移和能量转换的角度来考虑，需要有一定的通道才能完成物质的迁移，塌陷发生的强度与下伏基岩岩溶发育程度相适应，所以岩溶的发育与分布决定地表塌陷的产生与分布。据野外调查及钻探揭露情况分析，场区岩溶发育程度强： (1) 地表可见5个溶洞; (2) 13～16号建筑平整场地及挖基时发现溶洞11个; (3) 施工钻孔100个，见岩溶钻孔达42个，钻孔见岩溶率42%。
(2)松散覆盖土层强度低，厚度小，为岩土体变形迁移提供了物质基础;强度高或厚的覆盖层中不易发生塌陷。据国内有关资料，塌陷基本都分布于土层厚度小于30米的地段;土层的性质是影响塌陷的一个重要因素，因为土的颗粒级配，一些物理性质、水理性质和力学性质决定土体物质是否能被水流迁移，决定土洞的形成速度及其稳定性。
据野外调查及钻探揭露，场区上覆土层主要为人工填土及粉质粘土，人工填土结构松散易湿陷，粉质粘土遇水易软化，强度低，分布厚度0.50～16.30m，一般均在10m以内，上覆土层薄。
3.2 诱发因素分析。
在环境因素的控制之下，一定的诱发因素是造成塌陷的重要条件，场区水动力条件的改变是产生潜蚀及物质迁移的动能。根据1898年俄国学者巴浦洛夫提出的潜蚀论认为，人为因素引起地下水位下降时，水力梯度也随之增大，且两者成正比。水力梯度加大，地下水流整加快，则动水压力增强，当水力梯度达到一定值时，动水压力则大于土体内聚力与颗粒间磨擦力，土颗粒开始被渗流带动迁移。这一现象称为潜蚀或管涌，使土颗粒开始渗流时的水力梯度称为临界水力梯度，根据太沙基(1933年)提出的表达式：
式中：IP———临界水力梯度;γs——土颗粒的密度g/cm3;n——土体的孔隙度
据土工试验资料：第 (2) 层粉质粘土层γs=1.75～1.85g/cm3, n=0.40～0.45。代入数据得IP=0.41～0.51。工作区位于水电站库区，水电站蓄水发电后，库水水位由原来的205.0m上升至238.0m(枯水位)～248.6m(最高洪水位)，塌陷点处标高为260.0m，最高洪水位248.6m时，工作区地下水位255～260m左右，平距30m左右，水力梯度为0.05～0.21
库水位回落至枯水位238.0m时，工作区雨水期的地下水位255～260m左右，平距40m左右，水力梯度为0.425～0.55
因此判断，库水位降低过程中引发的土体潜蚀作用是岩溶地面塌陷的诱发因素。
4 岩溶塌陷稳定性评价
4.1 定性分析评价。
根据岩溶塌陷的形成条件及主要影响因素，选取了六个因素，按它们对塌陷发育的影响大小分为3～4级，综合已有的实践经验，分别赋予经验指标，见下表。
预测指标判别值：N=K+S+H+W+F+G
N=17～20极易塌陷，可产生大量塌陷;
N=13～16易塌陷，可产生较多塌陷;
N=9～12不易塌陷，可产生小量或零星塌陷;
N≤8一般不塌陷，属稳定区，在特殊条件下可能产生个别塌陷;
据工作区岩溶发育程度强烈K=3，覆盖层岩性结构为不均匀的人工填土及粉质粘土，取S=1;覆盖层厚度0.50～16.30m，取H=3;岩溶地下水位8～9m，暴雨后<5m，取W=3;岩溶地下水迳流条件属主迳流带，排泄区，取F=3，场区地貌属岩溶山前缓坡，取G=2;N=K+S+H+W+F+H=15。
综合判定：场区易发生岩溶地面塌陷，且可产生较多塌陷。
4.2 半定量分析评价。
根据地下岩溶裂隙空间发育成岩溶地面塌陷的过程中，地下岩溶裂隙空间上覆岩土体存在自然坍塌填充，自然坍塌的岩土体积增大，当塌落到一定高度时，地下岩溶裂隙空间自行填满，此时可认为地下岩溶裂隙空间已被支撑，不再向上扩展，因此无需再考虑对地基的影响。
h0———岩溶洞隙高度;k———粘土松散系数, 取1.05。
据此分析，场区42个见岩溶裂隙的勘探点有15个点位处的岩溶裂隙上覆盖层不稳定，占总点数的35.7%;27个点暂时稳定，占总点数的64.3%。若考虑水动力条件改变而形成冲刷、潜蚀作用，将有更多点处于不稳定状态。
可见，场区地下岩溶裂隙稳定性差，易诱发成岩溶地面塌陷。
5 地质灾害危险性分区评价预测
据野外调查及钻探资料，场区岩溶地面塌陷有一定的分区性。
5.1 第Ⅰ带剧烈塌陷带：
主要分布在8、9、22号建筑范围，平面呈30m×20m的椭圆状。岩溶地面塌陷已经发生，造成挡土墙、民房破坏，直接经济损失超过30万元。
第Ⅰ带地质灾害发育程度强，规模小，危害大，未经处理，塌陷仍将进一步活动，危险性大。
5.2 第Ⅱ带中度塌陷带：
分两个区，Ⅱ-1区主要分布在26～28号、18～20号建筑范围，平面呈35m×20m的椭圆状。Ⅱ-2区主要分布在13～16号建筑范围，平面呈35m×20m的椭圆状。地质灾害处于孕育期，地质灾害发育程度中等，未经处理将继续发展，直到发生岩溶地面塌陷的灾害，发生岩溶地面塌陷的灾害的可能性大，Ⅱ-1区可能危及建筑物5栋，人员20人;Ⅱ-2区可能危及建筑物4栋，人员16人，危害大，危险性大。
第Ⅱ带地质灾害发育程度中等，地质灾害处于孕育期，发生灾害的可能性大，危害大，危险性大。
5.3 第Ⅲ带轻微（隐伏）塌陷带：
主要分布257～265平台上第Ⅰ、Ⅱ带范围以外的场区，现状稳定，但随着地质环境的变迁，零星分布的岩溶裂隙有可能进一步发展，地质灾害发育程度弱～中等，发生岩溶地面塌陷的灾害的可能性小～中等，可能危及建筑物17栋，固定人口70人，流动人口30人，危害中等，危险性中等。
第Ⅲ带地质灾害发育程度弱～中等，发生灾害的可能性小～中等，危害中等，危险性中等。
6 结论和建议
6.1 移民新址属典型的山区不均匀岩土组合地基，地质环境条件复杂。场区已经发生小型岩溶地面塌陷的地质灾害，发育程度强，危害大，危险性大;13～16号、18～21号及26～28号建筑区，岩溶地面塌陷处于孕育期，地质灾害发生的可能性大，危害大，危险性大。其余地段岩溶地面塌陷发育程度弱～中等，地质灾害发生的可能性小～中等，危害中等，危险性中等。因此未经处治，场区不宜做建设用地使用。
6.2 场区岩溶裂隙发育强烈，上覆松散土层性质差，厚度薄，是造成场区岩溶地面塌陷的自然因素。水动力条件变化大特别是水库蓄水是场区岩溶地面塌陷的诱发因素。
6.3 地质灾害时效性非常强，因此应尽快进行设计施工。同时需尽快建立地质灾害监测应急系统，以防地质灾害的进一步扩大。
7 几点经验教训
7.1 该工程属未经地质灾害评估、勘察、设计的特殊建设场地，如果按照基本建设程序要求做到位，此类地质灾害是完全可以避免的;
7.2 该工程查明了库水位下降过程中引起工作区内松散土体产生潜蚀破坏，设计据此有针对性的水泥灌浆进行防渗加固，从改良土体的渗透性出发进行治理，取得了很好的效果，工作区经处治后，至今未发现有沉降变形迹象。
摘要：岩溶地面塌陷是指覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体, 在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏的一种地质灾害现象。湘西地区分布着大面积的碳酸盐岩, 因此也是岩溶地面塌陷较发育的地区, 由于复杂的地质条件以及勘查手段的关系, 分析评价岩溶地面塌陷还存在着较多的技术难题, 通过具体实例对一个移民新址的岩溶地面塌陷评价分析, 以期和同行切磋和交流。
关键词：塌陷,分析,评价
参考文献
[1]刘传正.地质灾害勘查指南[Z].
[2]廖兴发.地质勘查与地质灾害监测评估防治技术实用手册[Z].
岩溶地面塌陷 篇2
一、岩溶塌陷简介
岩溶塌陷是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。
二、岩溶塌陷的治理方法
岩溶塌陷应采取预防和治理相结合的防治措施。
对塌陷地基都需要进行处理，未经处理不能作为天然地基。其处理措施有：(一)清除填堵法：常用于塌坑较浅或浅埋的土洞，首先清除其中的松土，填入块石、碎石，做成反滤层，然后上覆粘土夯实。对于重要建筑物一般需要将坑底或洞底与基岩面的通道堵塞，可开挖回填混凝土或灌浆处理。
(二)跨越法：用于塌陷坑或土洞较深大，开挖回填有困难的处理方法。一般以梁板跨越，两端支承在可靠的岩、土体上。据广西的经验，每边支承长度不小于1．0~1．5m。
(三)强夯法：把10～20t的夯锤起吊到一定高度(10～40m)，让其自由下落，造成强烈的冲击对土体强力夯实。一方面是夯实塌陷后松软的土层和塌陷坑或土洞内的回填土，以提高土体强度；另一方面可消除隐伏土洞和软弱带，是一种处理结合预防的措施。Christain(1984)的试验：锤重15t，落距20m，将影响到地表下8～9m的深度。利用该方法在没有其它条件限制下，可以确定4．5m以上土洞的位置。
(四)灌注法：把灌注材料通过钻孔或岩溶洞口进行注浆，其目的是强化土层或洞穴充填物、充填岩溶洞隙、隔断地下水流通道、加固建筑物地基。灌注材料主要是水泥、碎料(砂、矿渣等)和速凝剂(水玻璃、氧化钙)。水泥标号应大于450号。灌浆方式可采用低压间歇定量式或循环式灌注，目的是减少浆液流失，间歇时间可控制在7～8小时左右。
(五)深基础法：对于一些深度较大，跨越结构无能为力的土洞、塌陷，通常采用桩基，将荷载传递到基岩上。
(六)旋喷加固法：在浅部用旋喷桩形成一“硬壳层”，在其上再设置筏板基础。“硬壳层”厚度根据具体地质条件和建筑物的设计要求而定，一般可达10—20m。(七)地表水的疏、排、围、改治理：在土洞、塌陷地基的治理阶段，对地表水的治理不能忽视或放松，应在预防措施的基础上进一步完善。
岩溶地面塌陷 篇3
摘要：随着经济的发展，人们对矿产资源的开采量不断增大，在其开采过程中对地质环境的破坏也愈发严重，各类地质灾害伴随而来，给人民的生命财产安全及社会经济发展带来不利影响.综合考虑水文地质单元、灾害发育程度、地层岩性、地质构造及矿山抽排水等因素，结合岩溶发育规律，对煤矿区内岩溶塌陷的成因机制分6个区来进行了分析，得出岩溶发育与矿井大量抽排水是该地区岩溶塌陷发育的最重要原因，研究成果可为该区域内岩溶塌陷的主要发展趋势预测和预防治理提供依据。
关键词：地质灾害；岩溶塌陷；成因机制；趋势预测
随着经济的发展，人们对矿产资源的开采量不断增大，在其开采过程中对地质环境的破坏也愈发严重，各类地质灾害伴随而来，给人民的生命财产安全及社会经济发展带来不利影响。湖南某煤矿地区地质灾害发育，共调查各类地质灾害561处，其中岩溶塌陷398处，不均匀沉陷110处，地裂缝47条，滑坡6处。其地质灾害主要以岩溶塌陷为主，其他类型的地质灾害发育程度相对较低，对该区域内岩溶塌陷的成因机制进行分析，可为岩溶塌陷地质灾害的防治工作提供借鉴。
1岩溶发育规律分析
岩溶发育的控制因素主要是地质构造，岩石性质和地下水交换的天然条件。其中地质构造的控制作用更明显，而人类工程活动因素则对其起到了一定的促进作用，本区域溶岩发育有以下规律：
1）平面分布上，该区域岩溶发育主要集中在五个地下水主径流带和连河冲涌泉山冲沟一带，其中大成桥、洋泉湖、贺石桥最发育，地面塌陷规模大，破坏严重。
2）垂直方向上，该区域岩溶发育具有明显的分带性。根据钻孔揭露情况（见表1），溶洞发育带主要集中于标高-200m以上，钻孔见溶洞率相对较高，且溶洞一般全充填，此带突水突泥后，地面塌陷影响大；溶洞裂缝带标高为-200m至-400m，钻孔见溶洞率0.10%～0.14%；裂缝发育带一般在-400m以下，发育程度低，且充填较好，富（导）水性弱。而本区煤层多数赋存在-400m以上，开采-400m以下煤层引发岩溶地面塌陷的可能性和影响范围将降低。
3）从区域地质构造上来看，本区域背斜轴部岩溶相对发育（见图1）。轴部张裂隙发育，且开口向上，地下水活动强烈，矿井下易产生突水突泥而引起地面塌陷。
4）本区域高角度正断层带岩溶发育，特别是断层交会处岩溶发育强，规模大。部分逆断层或正断层被切割，在断层带处当矿层与含水层相接触时容易发生穿水，引发地面塌陷。
5）旱、雨季地下水位反复交替升降的区域，地面塌陷发生较为频繁。
6）表面岩溶塌陷多发区域位于煤矿开采活动强烈的位置（见图2）。
由此可见，地质构造、水文条件是该煤矿区域岩溶发育的主要影响因素。而岩溶塌陷区域分布还受到了矿山开采等因素的影响。
2岩溶塌陷成因机制分析
该区域碳酸盐岩分布广，厚度大，岩溶发育。矿山排水导致地下水位大幅下降，在岩溶化断裂带，地下水交替频繁处岩溶塌陷发育。以下根据岩溶塌陷分布位置，对其成因机制划分6个区域分别进行分析。
1）大成桥岩溶塌陷区。该区位于大成河一带，为河谷平原地貌，处于白垩系百花亭组底部砾岩和二叠系茅口组中下部地层的不整合接触面附近。在地下水交替升降过程中，由于受到接触面以及栖霞组灰岩中黑色泥岩的阻力，会产生缓冲涡流形成冲刷作用。加之浅层地下水对茅口灰岩中部灰岩的侵蚀作用强，因而岩溶发育，发育深度主要在-80m以上。另外，由于该区域内五亩冲矿井不断强排疏干，地下水流运动遭遇人为改造，水位大幅下降。通过对区域内1975年与2008年地下水等水位线图对比，大成桥一带地下水位由70m下降至-40m，作为排泄区的大成河渐变为补给源流补灌矿区，形成过水通道对充填物进行冲刷搬运，则导致地面盖层薄弱部位不断出现失稳塌陷。
2）贺石桥岩溶塌陷区。该区沿群英河一带分布，属河谷平原地貌。该区位于煤炭坝向斜北部，背斜东南翼，受构造影响强烈，其核部隔水层埋深约200m，阻止了西北方向地下水向矿床的大量充水。此外，沙子坡断层通过本区，该断层导水性好，形成了地表地下水与西峰仑矿井以及跃进煤矿矿井间的导水通道。随着矿区的不断强排疏干，地下水流运动受到人工作用的加强和改造，地下水位下降显著。根据图3对比，地下水位最大下降达到170m。
另外，本区位于贺石桥径流带，群英河与地下水通过沙子坡断层源源不断地补给矿区，河水漏失量达到1000m3/h。这些地表水转化为地下水后对溶洞中的充填物和上覆松散土层的潜蚀和冲蚀作用增大，造成矿井突泥突水现象严重，致使溶洞中的充填物和覆盖层中的松散土层逐渐被冲刷带走，当溶洞较大，充填物被迁运，地面盖层薄弱的部位就突然产生岩溶塌陷。另外，当岩溶空洞形成一个封闭的环境时，产生真空吸蚀作用，溶洞顶部盖层在负压作用下失稳产生塌陷。
3）欧家大冲岩溶塌陷区。该区位于欧家大冲与颜家冲交汇一带，出露地层岩性为二叠系栖霞组上部硅质灰岩夹硅质岩、茅口组岩上部灰岩以及少量石炭系灰岩和白云岩，富水性强，岩溶发育。矿井下常引发突水、突泥，本区构造复杂，由于大量断层带存在，颜家冲径流带与矿区之间形成良好的导水通道。当采矿对地下水强排疏干时，因地下水位急剧下降以及降落漏斗的扩大，使颜家冲和欧家大冲的地表水由颜家冲径流带和导水断层补给矿井。由于此处处在岩溶发育带，又有断层的切割、沟通，当开采深度延深时，随着矿山排水量增加，水力坡度和流量增大，溶洞裂隙中充填物受冲刷流失强度也随着增大，当充填物被冲蚀后，部分溶洞洞顶覆盖层厚度变薄，在渗透水头和岩土体自重作用下，无法满足拱顶稳定而失稳产生塌陷。
4）洋泉湖岩溶塌陷区。本区位于矿区东部，主要分布地层为白垩系百花亭组底部砾岩和二叠系茅口组灰岩及硅质灰岩。据相关勘探资料，该岩组岩溶发育，连通性好，主要分布在-200m以上，大部分无充填，且空洞较大，最大洞高达到6m。本区受构造影响大，贺家湾正断层从本区通过，其透水性好，地下水流动性强。矿区开采对该区域造成了较大影响，矿区开采前，该区域内常年有泉水，但随着竹叶堂等煤矿的开采，大量抽排地下水，致使地下水位大幅下降，目前地下水位在-190～-200m之间波动。竹山塘煤矿强排疏干，使洋泉湖一带地表水和地下水通过洋泉湖径流带和贺家湾断层补给矿井，沿线溶洞被疏通扩大，在水流冲刷和自重作用下，失稳产生塌陷。
5）回龙铺岩溶塌陷区。本区位于矿区南偏东、沩水以北、左家河径流带以东的平原地区。该区地势平坦，面积较广，灾害分布较平均。表层冲洪积物发育，下伏基岩为二叠系栖霞组上部的硅质灰岩、硅质岩，中下部的泥灰岩、泥质页岩和石炭系壶天群的灰岩、白云质灰岩。栖霞组上部地层和壶天群地层岩溶发育，连通性好，栖霞组中下部为相对隔水层。但沩水大断层于左家河处横过沩水河，隔水层断失，使壶天群、栖霞与沩河水产生密切水力联系。区内岩溶塌陷主要发生在栖霞组上部灰岩中，主要受左家河和沩水大断层控制。矿区疏干排水使地下水位下降，沩水与地下水通过沩水大断层连通左家河径流带补给矿井，原有溶洞受水流冲刷，充填物流失，在覆盖层薄的部位洞顶失稳产生塌陷。但因为该区离煤矿区较远，因而地下水位下降幅度不大，所以岩溶发育深度也较浅。
6）涌泉山岩溶塌陷区。本区分布在喻家坳乡连河冲以南涌泉山一带的河谷平原区，本区出露地层岩性为二叠系栖霞组上部硅质灰岩和硅质岩，岩溶发育，连通性好。本区位于煤炭坝背斜西翼的几个次级向斜处以南，受周边煤矿抽排水影响较大。这些矿区煤炭储量不大，开采深度较浅，因而地下水降幅有限，产生岩溶塌陷的深度也不大，主要集中在-100m以上。这些煤矿采煤疏干排水后，地下水和地表水回灌矿区，沿涌泉山沟一带，岩溶管道和溶洞长期被冲刷，充填物被掏尽，溶洞顶部盖层变薄失稳，产生岩溶塌陷。整个调查区从历史采煤情况来看，各大矿井大部分有突泥、突水的灾害发生，如2003年西峰仑煤矿在-350m水平就曾发生突泥达5000m3，井下小的突泥点也较多；又如1971年9月，五亩冲在煤层中掘进时底板突水，瞬时水量达2 900m3/h，造成地面下沉，水塘漏水，1958年至1986年突泥点达117个。这些突水突泥事件都是反映下部岩溶发育的直接证据，也说明岩溶发育与矿井的大量抽排水是整个煤矿地区岩溶塌陷发育的最重要原因（见图4）。
综合以上分析，结合岩溶塌陷现状调查结果、本区域水文地质特征以及矿业活动等情况，预计各带岩溶地面塌陷的均有加剧趋势。六个分带内复塌、新塌的可能性大，沿断层方向有外扩趋势，地质灾害危害严重。
3小结
1）通过对该煤矿区域岩溶发育规律的分析，得出地质构造、水文环境是影响该区域岩溶发育的主要因素，而矿山开采情况一定程度上影响了岩溶塌陷的发生和分布。
2）将该煤矿区域分为6个区分别对其岩溶塌陷成因机制进行分析，得出岩溶发育与矿井大量抽排水是该地区岩溶塌陷发育的最重要原因。
谈岩溶地面塌陷原因及形成机理 篇4
影响岩溶塌陷的主要影响因素有:覆盖层岩土性质和厚度、岩溶发育程度、气候条件、地质构造、地下水与人类工程活动等[1]。岩溶发育范围内岩溶地面塌陷灾害频繁，塌陷灾害具有隐伏性、突发性、群发性、多因性等特点[2]。目前，岩溶地面塌陷形成机理研究已取得较多成果，形成了一些公认的理论，如潜蚀论、吸蚀论、失托加载、抽排水等。何宇彬[3]认为岩溶塌陷的真正机理是岩溶管道水流的水动力条件变化。雷明堂等[4]通过原状土试验，认为侧压水位下降速度达到0.65 cm/s及压力变幅达8 m水头时，土层发生破坏。程星等[5]认为一定的地质条件是研讨岩溶致塌机制的前提，脱离一定的物质基础去探讨其形成机制就会出现偏差。袁道先[6]认为土层厚度大于30 m，发生岩溶地面塌陷的可能性较小。叶维国[7]认为当深圳市龙岗区区域内土层厚度大于30 m时，发生地表塌陷的概率极低;而同乐村的覆盖土层厚度大于60 m，也发生岩溶地面塌陷灾害，据调查发生不止一次，这可能是一个特例。研究地面塌陷原因和机理，需结合环境地质条件、人类活动等情况进行分析和探讨。
2 工程概况
深圳市龙岗区同乐村发生岩溶地面塌陷[8]，塌陷区中心地理位置:东经114°16'10″，北纬22°43'15″，塌陷坑平面上呈椭圆形，长轴方向为320°，长轴长10 m，短轴长5 m，塌陷坑深3 m，本次岩溶地面塌陷属于小型塌陷。为查明岩溶地面塌陷原因、形成机理，对该塌陷区进行了钻探和地球物理勘探等工作。
3 勘查成果分析[8]
3.1 钻探资料分析
根据该场地勘查的主剖面图可知(见图1)，塌陷区土层深度近似在地面下68.4 m～75.6 m，且塌陷区所在位置是两侧覆盖层变化的转折点;由于塌陷区上面覆盖层的一元结构不连续，土层中形成了近似垂直的水力入渗通道。同乐村溶洞遇见率低，岩溶在平面上发育不均匀，但在纵向上较为发育。钻孔ZK4,ZK5,ZK6之间粘性土比例较低，渗透系数小;而大部分是透水系数较大的粗砂和细砂等;ZK5,ZK6,ZK7之间细砂土层厚度约为15 m;ZK3,ZK4之间粗砂层厚度约为20 m～40 m。另外，ZK4,ZK5,ZK6之间的大理岩形成了陡坎，坡度达到75°，推测可能是断层壁。ZK5孔在地下62.3 m～68.4 m处遇到土洞，根据ZK5遇到的土洞深度，推测在ZK5,ZK6处是溶洞的出口，剖面图1上画出了土洞的大致范围。以上这些因素都为岩溶地面塌陷提供了条件。
3.2 地球物理勘探结果分析
图2和图3分别是为高密度电法测试结果和地质雷达探测结果，表明岩溶塌陷区下面一定范围内存在一个地下水的入渗通道或落水洞，这与勘查结果基本一致。
4 岩溶地面塌陷原因及形成机理分析
4.1 气象水文
深圳市每年汛期为4月～9月，全年雨量有85%出现在4月～9月，最多为8月，平均达368 mm，雨量年际变化较大，最多的年份达2 747 mm(2001年)，最少的年份只有913 mm(1963年)。降水时空分布不均匀，秋冬春季常发生旱情，为满足生产和生活的需要，当地工厂和居民常常自主抽取地下水，从而导致地下水位的往复波动。场区地表水相对不发育，仅有一近似圆形的积水塘。叶维国[7]认为塌陷点附近存在积水坑、盲塘的原因是早期的岩溶地面塌陷地下水排泄通道，导致地面水排泄不畅而形成。
4.2 地形地貌
同乐村位于深圳市龙岗区中部，高程为36.0 m，地形中间低，西南侧和东侧主要为55.0 m～100.0 m的高台地;东侧台地之间有三颗松水库和松子坑水库，其余为平地。周边地势较高，为同乐地区地下水的补给提供了条件。根据文献[9]，同乐村位于龙岗河支流西侧的冲洪积阶地上，属于龙岗河一级阶地;另根据当地村民介绍，龙岗河曾在此经过，后经建设需要，河道取直，形成了现在的地形地貌。
4.3 地层岩性
根据钻探资料，场地土层为第四系冲洪积层，下伏基岩为石炭系下统石磴子组灰岩及大理岩。在上覆地层中，主要由薄层粘性土和巨厚层粗砂组成，具二元结构(见图1)。岩溶地面塌陷主要是由于可溶岩上的土体发生沉降所致，覆盖层分布必然会对塌陷产生影响，在一定程度上起着控制作用。本次塌陷起始点位于地面以下约70 m深处，与前人研究的覆盖层厚度有所不同。冯佐海认为80%以上的塌陷发生在一元结构的粘土、粉质粘土中，且土层厚度小于10 m[10]。塌陷数量随土层厚度增大而减小，大于30 m的塌陷很少发生[6]。对于二元结构的土层而言，当土层底部隔水层被破坏后，所谓的二元结构又重新形成新的一元结构模式[11]。该地区存在二元结构的阻水特性，但是经过地下水的长期作用，巨大的水头作用使得下部隔水层逐渐破坏，再加上抽取岩溶水导致下部岩溶空腔负压增大，上下同时作用更有利于土洞的产生。
4.4 地下水
根据能量守恒定律可知，导致覆盖层土体破坏的力是由地下水体做功转变而来的。因此，地下水对岩溶地面塌陷起着非常关键的动力作用。
根据勘查结果分析知，塌陷区水文地质条件复杂，具有双层地下水:上部是孔隙潜水和下部是岩溶水。地下水主要来自大气降水、东南侧河流及周边水库的补给。据钻探和周围居民井地下水测试可知，上层稳定水位在3 m～4 m。
双层水位的存在对塌陷的产生有重要影响:1)不同土层之间的水力坡度增大，使土体发生破坏[11];2)第四系孔隙水具有封闭作用，导致含水层的溶洞、溶隙内形成真空负压，对上覆地层产生真空吸附作用，加速土洞的破坏。另外，地下水水位越高，发生塌陷的几率越大。当地下水位在岩土界面附近波动时，水位变幅越大塌陷越易形成。
4.5 地质构造
据深圳市1∶50 000区域地质图，该区地质构造背景较复杂[9]，主要发育北东向断裂。本次勘探中，在地面塌陷位置正下方发现一条北西向断裂F3，产状为N320°W/NE∠40°，此前尚未发现。F3断裂的作用使原有水平向的沉积地层错开一定宽度(见图1)，导致地层间裂隙发育，岩体破碎，有利于地下水的补给、径流与排泄，长期作用下，接触面处的土体将被掏空，为地下水的流通提供通道，甚至控制岩溶地面塌陷的规模，表明地质构造部位与塌陷具有内在的成因联系。
4.6 人类活动
从我国岩溶地面塌陷发育特征看，在已有的岩溶地面塌陷灾害中，约70%为人类活动所诱发[4]。人类活动是岩溶地面塌陷的诱发动力，主要有抽水或人工降水、动荷载等，尤以抽水影响最大[6]。针对同乐村的岩溶地面塌陷，由于天气持久干旱，地下水位下降，后采用人工抽水满足生活需要，从而导致地下岩溶水大幅度下降所致，改变地下水天然流畅，形成了一个上部地下水下渗的潜蚀通道(落水洞)，推测岩溶水下降幅度超过20 m。同乐地区岩溶地面塌陷在前几项因素的支配下，人类活动诱发了本次岩溶地面塌陷。
5 结语
岩溶塌陷的光纤传感监测试验研究 篇5
通过大型岩溶塌陷物理模型试验室,研究了BOTDR光纤传感技术在岩溶塌陷(或沉陷)监测中的应用.试验中模拟了岩溶水的开采导致塌陷的过程,并实时监测光纤的变形过程及所观测到的土层破坏情况,试验结束后,垂直开挖剖面,检验光纤监测结果的`可靠性.结果显示:光纤的应变峰值与土层的扰动、掏空相对应,可判断塌陷发生的位置;由不同层位的光纤应变变化,可判断土层扰动带垂直方向的发展过程;由光纤时间序列的变化趋势,可判断土层扰动带水平方向的发展方向.研究成果表明,BOTDR光纤传感技术监测塌陷的发生是可行的,效果较好.
作 者：蒋小珍 雷明堂 陈渊 葛捷 JIANG Xiao-zhen LEI Ming-tang CHEN Yuan GE Jie 作者单位：蒋小珍,JIANG Xiao-zhen(中国地质大学,北京,100083;中国地质科学院岩溶地质研究所,桂林,541004)
雷明堂,LEI Ming-tang(中国地质科学院岩溶地质研究所,桂林,541004)
陈渊,CHEN Yuan(上海横河国际贸易有限公司,上海,20)
葛捷,GE Jie(上海光子光电传感设备有限公司,上海,33)
岩溶地面塌陷 篇6
1研究区的地质背景
研究区总体上为峰林平原地貌,地势平坦,局部地段略有起伏。在地质构造上,为覃塘 ~ 云表向斜的西翼,径向构造带中向斜核部,主要为石炭系上统 ( C3) 和下统大塘组( C1d) 、岩关组( C1y) 以及泥盆系上统( D3) 和中统东岗岭组( D2d) 、郁江组( D2y2) 地层,岩性主要为燧石结核灰岩、灰岩、白云岩、白云质灰岩。第四系覆盖层以冲洪积成因为主,鲤鱼江地段为冲积成因,土层性质主要为黏土、粉质黏土,局部地段含冲洪积卵砾石。
研究区上部为第四系松散孔隙含水层,地下水赋存于冲积、冲洪积、残坡积土层中,地下水类型主要为孔隙水、上层滞水; 下部为碳酸盐岩裂隙-溶隙含水层,地下水类型主要为裂隙-溶隙水、岩溶水。 裂隙-溶隙水是居民生活用水的主要来源,水位波动较大,埋深( 2 ~ 10) m。岩溶水主要赋存于岩溶洞穴中,水量丰富、常年有水,但水量动态变化大,不同时段水量差别较大。孔隙水亦受季节变化的影响, 与碳酸盐岩岩溶水互为补给和排泄。区内泉点出露较少,地下水在中-低山峰丛区接受大气降水补给, 流经岩溶平原,最终向郁江方向排泄。研究区主要位于农村,多为甘蔗田,几乎没有大型厂矿企业,工业用水较少,水井抽水主要用于农田灌溉和居民日常生活用水。
2岩溶地面塌陷发育现状
据不完全统计,近30年来,本区共发生岩溶地面塌陷15处( 图1) 。根据现场调查,地面塌陷均为土层塌陷,主要集中分布于青云村、新祥村、旺六村等地,规模一般比较小,直径( 0. 5 ~ 2. 0) m,深( 1 ~ 5) m不等,其中以2 m以内的居多; 直径大者可达 ( 5 ~ 6) m,深约10 m。塌陷坑在平面上大多呈圆形、椭圆形、长条形和不规则形,以圆形和椭圆形最为常见; 剖面上呈蝶形、坛形或漏斗形。主要发育在一元黏性土层中,塌底部分或全部充填含砾黏土,坑内少见地下水存在。
3岩溶地面塌陷的影响因素分析
3.1岩溶化程度
岩溶发育程度是土洞形成和塌陷发生的先决条件[2,3]。研究区浅部岩溶发育,岩性以石炭系、泥盆系厚层灰岩、白云质灰岩、白云岩为主,纵向水力联系较好,横向水力联系较差。近基岩面附近岩溶化程度较高,岩溶形态多样,溶隙、溶沟和溶槽发育,为岩溶土洞的形成提供了良好的排水和土颗粒运移通道。
3.2覆盖层性质
覆盖层是岩溶土洞形成的物质基础[4]。本区为覆盖型-半裸露型岩溶发育区,上覆第四系覆盖层厚度变化较大,半裸露型岩溶区土层厚度小于2 m, 可溶性基岩出露地表。覆盖型岩溶区,浅层岩溶地貌发育,覆盖层厚度小于10 m,主要为一元结构的含砾黏土层,局部地段富含铁锰结核。
研究表明,覆盖层厚度越薄,岩溶塌陷越发育, 其分布密度也越大[5]。调查发现,区内岩溶塌陷均发生在第四系覆盖层厚度小于10 m的地区,其中土层厚度小于7 m的半裸露型和浅覆盖型岩溶区塌陷坑最多,占全部塌陷坑数量的93% ( 图2) 。
3.3断裂构造发育
本区位于覃塘—云表向斜的西翼,地层褶皱、断裂裂隙发育,断裂构造主要为NW向和近NS向,其中以NW向断裂最为发育。区内地下水活动强烈, 岩溶常沿着构造破碎带发育,形成溶洞、落水洞和宽大裂隙。对区内距构造断裂不同距离内地面塌陷的分布数量进行统计,结果如表1所示。
由表1可见,研究区岩溶地面塌陷受断裂构造控制,近半数的塌陷坑分布在距径向断裂带不足1 km的范围内,而距构造断裂带5 km以内的地面塌陷坑达到93. 33% 。其中,青云村地面塌陷点距最近的径向断层线( 3 ~ 4) km; 新祥村地面塌陷点距最近的断层线( 2 ~ 3) km[6],并且上述塌陷坑的长轴方向多与构造断裂的方向保持一致。
3.4水动力条件变化
本区地下水主要来自大气降水,每年4 ~ 9月为雨季,10月至次年3月为旱季,由于年降雨量分配不均匀,水位变幅较大,年水位变幅最大可达( 8 ~ 10) m。从时间上看,地面塌陷多发生在每年的旱季末期和雨季初期。在此期间,地下水位经历了几次大幅度的波动。
另外,区内居民生产生活用水主要通过井孔、溶潭抽取岩溶水解决。尤其是农灌季节,农民大量抽取岩溶地下水灌溉农田。这些抽水孔分布比较集中,多采用间断性抽水的方式,即白天抽水,晚上停止开采,而且每次抽水都深达基岩,造成水位在基岩面附近反复升降,其频度比自然条件下增大几倍甚至上百倍[7],抽水引起的塌陷问题不断发生。
通过对青云村地下水位连续动态监测和降雨量分析。结果显示,2011年7月23日至8月4日期间,研究区虽然有过两次较大降水,但由于农业用水量持续增加,地下水位持续下降,最大降深可达0. 6 m / d。7月29日一场中雨过后3 d,水位不升反降, 降深达0. 3 m/d( 图3) 。
此外,本区地下水变化还明显受到河渠渗水的影响[1]。监测期内9月上旬降水量较少,区域性地下水位普遍降低,但是该监测点附近水位却接近雨季水位。调查发现,监测点附近村民采用明渠灌溉且基本无防渗措施,渠灌渗水严重,导致地下水垂向渗流增加,土颗粒不断流失,有利于土洞的形成和演化。
4岩溶地面塌陷的形成机制
本区岩溶地面塌陷,大致经历1→4四个阶段 ( 图4) 。
4.1渗透-潜蚀阶段
当水位高于基岩面时,含砾黏土层浸水饱和,土质软化,物理力学性质降低,在岩土界面形成软弱土带。当水位低于基岩面时,水力坡度和流速增大,第四系土层孔隙水向下渗流补给岩溶水的作用增强, 在基岩洞隙开口处形成集中渗漏点,作用于上覆土层的水力坡度超过了土体渗透破坏的临界水力坡度,土体发生渗透变形破坏[8—10]。
4.2土洞形成阶段
地下水位频繁波动,覆盖层反复饱和失水,土体应力状态发生改变,尤其在基岩面附近,土体呈软塑,甚至流塑状。在溶沟、溶槽和浅层岩溶裂隙发育条件下,充填在岩溶裂隙管道中的流塑状黏土随岩溶水位下降,发生流动,引起上覆土层的变形或破坏,土结构体在地下水流及自身重力的作用下,与母体分离并进入裂隙岩溶管道中,初始结构体的剥落将暴露新的更大张应力的土表面,随着剥蚀破坏作用的进行,裂隙面不断向上扩展,形成土洞雏形。
4.3土洞扩展阶段
当地下水位持续降低,尤其是短时间内大量抽取岩溶地下水时,水位降深大,其结果一方面使水头差增大,动水压力增强,地下水对覆盖层渗透潜蚀作用增强; 另一方面由于区内地下水较贫乏,第四系孔隙水( 气) 来不及补给岩溶含水层,在水面与覆盖层之间的空腔内产生真空负压[11],吸蚀土洞周边的土体,致使盖层底部动水压力增强,在外界大气压的共同作用下,土层结构遭到破坏,加速了土洞的扩展规模。
4.4土洞塌陷及调整阶段
随着抽水活动的持续进行,在动水压力和土体自重力的共同作用下,土洞不断向上呈拱形发展。 拱顶变薄、张裂,并不断接近地表,当土洞上覆第四系松散层自重力超过土体抗剪强度时,便突然发生塌落,然后在降雨入渗和其它外动力继续作用下,塌陷坑周边环形裂隙带内不稳定土层不断崩落,充填坑底,使得塌坑变大变浅,坑壁变缓,直至发育稳定。
5防治对策
岩溶地面塌陷的防治,分对已发生塌陷地段的处理和对塌陷危险性的预防,其途径都需要首先查明塌陷的形成条件( 包括岩土体性质和水动力因素等) ,塌陷的存在现状及其危害性等,然后提出针对性地防治措施:
( 1) 对已发生塌陷的地段,未避免塌陷坑进一步扩大,针对不同成因类型,采用填筑土石方、混凝土或梁板跨越等措施及时处理塌坑;
( 2) 对已查明有隐伏岩溶土洞尚未出现塌陷的地段,为防止塌陷发生,对本区粘性土层可采取清除填堵法、强夯法等措施,消除隐患;
( 3) 对地面不稳定区应立即采取合理措施,避让、撤离或搬迁,同时加强巡查,监测地面变形、裂缝、洞穴的扩展情况和井水位变化情况等;
( 4) 采取合理措施疏排地表水,易发生洪泛的地段要把塌坑四周围起来,并尽快回填,防止地表水进入塌陷区,造成更大的破坏[12]。及时疏通沟渠, 加速泄流; 同时,对渗漏量大的不稳定地段采取防渗措施,减少河渠渗漏;
( 5) 合理开发地下水资源,控制抽水强度,避免间歇性抽水,消除引起地下水大幅变动和强烈垂直渗流的水动力条件。
6结语
岩溶地面塌陷是在特定地质环境条件下,多种因素共同作用的结果。从地质条件上看,研究区地处覆盖型-半裸露型岩溶区,岩溶裂隙、溶沟、溶槽等浅部岩溶发育,覆盖层厚度薄,断裂构造发育,为土洞发育提供了有利条件。从塌陷发生的时间上看, 多出现在旱季末期和雨季初期,受自然和人为因素 ( 主要是大量抽取岩溶地下水和渠系灌溉渗水) 的影响,水动力条件发生改变,地下水在基岩面附近大幅波动,该过程涉及地下水变化和地表水入渗引起的渗透-潜蚀、负压吸蚀等效应。应及时采取合理措施,加强渠道的防渗工作和及时疏排地表水,控制开采强度,合理开发利用地下水资源,减少地面塌陷的发生。
摘要：近30年来,贵港覃塘区不断发生岩溶地面塌陷。通过野外调查和地下水动态监测等手段,综合分析地面塌陷的主要影响因素和发育规律。结果表明,塌陷是多种因素共同作用的结果,其中采用明渠灌溉且无防渗措施和短时间内大量抽排岩溶地下水是地面塌陷的直接诱因。还对塌陷的形成过程和作用机制进行了分析;在此基础上,针对研究区地面塌陷的实际情况,提出了相应的防治对策。
关键词：岩溶塌陷,影响因素,形成机制,防治对策
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岩溶地面塌陷 篇7
据勘察资料, 区内地面塌陷主要分布在覆盖型岩溶地段, 下伏基岩为石炭系统大塘阶段石磴子组灰岩, 层顶埋深约3.00~47.00米, 变化较大, 且岩溶极其发育, 漏水现象严重。区内分布有市、县公安、建联等几座大型采石场, 20世纪90年代大规模开采石灰石, 大部分为负地形开采, 至目前为止, 区附近仍在开采的在市建联石矿场, 开采深度达到200米, 其余大部分均已停采, 在区内留下一个个大型的石场水库, 形状多不规则, 最大积水面积超过10万平方米, 水深超过50米。
2000至今, 区内荷塘村、荷溪村发生地面塌陷多处, 几乎每栋房子都有或多或少的墙体开裂, 由于生产的需要, 大部分塌陷坑都已回填, 房屋裂缝也由于分布散, 且大多无人居住, 无法精确统计。共发现房屋裂缝达20多处, 裂缝宽度10~200mm, 裂缝形式主要有沿窗角的斜裂缝、沿水平梁的水平裂缝及沿墙体整体开裂的锯齿状裂缝。发现地面塌陷坑10多处, 主要位于荷塘村与荷溪村的交界处的林木场内, 塌陷坑大小不一, 呈圆形或椭圆形, 最大的直径约5米, 面积约20个平方, 深度约5米, 最小的直径约1.5米, 深度约1米。
1 分布规律
塌陷的分布受岩溶发育规律、发育程度的制约, 同时与地质构造、地形地貌、土层厚度等有关。从勘察过程中发现的地面塌陷情况及走访区内以前的塌陷情况来看, 区内地面塌陷主要体现如下几个规律:
(1) 地面塌陷多沿浅部岩溶发育带分布, 发现较多塌陷坑的荷塘与荷溪村, 基岩埋藏浅, 一般不超过10米, 且地下溶洞发育, 特别是土洞发育, 存在溶蚀“天窗”, 基岩与第四系间水力联系密切。
(2) 地面塌陷多沿第四系厚度薄, 或透水性较好的地段分布, 第四系与灰岩间没有完整的隔水层, 使岩溶水与第四系孔隙水之间相互沟通, 第四系厚度越薄, 承受地下水位下降的压力越小, 就越容易产生地面塌陷, 第四系松散砂砾石层透水性越好, 抗负压能力越弱, 易被水流掏空, 地面越容易发生塌陷。区内发现塌陷坑的地段, 钻孔资料揭露普遍存在较厚的松散砂层或流塑~软塑粘性土层, 承压能力弱。
(3) 地面塌陷多沿褶皱轴部和断裂带上分布, 褶皱轴部和断裂带是岩溶发育和地下水补、迳、排的有利条件, 也是地下水富集地段, 在抽排水时, 常在这一带产生塌陷。
(4) 地面塌陷多沿地下水补给方向的上游分布, 由于灰岩含水层岩溶发育和透水性不均一, 地面变形在平面上分布也不对称, 一般多发生于岩溶水主要补给方向上。当抽水时孔隙水补给岩溶水, 在补给方向上的地下水补给速度快, 水力坡度大, 水位下降快, 形成负压大, 地下水对覆盖层和溶洞充填物的掏空作用强烈, 所以沿此方向产生塌陷较多。
(5) 地面塌陷多分布在采石坑的周围, 当采石坑在影响半径范围内抽取地下水时, 往往沿着地下水流动的方向产生地面塌陷和房裂。
(6) 地面塌陷多分布在巴江河的南侧, 河流是地下水、地表水的排泄通道, 由于巴江河河水与河南侧地下水水力联系密切, 频繁运动, 河岸范围内岩溶发育, 易产生塌陷。
(7) 地面塌陷多分布在溶蚀洼地、溶蚀谷地。溶蚀洼地、谷地多呈封闭或半封闭形式, 地表径流易于集中且不易排出, 在抽、排水时, 常在洼地、谷地一带产生塌陷。
2 影响因素分析
造成塌陷的因素较多, 关于塌陷形成机理的理论主要在三种:潜蚀论、真空吸蚀论和液化论。这次勘察根据塌陷的程度有所不同, 影响因素主要分为内因和外因两种, 内因即是地质因素, 外因即为地下水动力因素。
2.1 地质因素
2.1.1 岩溶发育程度:
据钻孔揭露, 发生地面塌陷地段, 灰岩面发育土洞, 灰岩岩面溶蚀沟槽极为发育, 呈犬牙交错状, 起伏不平, 高起地段溶洞发育, 多见无充填与半充填溶洞, 低谷地段多因岩溶塌陷溶洞通道被充填, 浅覆盖型岩溶发育是产生地面塌陷的重要因素。
2.1.2 覆盖层性质:
据已知塌陷点第四系资料, 一般地面塌陷数量向第四系厚度变薄地段增加, 而且底部为富含地下水的松散砂砾层都极容易触发引起地面塌陷, 因此, 第四系覆盖层的性质和厚度也是产生地面塌陷的一个重要因素。而深部岩溶发育一般引起深部岩溶塌陷, 对地表影响相对较小。
2.2 地下水动力因素:
不同的地质结构模式水动力的作用有所差异, 不同地区影响地下水动力均衡的因素也不一样, 主要有降雨和人工抽取地下水, 但共同的现象是在第四系覆盖层内出现土洞, 并发展到地面开裂、下沉和塌陷, 造成地面建筑物破坏。
据调查观测资料证实, 在枯水季节, 水位下降土层失水收缩, 地面下沉地带的民房裂缝变宽, 到了夏季降雨量多时地下水位上升, 土层吸水膨胀, 裂缝变窄。随着降雨季节的到来, 雨水垂直入渗补给地下水, 对被抽空漏斗内土层起润滑崩解作用, 并随入渗雨水带入井场而被掏空, 故地面塌陷多发生于枯水季节过后的绵雨期 (约2月底至4月初) 。
根据这次勘察时对当地居民的采访, 虽然村内部分地段可溶岩强发育, 但发生岩溶塌陷的时间主要集中在2000~2006年, 说明近十年来, 由于区内的人类工程活动不断增强, 过量抽吸地下水改变了浅层土体稳定条件。据村民反映、现场调查, 区内企事业单位、工厂、村庄建有多处岩溶地下水抽水井, 主要供厂区和村民生活用水之用。这些机井的长期抽水降低了地下水位, 产生真空负压, 水力坡度突然变陡变大, 使原来地下水对上覆土体的承托力减少, 在水流速加大的情况下, 水的潜蚀能力增大, 逐步疏通了下部洞隙与部分地段第四系含水层之间的水力联系, 增加了土洞形成的地下动力条件, 并加快了土洞的形成和发展速度。在第四系地下水通过洞隙和溶蚀裂隙等通道流向深部岩溶水的过程中, 带走了大量的第四系土层颗粒, 岩溶洞隙的充填物就是来自上部土层的土颗粒不断堆积。当土洞向上发展到无法承受上覆土体的自重压力时, 即产生岩溶地面塌陷。
结语
综上所述, 灰岩地区地面塌陷的影响因素固然很多, 但最重要的诱发因素还是因为周边采石场的开采, 大量抽取地下水, 导致地下水动力条件的改变, 区内的降雨、抽排水是最重要的影响因素。抽水降深大小, 水位下降速度, 抽水时间长短以及覆盖层岩性、厚度等是影响地面塌陷发育程度的重要原因。因此, 在岩溶发育地区, 应该严格探制地下水的开采, 如非要开采, 必须严格控制开采量和降深, 控制降水速度, 逐渐降低地下水位, 并建立地面变形监测点, 定期观测地面标高变化, 以便及时了解地面沉降量。
摘要：碳酸盐岩广泛分布于广花盆地和珠江三角洲北部局部地区, 多呈北东-南西向条带状展布, 除了小面积零星出露地表及人工露头外, 其余均为第四系或老第三系、白垩系红层所覆盖, 属隐伏型岩溶。隐伏型岩溶给环境造成的最大危害就是地面塌陷、地面变形, 近年来, 广花盆地碳酸盐岩分布范围内发生地面塌陷的事故越来越多, 给人民的生产、生活带来的影响也越来越严重, 造成严重的经济损失。造成塌陷的因素较多, 以广州市花都区赤坭镇为例, 通过对镇区范围内的规划工程地质勘察工作, 分析区内地面塌陷的分布规律及主要影响因素。
关键词：岩溶,地面塌陷,影响因素
参考文献
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岩溶地面塌陷 篇8
桂平市某中学教学楼于1999年建成并投入使用。该楼长约80m,宽约8m,东西两头(段)高5层,中段高4层(见图1),框架结构,柱下独立基础与条形基础相结合,以松散状的中细砂为地基持力层。该教学楼在使用至2003年就开始发现不均匀沉降,楼顶端中间沉降缝明显拉开,宽度达9cm～11cm(见图2),相对于中间沉降缝的教学楼两侧,其西端沉降7cm～14.13cm,东端沉降13.61cm～21.64cm,东北角和西北角沉降较大,但尚未发现框架构件拉裂现象。
2006年7月17日,由于连日降雨量较大,在该教学楼西北角的教室中间窗户内外距墙脚1.65m处,突然出现两处规模约为3.8m×2.3m和2.0m×1.5m的陷坑,室外坑深1.40m,室内坑深2.0m(见图3、图4),致使该楼紧急停止使用。技术人员通过3条工程物探地震映像剖面、38条探地雷达剖面及7个地质验证钻孔等补充勘察成果,结合前人工作资料,掌握场地岩土工程地质特征、基岩浅层岩溶发育分布情况,深入分析教学楼地基沉陷原因,提出高压固结灌浆地基加固方案及组织灌浆方案的有效实施,稳住了教学楼的不均匀沉降,并最终恢复了教学楼的使用,达到了工程目的。
1.1 工程地质概况
场地属山前冲、洪积—岩溶平原地貌。根据勘察资料,地基岩土层在勘探深度内,自上至下依次为:(1)层素填土(Q4ml):土体松散,成分为石英细砂及少量黏性土,揭露厚度为1.80m～2.50m;(2)层中细砂(Q4pl):土体松散,主要成分为石英、云母,局部含少量黏土,揭露厚度为1.50m～12.30m,承载力特征值fak为100kPa;(3)层硬塑状黏土(Qpl):土体结构紧密,局部夹薄层粉土,该层场地局部分布,揭露厚度为4.00m～7.20m,其承载力特征值fak为190kPa;(4)层可塑状黏土(Qel):局部软塑状,该层在场地中局部分布,揭露厚度为1.30m～5.50m,承载力特征值fak为100kPa;(5)层中风化灰岩(D2d):岩石坚硬,裂隙、岩溶发育,埋深13.0m～27.0m,未揭穿。
通过物探,推测场地有多处岩溶发育(段)带、土洞、松散(段)带,其中西北角的岩溶发育区形成规模较大的脱空区域(土洞),对建筑物的安全造成最大的隐患。建筑物的西部受岩溶发育区影响,基础底形成大的松散区域及土洞,并出现塌陷,使其沉降量增大;而建筑物的东侧,由于淤积层及砂层较厚,通过比对分析钻孔资料,判定为原软弱层清理换填不彻底,造成持力层载荷能力降低,沉降量明显偏大。
1.2 水文地质特征
场区北临黔江,东靠郁江,地处两江交汇的三角地带。场地存在两种类型的地下水,一为孔隙水,二为岩溶水。孔隙水赋存于冲洪积中细砂层的孔隙中,岩溶水赋存于下伏灰岩的溶洞、裂隙中。孔隙水和岩溶水为同一地下水位,且水位埋深较浅,埋深1.50m左右。此区岩溶发育受郁江排泄基准面控制,主要发育在地面下50m以上,属于浅层岩溶。抽取这层地下水往往会与上层孔隙水连通,并带走一些泥沙,而对地基土造成潜蚀作用,并形成土洞,于地基的稳定不利。
2 地基塌陷原因分析
由地下水活动引起浅层岩溶(溶洞)形成土洞,土洞引发地基土塌陷及人类相关工程活动,是建筑物不均匀下沉的主要因素。
2.1 地下水作用
受郁江侵蚀基准面的控制,该区的浅层溶洞是岩溶地下水的主要径流通道,地下水径流交替较强烈。地下水流对土层的机械潜蚀作用,使土体和颗粒间的连接受到破坏而崩解,粉细砂更易受到潜蚀。水流加快,潜蚀作用加强。潜蚀作用的结果造成基岩面附近形成土洞。土洞形成后,地下水位的升降,水对洞顶的冲蚀、浸泡,使洞顶、侧壁土层发生剥落,土洞不断往上和往侧向发展。土洞中的水位下降时,在土洞内还会产生真空负压,这种负压对顶板土层还会产生吸蚀作用,而使土层剥落。当土洞发展到离地面较近,顶板处于临界状态时,一场降雨或洞内一次水位的升降,都可造成洞顶垮塌而形成塌陷。
2.2 地质条件
地基的不均匀和持力层承载力不足可引发建筑物不均匀下沉。该场区地基土不均匀表现在两个方面:一是由于硬塑状黏土(3)层的顶面呈丘坡状,二是中细砂(2)层本身的密实度不均。
2.3 工程活动
城市扩张,大量抽汲地下水,造成土颗粒的流失和地基土的压缩,从而导致建筑物下沉。
3 地基处理设计
对因地基问题而引发的建筑物不均匀下沉,要在查明地层结构、致害原因,熟悉建筑物基础结构形式的基础上,因地制宜地选择技术有效、便于施工、经济合理的治理措施。相对而言,箱基、筏板基础或面积较大、刚度好的基础,易于治理,效果往往较好。该工程为柱下独立基础,整体性差,如灌浆压力过大,浆液会从基础边缘上冒,可能影响邻近输水管安全及造成教室周边地面隆起破坏。因此,通过灌浆将下沉柱基托起到原来位置的可能性小,成本、代价较大。而通过对地基持力层压浆补强,提高其承载力,控制现有建筑物的下沉,维持目前尚能使用的状态,则也达到了治理目的。针对该工程的致害原因,治理措施应从三个方面入手:(1)对揭露的溶洞及物探圈定的岩溶发育地段的浅层溶洞进行灌浆封堵,从源头上消除形成土洞的隐患;(2)对塌陷漏斗下方至基岩面间的塌落土体进行压浆加固;(3)对地基持力层中细砂(2)层进行压浆补强,浆液渗入到土层的孔隙中凝固,将松散颗粒胶结为整体,并将周围土体挤密,提高地基土强度。
4 地基处理施工
4.1 施工流程
在施工过程中,严格按照经批准的塌陷地基灌浆设计文件、灌浆施工工艺的要求进行灌浆施工。主要的施工工艺流程见图5。
4.2 灌浆设计参数
(1)灌浆:采用自下而上的灌浆方式进行灌浆,提管速度约为10cm/min～15cm/min,进浆量控制范围约在5L/min～15L/min之间,压力控制在0.2MPa～0.4MPa之间。一般浅部采用低值,深部采用高值,复灌时视情况适当增大压力,但要加强观测,防止压力过大造成对既有建筑物的破坏。
(2)灌浆结束标准:灌浆时应为大流量下小压力灌注、小流量下大压力灌注,在未达到灌浆设计压力的情况下,地面冒浆或隆起也可视为灌浆结束。
4.3 施工进度及工程量
该灌浆工程施工分两个阶段:第一阶段为抢险阶段,于7月26日至8月5日完成该阶段的施工任务;第二阶段人员于8月14日进场,至9月24日完成预定的工程量,完成加固面积836m2,处理平均厚度约5m,灌浆加固体积约4222m3,实际钻灌浆孔223个,总进尺1659.8m,灌浆段长1213.8m,水泥干耗量680.8t,掺水玻璃119.83t,灌河沙26.5m3。
4.4 几种特殊情况的处理
(1)为了应急抢险需要,对塌陷体及溶洞,先用碎石进行回填;然后对预留埋管进行固结灌浆,使水泥砂浆向碎石间隙扩散、充填,让砂浆和碎石及塌陷坑周边土体初步固结成整体,起到应急稳定基础以下地基土的作用;最后,利用灌浆孔从基础底下往上进行注浆,逐步加固整个地基土。
(2)由于加固地基东端紧贴既有居民房,北面紧邻地下排水沟和城市道路,按常规灌浆施工方法实施容易引起周边建筑物的破坏。故根据实际情况,改变施工工艺,首先在被加固地基外侧(即紧挨邻近建筑物一侧)布置观测孔,然后对地基土进行钻孔灌浆。当浆液从观测孔冒浆时,就要加强观测周边建筑物的动态变化,同时在该部位灌浆时采取少灌多期次的方法,即控制每次的吸浆量且多次反复灌浆,其目的是采用低压、间歇灌浆和添加外加剂等方法控制浆液的过大流串而使其有效地在基础附近凝固。
5 质量检测
(1)注浆结束28d后,经对8个检测钻孔选用重型动力触探试验检测,加固后地基土承载力特征值fak≥170kPa,完全达到灌浆加固设计方案要求的150kPa。
(2)2006年12月20日至2008年12月25日的7次沉降观测资料表明,各期的沉降速度以及各沉降观测点日均沉降量变小,已进入0.01mm/d～0.04mm/d稳定范围内,教学楼已经稳定。
6 结语
(1)该工程位于典型的喀斯特地貌区域,岩溶发育,有形成土洞和诱发地基塌陷的条件,而岩溶、土洞诱发的地基塌陷具有不可预见性及突发性,极易造成民众的恐慌,在查明塌陷的原因后,应以抢险为先、后加固治理的原则制订和实施地基加固治理方案。
(2)针对工程的特点及场地岩土层特性,设计压力灌浆地基加固法方案。在施工过程中根据实际情况,在不同的部位采取不同的施工工艺,灵活地运用灌浆技术参数,解决施工中遇到的各种问题和困难。
(3)地下水剧烈活动是导致岩溶塌陷的主要因素,类似工程场地应注意防止人类活动对地下水环境的破坏。
(4)工程实践表明,沉降观测在地基灌浆加固及随后判别建筑物是否沉降稳定上起着重要作用,应及早选好基准控制点和各观测点,并做好系统的沉降观测记录。
摘要：通过工程实例,分析岩溶土洞和塌陷的形成条件,提出采用高压灌浆处理方案来达到加固效果。
关键词：岩溶,土洞,地基塌陷,灌浆
参考文献
[1]TGJ123—2000,既有建筑地基基础加固技术规范[S].
[2]YBJ44—1992,注浆技术规程[S].
岩溶地面塌陷 篇9
灰岩区内的地质灾害发育主要是土洞和溶洞、溶蚀带。从地质资料可知, 土洞是发育在覆盖土层中, 要么是空的, 要么充填很松散的土, 电阻率偏高, 而土层的电阻率又普遍偏低, 因此, 土洞在等值线剖面中的反映是仅次于土层中的高阻异常;溶洞位于基岩面以下, 由溶蚀带逐渐溶蚀形成的, 多充填有水土, 从而电阻率偏低, 由于完整灰岩的电阻率普遍偏高, 因此在灰岩面下明显的封闭或半封闭低阻异常基本上是有充填溶洞的反映, 不能封闭的带状低阻异常则是溶蚀带的反映, 由于土洞、溶洞发育的位置、形状、大小都难有规律可循, 确定了利用高密度电法进行孔洞勘查。高密度电法获取信息量大, 分辨率高, 在岩溶地区地下岩溶分布空间定位中有许多成功的例子。
1高密度电阻率法概述
高密度电阻率法是近几十年发展起来的一种电法勘探新技术, 它在工程勘察领域得到了广泛的应用, 其基本原理与传统的电阻率法完全相同, 所不同的是高密度电法在观测中设置了较高密度的测点, 现场测量时, 只需将全部电极布置在一定间隔的测点上, 然后进行观测。在设计和技术实施上, 高密度电测系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路, 使用的电极数量多, 而且电极之间可自由组合, 这样就可以提取更多的地电信息, 使电法勘探能像地震勘探一样使用覆盖式的测量方式, 图1为高密度电法工作系统示意图。与常规电法相比, 高密度电法具有以下优点: (1) 电极布设一次性完成, 减少了因电极设置引起的干扰和由此带来的测量误差; (2) 能有效地进行多种电极排列方式的测量, 从而可以获得较丰富的关于地电结构状态的地质信息; (3) 数据的采集和收录全部实现了自动化 (或半自动化) , 不仅采集速度快, 而也避免了由于人工操作所出现的误差和错误; (4) 可以实现资料的现场实时处理和脱机处理, 根据需要自动绘制和打印各种成果图件, 大大提高了电阻率法的智能化程度。由此可见, 高密度电阻率法是一种成本低、效率高、信息丰富、解释方便且勘探能力显著提高的电法勘探新方法, 流程见图1。
2高密度电阻率法探测及解译成果
根据勘察区内地形地貌以及已发生岩溶塌陷现状, 在工作区内布设高密度电法剖面线3条, 其中Ⅰ、Ⅱ号剖面线平行布设于勘察区内五线公路两侧, Ⅲ号剖面垂直布设于五线公路东侧。剖面线共60根电极, 电极间距为5-10m, 采用A-MN排列法进行探测。探测解译结果如下:
(1) 下图Ⅰ剖面线高密度电法测量的电阻率反演图 (见图2) , 该图为A-MN排列高密度电法探测的反演结果, 从图中可以看出, 在170m-185m之间, 距地表6m-13m之间出现电阻率低值区, 推测之下为溶洞或溶裂, 顶部第四系为5-10m。
根据本条高密度电法测量解译结果在电阻率异常区布设钻孔验证, 在地表下5-15m处出现两处溶洞 (见图3) 。
(2) 下图为Ⅱ号剖面高密度电法测量的电阻率反演图 (见图4) , 该图为A-MN排列高密度电法探测的反演结果, 在120m-150m之间, 距地表20m左右出现电阻率低值区, 推测之下为溶洞或断裂带, 顶部第四系为5-10m。
根据本条高密度电法测量解译结果在电阻率异常区布设钻孔验证, 在地表下18m处出现溶洞 (见图5) 。
(3) 下图Ⅲ剖面高密度电法测量的电阻率反演图 (见图6) , 该图为A-MN排列高密度电法探测的反演结果, 该条剖面电阻率变化均匀, 未出现电阻率异常区, 因此推断该区域地下灰岩较完整, 无地下溶洞活裂隙。根据该区域钻孔验证, 该区域灰岩较完整, 未发现溶洞、溶隙等。
根据本次高密度电阻率法探测的结果, 进行钻孔验证, 说明本次高密度电阻率法进行岩溶塌陷地质灾害勘察是成功的。
结语
高密度电法兼具剖面法和测深的功能, 具有点距小、数据采集密度大的特点, 能较直观、形象地反映断面电性异常体的形态、产状等。在灰岩分布区应用高密度电法, 了解第四系土洞发育、灰岩岩溶、断裂发育情况以及确定灰岩的分布情况, 能取得较好的地质效果。高密度电法断面结果反映的是灰岩与上覆第四系地层的平均电性反映, 当灰岩表面溶蚀发育而呈锯齿状时, 断面测量资料能反映灰岩面总体起伏状况。地形起伏地段的断面实测结果, 应进行二维地形校正, 以消除地形影响, 使测量断面与实际断面更接近。
探地雷达、浅震法也是岩溶勘察的有效物探方法。灰岩分布区, 地形、地质情况相对复杂, 各种物探方法都受一定条件限制, 如高密度电法要求接地条件较好并有一定的排列展布长度, 因此, 在城区等一些地形、地物条件相对复杂的地区进行岩溶物勘察时, 应进行综合物勘察, 利用不同方法对不同的地形、地物、地质条件适用性, 尽可能多的获取物探资料进行综合解释, 便能取得理想的勘察效果。本次探测表明高密度电阻率法用于勘察灰岩地区的岩溶塌陷地质灾害是可行的, 结合钻探资料及其它物探资料, 探测的准确度较高。由于高密度电阻率法所具备的优点, 使其能在灰岩区的勘探中起到重要的作用。因此建议在灰岩地区的地质灾害勘察中, 首先采用高密度电阻率法并辅以其他物探方法进行普查, 再做钻探, 必能起到事半功倍的效果。
摘要：高密度电法具有效率高、信息量大、直观、工作条件宽松等特点, 是近些年引入的物探方法, 广泛应用于灾害地质勘察中。在灰岩分布区应用高密度电法勘察第四系土洞、灰岩岩溶、断裂发育等, 能取得较好的地质效果。
关键词：地灾勘察,灰岩,高密度电法,土洞,岩溶
参考文献
[1]张旭升.大连市金州区钓鱼台岩溶塌陷地质灾害治理补充勘察报告[R].2005.
[2]王兴泰.高密度电阻率法及其应用技术研究[J].长春地质学院学报, 1991 (3) :341-344.
江山市岩溶塌陷的成因及防治对策 篇10
关键词：岩溶塌陷,影响因素,成因,防治对策
岩溶塌陷是指可溶岩洞、隙上方的岩、土体在自然或人为因素作用下发生变形破坏,并在地面形成塌陷坑的一种岩溶动力作用与现象[1]。国内外均有岩溶塌陷的发生,作为地质灾害,给社会带来了不同程度的损失。随着江山市日益强烈的人类经济活动,塌陷坑数量不断增多,岩溶塌陷引起的地表失稳主要表现为普遍性、复杂性以及难以预测性。
1 江山市岩溶塌陷分布概况
1.1 岩溶塌陷的时间分布
从1958年～2006年的江山市岩溶塌陷统计资料看,调查区域先后在何家山乡王宅岗村、铁路上铺站、原江山自来水厂、江山市农科所、原黄江变电所、四都、何家山水泥厂、江山啤酒厂、坛石等地相继发生25处岩溶塌陷,形成塌陷坑51个。从岩溶塌陷的规模和强度看,有越来越大、越来越强的发展趋势。从1958年第1处小塌陷后到1975年第2处较大塌陷前的16年内没有发生塌陷,而从1975年的第2处塌陷以后,塌陷出现的频率较高,规模和强度也较大。岩溶塌陷的这种时间分布特征与人类经济活动对地下水资源需求的不断增加有着密切联系。此外,江山市的岩溶塌陷在不同的季节内也表现出了一定的规律性,如图1所示。从柱状图中可以看出:江山市调查区的岩溶塌陷主要分布在雨季6月份。
1.2 岩溶塌陷的空间分布
岩溶洼地的空间分布与地质构造的发育有关。向斜轴部一方面由于低洼,易积水,多暗沟;另一方面由于洞顶易坍塌,又可产生漏斗和落水洞,故向斜轴部的垂直和水平通道都有发育。岩溶洼地的几何形态、空间位置及分布往往受北东向和北西向两组断裂构造及其交汇部位的控制,其规模一般较大。岩溶洼地中的地下水丰富,水交替作用频繁,岩溶作用极为强烈,是岩溶塌陷的易发、多发地段。通过对江山市岩溶塌陷点的统计,总结出4个规律:1)岩溶塌陷在各种地貌类型中出现密度,以江山港Ⅰ级阶地为较大,江山港漫滩较小;2)岩溶塌陷点分布在松散覆盖层厚度小于15 m地区,且往往成群出现;3)岩溶塌陷往往出现在断裂构造附近,成NE30°～NE50°方向展布;4)岩溶塌陷主要分布在位于高程100 m～170 m的中部盆地丘陵区。
2 江山市岩溶塌陷的成因及影响因素
2.1 岩溶自身因素
地层岩性是岩溶塌陷形成的基础,石碳、二叠系黄龙灰岩、船山灰岩和茅口灰岩岩溶发育,易发生塌陷,分别发生塌陷的个数为29,18和9;调查区域内灰岩分布广,浅层岩溶洞穴发育,且往往伴生土洞及软弱层,地基不稳定,易产生地面塌陷。按岩溶出露条件和覆盖层特点,本区岩溶划分为裸露型和覆盖型两种。
2.2 岩溶覆盖层
江山市岩溶塌陷大多产生于土层厚度小于10 m的地段,土层厚度大于20 m的地段基本没有出现塌陷,5 m以下的塌陷2个,5 m～10 m段为12个,10 m～15 m段为3个,且规模较大,15 m～20 m段只有1个。江山市岩溶塌陷主要集中分布于第四系覆盖层中,覆盖层的土石类型与结构分别如表1,表2所示;其成因类型应以土洞顶板塌陷为主,按覆盖层岩性不同,可分为黏性土洞塌陷和砂性土洞塌陷两种类型。
2.3 地下水情况
地下水在流经岩溶通道的时候,会对周围的岩石产生溶蚀作用H++CaCO3⇔Ca2++HCO3-,2H+CaMg(CO3)2⇔Ca2++Mg2++2HCO3-,其作用的强弱则取决于地下水的化学特征。从江山市历年的降雨资料以及塌陷情况来看,塌陷与降雨量之间有着紧密关系,见图2,岩溶塌陷与降雨量成正相关,起主要作用的是降雨强度和入渗强度,干旱后降雨更易发生岩溶塌陷。此外,江山市的岩溶呈条带状发育,地下水分布极不均匀并主要集中在条带状岩溶发育区。
2.4 地形地貌条件
江山市岩溶地貌的发育阶段属于老年期,绝大部分岩溶被第四系沉积物覆盖,裸露岩溶分布较少。在裸露岩溶分布区,石灰岩在低矮溶蚀残丘,残丘之上,植被不发育。残丘之间往往有岩溶洼地分布,其上为第四系沉积物覆盖,其厚度变化较大,从洼地边缘到中心,一般为6 m～30 m。在覆盖型岩溶发育区,地形平坦,第四系覆盖层厚度不等,一般为6 m～13 m,最大为30 m,沿向斜轴部、断裂带或多组断裂交汇部位处浅层地下水的富集,地下水交替作用频繁,岩溶作用极为强烈,溶洞、溶孔、管道状暗沟或暗河等覆盖型岩溶形态最为发育,在动力作用下容易形成岩溶塌陷。根据调查发现,本区岩溶塌陷基本上发生在平原及阶地,属土洞型塌陷。
2.5 环境条件
覆盖型岩溶塌陷,通常是由于开采岩溶水造成地下水位下降所致。一方面覆盖型岩溶溶洞、溶孔往往与上覆松散层关系密切,上覆空隙水又是下覆岩溶水的主要补给来源。因此,大量开采覆盖型岩溶水必然会造成地下水水位下降。当地下水水位降到一定深度后,上覆饱和状态的松散岩层因空隙水排出而压缩变形,承载力锐减,导致地面下降,甚至塌陷。另一方面,大量开采地下岩溶水,促进了岩溶水的补给、径流和排泄,地下水潜蚀作用增强,溶滤作用加快,碳酸盐化进一步发展,岩溶溶洞、溶孔扩大,连通性增强,局部可形成地下暗沟。岩溶溶洞或溶孔越大,岩溶和土洞越发育,越易发生地面塌陷,而且降深越大,塌陷就越严重,影响范围就越大。在地质结构脆弱地段开采岩溶水,往往在成井时抽水试验阶段就发生塌陷。
3 防治塌陷的主要对策
3.1 防治措施
1)划分禁采区间:对危及人身安全和危害建筑物实施或交通枢纽运行的彭里、何家山、泥坂、杨家村铁路沿线、麻车、宅下、操场岗、老虎山脚至老城区、老虎山西侧城南经济开发区等岩溶塌陷极易发生地段,应列为禁采区,禁止开采这些地段的下覆岩溶水。2)控制岩溶地下水的开采量:对于禁采区间以外的下覆岩溶水的开采,应进一步查明引起岩溶塌陷的水文地质条件(包括地下水化学成分、流向和流速、地下水位动态变化范围、引起地面塌陷的最高水位等)、地质构造条件和覆盖型岩溶发育程度,严格控制其开采量,使地下水位保持在安全线以上。
3.2 处理方法
1)填堵法:用于塌陷坑浅小的地方,一般先清除黏性土,后用块石、碎石或卵砾石回填,再用黏土夯实即可,对于公路、铁路地段,应做钢筋混凝土板治理。2)跨越法:用于塌陷坑较深的地方,常用直梁、拱梁等,但应用于坑边较稳固的岩石上。3)强夯法:用重锤夯实,以提高土体强度和消除隐伏土洞、软弱带的作用。4)灌注法:用水泥、碎石或砂灌注,以填满洞穴,强化土层的作用。5)桩基法:直接用混凝土桩基打入洞穴底部的完整岩石上,起着传递地面建筑物荷载作用。其他还有控制排水,平衡地下洞穴气压(如用钻探法使洞穴与地面连通)等。岩溶塌陷条件及影响因素是复杂的,对于某一具体的塌陷可用一种方法处理,也可用多种方法综合治理,这要视具体地质条件和人为因素而定。
4 结语
岩溶地面塌陷是江山市主要的地质灾害之一。其影响因素主要为5大类:1)岩溶自身的因素,包括岩性和岩溶程度等;2)岩溶覆盖层,如厚度、厚度层和工程地质性质等;3)地下水情况,如地下水化学特征、地下水位变幅和地下水径流等;4)地形地貌条件,如地貌单元和地形特征等;5)环境条件,人工抽水强度和其他人工活动(振动)等。其中在江山市岩溶塌陷的所有诱发因素中,由抽水引起的水位骤变占88.9%。所以合理地抽取地下水将是防治岩溶塌陷的重点。
参考文献
[1]陈国亮.岩溶地面塌陷的成因与防治[M].北京:中国铁道出版社,1994:61-118.
[2]康彦仁,项式均,陈健.中国南方岩溶塌陷[M].南宁:广西科学技术出版社,1990.
[3]李清春,冯克印.临沂市城区岩溶塌陷特征及成因分析[J].山东国土资源,2005,21(9):61-63.