武汉市岩溶地面塌陷
- 格式:doc
- 大小:30.50 KB
- 文档页数:3
武汉市江夏区大桥新区红旗村黏土盖层岩溶塌陷致塌模式分析涂婧;李慧娟;彭慧;魏熊;贾龙【摘要】武汉市江夏区大桥新区红旗村文化大道附近发生岩溶塌陷,其上覆盖层为黏土.文章针对该类型岩溶塌陷,结合岩溶发育特征、土体物理力学性质、水文地质条件和人类工程活动等影响因素,对致塌模式进行了综合分析,得出在溶沟底部分布有软塑至流塑状的力学性质较差的红黏土,溶沟底部发育的溶蚀裂隙与下部的溶洞或通道相联通;流塑状红黏土流失至下部岩溶通道中,形成土洞;钻探施工、楼房载荷、振动作用加速黏土体的软化、崩解和溶蚀作用,进而加速土洞向上发展.此外,地基开挖减少上覆黏土厚度,降低了土体抗剪强度,最终在上覆土体自身重力和附加荷载作用下发生塌陷.根据土体受力情况,得出塌陷力学模型,并利用数据进行验证,其验证结果与实际相符合,并结合致塌模式和力学分析提出应增强土体抗塌性能、增加建筑物地基稳定性和减缓岩溶系统水动力因素变化的防治措施.%Karst is widely distributed and karst collapses frequently happen in Wuhan City.The karst collapses used to occur along the Yangtze River in the main urban area where and the quaternary overburden over the subsidence area is of dual-layered structure with clay layer in upper and sandy one in thelower.However,in recent years,along with the development of urbanization and the intensification of human engineering activities in the exurban areas of the city,karst collapse has also occurred in the clay area,such as Jiangxia district.The karst collapse studied in this paper occurred on April 29,2014,at 2:30 p.m.in a residential community due to a new construction project implemented at the Jiangxia district.The collapse's area size was about 200 square meters.It caused two people missing,a drill rig buriedand the buildings 1# floor raft foundation completely collapsed,which put an end to the engineering construction and resulted in a large economic loss.Through a comprehensive analysis of the karst characteristics in the area,soil physical and mechanical properties,hydrogeological conditions and human engineering activities,the collapse mode is obtained.Our research findings show that the limestone surface in the subsidence area has a large number of dissolved channels and grooves which are connected by the dissolution fissure and the underlying karst cave.This led to the the red clay with poor mechanical properties in the bottom part of the ditch lost to the lower karst channel,forming a soil cave.Moreover,the foundation drilling,building load and vibration all accelerated the softening,disintegration and dissolution processes of the clay,thus accelerated the development of the soil cave.The foundation excavation reduced the thickness of clay and subsequently reduced the shear strength of the soil.Finally,collapse occurred under the action of gravity and additional load of the overlying soil.On the basis of Mohr-Coulomb criterion and plastic equilibrium theory,the force conditions of the soil were analyzed,from which the mechanical model of the collapse were gained.The results of the collapse mechanics model are verified,which are in line with the data derived from fieldwork.By comparison,firstly the calculation results show that the additional load on the ground and the reduction of clay thickness due to the foundation pit excavation are main inducing factors of the karst collapse.Secondly,the fluctuation of underground water level caused by drainage and atmospheric pressuredifference play an important role in accelerating collapse occurrence.Finally,based on the collapse pattern and mechanics analysis,the prevention and control measures has been proposed,that is,to increase the anti-collapse properties of the earth,increase the stability of the building foundations and reduce the hydrodynamics of the karst system.【期刊名称】《中国岩溶》【年(卷),期】2018(037)001【总页数】8页(P112-119)【关键词】黏土盖层;岩溶塌陷;致塌模式;力学模型;防治措施【作者】涂婧;李慧娟;彭慧;魏熊;贾龙【作者单位】湖北省地质环境总站,武汉430034;湖北省地质环境总站,武汉430034;湖北省地质环境总站,武汉430034;湖北省地质环境总站,武汉430034;中国地质科学院岩溶地质研究所/中国地质科学院岩溶塌陷防治重点实验室,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】P642.260 引言武汉地区发育有10条碳酸盐岩条带(图1)[1-3],覆盖型岩溶广泛发育,岩溶塌陷地质灾害频发。
武汉地区砂土渗流—漏失型岩溶地面塌陷致塌模式分析余泰敏;喻理传【摘要】武汉地区滨江的一级阶地覆盖土层具上下砂的二元结构,可溶岩多隐伏于砂土层之下;由于砂性土具粘聚力小、易液化的特点,故渗流—漏失机理为区域内主要的塌陷类型.通过对武汉地区历年来塌陷事件资料数据的分析,建立了武汉地区砂土渗流—漏失型岩溶地面塌陷的致塌模式及数学模型.通过数学模型试算结果表明:下部砂土漏失后粘性土盖层是否塌陷主要取决于上部粘性土层的强度和厚度,上部土层强度越高或厚度越大越不易塌陷,反之则容易塌陷.【期刊名称】《资源环境与工程》【年(卷),期】2015(029)006【总页数】5页(P887-891)【关键词】岩溶地面塌陷;渗流—漏失型;致塌模式;武汉地区【作者】余泰敏;喻理传【作者单位】湖北省地质局武汉水文地质工程地质大队,湖北武汉430051;湖北省地质局武汉水文地质工程地质大队,湖北武汉430051【正文语种】中文【中图分类】P642.26武汉地区近东西向分布4条可溶碳酸盐岩条带,除局部有少量出露外,多隐伏于覆盖土层之下,属覆盖型岩溶。
近年来随着经济的发展,人类工程建设活动的加强并向远城区扩展,环境问题日益突出;尤其是岩溶地面塌陷的频发,极大地影响了居民的正常生产和生活秩序,也引起了政府部门的高度重视。
本文在分析武汉地区历年来塌陷事件的基础上,根据收集的资料及数据,为武汉地区砂土渗流—漏失型岩溶地面塌陷建立数学模型,分析其致塌模式,为今后的防治工作提供数据支持。
1 岩溶地面塌陷概况1.1 主城区以前武汉市致灾的岩溶地面塌陷主要集中在主城区的鹦鹉洲长江大桥与白沙洲长江大桥之间的长江两岸,统称陆家街地区“第3岩溶条带”(见表1),其余地段则以潜在不稳定塌陷为主。
表1 主城区主要塌陷事件一览表[1]Table 1 Schedule of main subsidence event in main city zone?1.2 远城区随着工程经济向远城区的发展,分布在汉南—江夏一线的“第4岩溶条带”亦逐渐引起人们的重视,其可溶岩隐伏分布面积远较陆家街地区大;发生的塌陷事件均具突发性,且塌陷规模较主城区大(表2)。
武汉市江夏区金水办事处岩溶地面塌陷的特征与成因浅析摘要:本文通过对武汉市江夏区金水办事处地面塌陷灾害调查,分析了金水办事处地面塌陷类型、时空分布特征、影响因素、形成机理。
结果表明,该处地面塌陷属覆盖型岩溶,人类工程活动是引发塌陷的主要外因。
岩溶的发育程度、上覆松散岩土层是岩溶地面塌陷形成的基本条件;强烈地下水位变动、振动( 震动) 荷载等动力扰动是岩溶地面塌陷的动力条件。
同时工程钻探、地下水的抽取、地下采矿及地下工程施工等人类工程活动对岩溶塌陷也有重要影响, 常作为诱发动力, 通过改变基本条件而加速岩溶塌陷的形成。
根据实际的情况,制定出一定的防治措施,以供同行参考。
关键词:岩溶地面塌陷特征;成因分析;防治对策;武汉市Summary: this article is based on Jiangxia district of Wuhan jinshui surface collapse disaster investigation analyzed Goldwater Office types, spatio-temporal distribution characteristics of ground subsidence, impact factors, formation mechanism. Results showed that the karst ground collapses are overwritten, major morbidity of human engineering activity is the cause of the collapse. Karst Development degree, overlying loose rock layers are basic conditions for the formation of karst ground collapses; strong changes in the groundwater level, vibration (shock) loads on dynamic disturbance is the dynamic condition of karst ground collapsing. Simultaneous engineering drilling, extraction of groundwater, underground mining and underground construction of human engineering activities on the karst collapse also has a significant impact, often induced by dynamic by changing basic conditions and speed up the formation of karst collapse. According to the actual situation, and work out certain preventive measures in order for reference.Key words: characteristics of karst ground collapsing; analysis; control; Wuhan1、概述2012年11月2日下午2时,湖北省武汉市江夏区金水办事处农科所一菜地地面开始出现裂缝,至下午5时,出现小面积塌陷,11月3日早晨6时,塌陷面积至现状,未见扩展。
第34卷第4期2020年12月资源环境与工程Resources Environment&EngineeringVol.34,No.4Dec.,2020武汉市白沙洲岩溶塌陷影响因素分析王宇,龙婧,陈标典(湖北省地质环境总站,湖北武汉430034)摘要:基于武汉市岩溶地面塌陷调查一期成果以及以往收集资料,从岩溶、上覆岩土体和地下水三方面综合分析武汉市白沙洲的岩溶地面塌陷基本条件,总结地质构造、岩溶发育程度、上覆岩土体地下水位动态变化、人类活动等因素对岩溶塌陷形成的影响。
受地质构造影响,武汉市白沙洲岩石破碎、节理裂隙发育,地下水径流强烈,岩溶发育。
靠近长江区域地下水位波动受长江水位影响明显,地下水位波动大。
区内土层多具上粘下砂二元结构,加上人类活动改变地下水动力条件、破坏上覆层岩土体结构,多种因素共同作用导致白沙洲岩溶地面塌陷多发。
关键词:岩溶塌陷;影响因素;分布规律;白沙洲中图分类号:P642.25文献标识码:ADOI:10.16536/ki.issn.1671-1211.2020.04.021研究区位于武汉市白沙洲,属北亚热带季风气候,年平均气温17C左右,多年平均降水量1233.3mm。
区内地表水系发达,主要水系有长江、巡司河、墨水湖、南太子湖。
地貌以平原地形为主,自长江I级阶地向北西侧,逐渐过渡至波状起伏的垄岗地貌,散列呈近东西向条带状展布的残丘。
区内基岩大都隐伏于第四系土层之下,自新生界古近系(E)至元古界志留系(S)地层均有分布。
根据岩性特征,研究区内基岩可分为碳酸盐岩与非碳酸盐岩两类。
其中碳酸盐岩地层主要为三叠系下统大冶组(T1d)灰岩、二叠系中统栖霞组(P2q)灰岩和石炭系上统黄龙一大埔组(C2h+d)白云质灰岩,主要分布于研究区中部及南部,分布面积71.43km2,占研究区面积的57.75%o非碳酸盐岩以碎屑岩和粘土岩为主,主要地层为白垩系(K)红砂岩、二叠系(P)硅质岩、泥岩、泥盆系(D)石英砂岩、志留系(S)页岩、细砂岩。
武汉市岩溶地面塌陷
武汉市岩溶地面塌陷发生过多次,损失巨大。
本文介绍了岩溶地面塌陷发生的成因和诱发因素,并依照武汉市的岩溶特征,提出相应的防治对策与预警方法,对武汉市的岩溶地面塌陷防治有一定的意义。
关键词:武汉市;岩溶地面塌陷;防治;预警
1. 引言
武汉市地处我国中部,属亚热带大陆季风气候;区内分布南北3条近东西向覆盖型碳酸盐岩条带,碳酸盐岩主要为石炭系中统黄龙组(C2hl)灰岩、二迭系下统栖霞组(P1q)灰岩夹炭质灰岩及三叠系下统大冶组(T1d)灰岩、泥灰岩[1];武汉市岩溶主要分为覆盖型和埋藏型,裸露型岩溶极少分布。
1978年至今已发生十多起岩溶地面塌陷灾害,且近来越发频繁,其中尤以青菱乡烽火村(2000年4月)塌陷规模和损失最大,可见武汉市属于岩溶地面塌陷多灾区。
若能成功防治预警岩溶地面塌陷的发生,将会产生巨大实际意义。
2. 岩溶地面塌陷的成因及诱发因素
2.1 岩溶地面塌陷的成因
岩溶地面塌陷的形成一般具备以下三个条件:(1)出现在以一定厚度土体为盖层的覆盖型岩溶区,一般认为,覆盖层厚度<10m者,塌陷严重;10~30m者,容易塌陷;>30m者,塌陷可能性很小;(2)覆盖层以下可溶性基岩浅部岩溶发育,顶界面上有开口岩溶管道(落水洞、岩溶竖井),具有搬运、储存大量冲蚀物所必需的通道和空间;(3)具有引起土体变形、破坏的作用力,该作用力的主要来源是地下水静、动水压力和土体自重。
[2]
通过查阅武汉市岩溶塌陷记录资料,发现历次塌陷的发生均具有上述条件。
塌陷区上覆土层均为第四系全新统松散堆积物(Q4),属长江一级阶地中、前部,地表上层较薄(厚5m左右),物理力学指标低(Ps值一般仅为0.5MPa);中下部砂土层疏松,f值一般在0~5MPa,在地下水的内动力作用下极易被潜蚀;一旦砂粒流失,常形成土洞或扰动土层,表明岩溶地面塌陷处于发育阶段。
在一定外力或自重作用下,即发生地面塌陷。
2.2岩溶地面塌陷的诱发因素
市内岩溶地面塌陷诱发因素可分为自然因素和人为因素。
对武汉市历次岩溶地面塌陷考察发现,除1978年中南轧钢厂材库塌陷因过度抽取地下水诱发外,其他各处塌陷基本上都属自然因素造成——地下水循环过程中发生潜蚀作用造成的。
2.2.1自然因素诱发的地面塌陷
该类因素包括降雨、地表积水入渗以及地下运动加剧,在剧烈的地下水运动中会导致含水层介质(砂土类)被地下水潜蚀并运移走而形成土洞。
降雨或地表积水会使表层土体软化或强度降低造成洞顶失稳而发生塌陷。
如:陆家街地面塌陷,塌陷前地面排水设施堵塞,积水遍地,同时5月份降水3021mm,5月8日一天降量达103.7mm,5月10日即发生塌陷。
丁公庙、范湖乡金水村及毛坦港等塌陷也都发生于丰水期的雨季。
2.2.2人为塌陷
人为因素主要指过量开采岩溶地下水或矿坑排水。
过量开采岩溶地下水后,
地下水位将大幅度降低,开采漏洞区水力坡度增大,松散岩类孔隙水将大量补给岩溶水,由于水力坡
度大,补给强度亦大,其含水介质(砂粒)将被水流潜蚀带走造成土洞,一旦洞顶破坏后(荷载,自重)即发生塌陷。
中南轧钢厂的地面塌陷即属此类型,塌陷前期其西侧某一地下水井,井深80m,开采岩溶水,日开量1000m3,,动水位下降28~30m,而该地区第四系全新统堆积物厚26.20~28.06m,可见地下水已降至基岩以下,在地下水的渗透作用下,砂土产生潜蚀作用,形成土洞继而产生地面塌陷。
3. 岩溶地面塌陷的防治对策
岩溶地面塌陷作为一种自然灾害,应采取“预防为主,治理为辅”的方针。
首先需要政府采取政策手段,目的是限制人为因素诱发的岩溶地面塌陷,如过量开采地下水;其次要采取技术性的防治措施,如设置完善的排水系统,建立监测网络(对水点、地面、建筑物及坍塌前兆现象进行检测)、工程选址时避开岩溶地面塌陷发育区等,治理时主要针对塌陷发育的三要素,进行堵截水流、强化土层和洞穴充填物、填堵岩溶通道等,具体方法有清除堵填法、地表封闭处理、跨越法、强夯法深基础法、灌注法、疏排围改治理法及平衡地下水和气压力。
4.岩溶地面塌陷的预测、预警
岩溶地面塌陷从表面上看是一种突发性的自然灾害,但其土洞的发育和发展必须有一定的过程和发展阶段。
即:砂、土流失—扰动土层—形成土洞—诱发坍塌。
如果掌握了它的规律,就可以预测预警进而降低至最低损失。
目前对岩溶地面塌陷的监测主要有直接监测法和间接监测法:直接监测法有监测地面变形、房屋开裂以及地质雷达和光导纤维等监测地下土体变形等方法;间接法有岩溶管道系统中水(气) 压力的动态变化传感器自动监测技术.但由于岩溶塌陷系统较为复杂,岩溶塌陷具有的突发性、隐蔽性、不确定性,使其监测、预警预报问题一直未解决,加上一些直接监测法又有自身的局限性,因此对岩溶的直接监测效果无法达到预期效果。
为此,雷明堂等在地质大调查项目支持下,以模型试验结果为基础,提出了以岩溶管道裂隙系统水(气) 压力监测为主、固定测线的地质雷达定期探测为辅的适于由地下水触发的岩溶塌陷的监测方法,并取得了较好的效果。
5. 结语
岩溶地面塌陷属突发性地质灾害,在人口稠密的武汉市,地面塌陷将造成巨大的经济损失和人员伤亡;但若了解清楚其发育机理,运用科学的手段对其进行防治和预警,则可将其损失降至最低,实现人与自然的和谐相处。
参考文献
[1] 李智毅、叶俊林.武汉市陆家街地面塌陷的形成机制[J].地球科学,1989,
(2):207~211
[2] 唐辉明.工程地质学基础.化学工业出版社[M].2008.2;
[3] 范士凯.武汉(湖北)地区岩溶地面塌陷[J].环资源境与工程[J],VOL
20,2006,增刊
[4] 盛玉环.岩溶塌陷的勘察与防治.地质灾害[J],VOL 7.2004
[5] 官善友等.武汉市岩溶分布与发育规律.城市勘测[J].2008
[6] 项式均、雷明堂等.武汉市陆家街地区岩溶塌陷模拟研究报告[R].1993.5
[7] 谢春波、林振天等.武汉市区地质灾害研究水文地质专题研究报告[R].1999.7
[作者简介] 谢良甫(1988一),男,湖北荆州、本科。