岩溶地面塌陷预测分析参考标准

岩溶塌陷地质灾害的评估及防治措施摘要：通过对岩溶塌陷区地质灾害发生的评估，分析岩溶塌陷形成的机理，提出针对性的岩溶塌陷勘查手段及预报措施，达到减灾防灾的目的关键词：地质灾害；岩溶塌陷；灾情预测；防治措施一、前言地质灾害是由不良的地质作用引发的事件，可能造成重大人员伤亡、重大经济损失和环境改变。

随着国民经济的飞速发展，工程地质作用对人类生存环境及工程环境本身的影响与致灾性越来越明显。

地质灾害的发育分布及其危害程度与地质环境背景条件(包括地形地貌、地质构造格局和新构造运动的强度与方式，岩土体工程地质类型、水文地质条件等)、气象水文及植被条件，人类经济工程活动及其强度等有着极为密切的关系。

自然因素和人为因素都可能引起地表塌陷，例如地下空间开挖活动、矿产资源开发、地下工程施工、古溶洞、隐蔽工程、含水层中地下水流失、地层液化、建筑物自重、冲积层中含水量变化、化学物侵蚀作用、地壳移动、古窑老采区、地层滑移、地下水超量开采、陷落柱及淤泥地带等因素。

由于特殊的地质演化过程，岩溶地区相对于其他地区往往更频繁地发生地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，其中地质灾害最多表现形式为岩溶地面塌陷。

二、岩溶塌陷的概念及产生原因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，其结果多形成圆锥形塌陷坑。

岩溶地面塌陷是地面变形破坏的主要类型，多发生于碳酸盐岩、钙质碎屑岩和盐岩等可溶性岩石分布地区。

激发塌陷活动的直接诱因除降雨、洪水、干旱、地震等自然因素外，往往与抽水、排水、蓄水和其他工程活动等人为因素密切相关，而后者往往规模大、突发性强、危害也就大。

岩溶地面塌陷发现于碳酸盐岩分布区，其形成受到环境和人类活动的双重影响。

1. 可溶岩及岩溶发育程度可溶岩是由岩溶地面塌陷形成的物质基础，而岩溶洞穴的存在则为地面塌陷提供了必要的空间条件。

大量塌陷事件表明，塌陷主要发生在覆盖型岩溶和裸露型岩溶分布区，部分发育在埋藏型岩溶分布区。

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。

岩溶地面塌陷设计岩溶地面塌陷是指由于地下溶蚀作用导致地表下方的岩石层发生塌陷现象。

这种地质灾害常见于岩溶地区，对人类的生命财产安全造成严重威胁。

本文将从岩溶地面塌陷的成因、特征、预测与防治等方面进行探讨。

一、成因岩溶地面塌陷的主要成因是地下水溶蚀作用。

在岩溶地区，地下水与岩石中的溶质发生反应，溶解出岩石中的可溶性矿物，导致岩石体积减小，从而引发地面塌陷。

此外，地下水位下降、地下水过度开采、地下水污染等因素也可能加剧岩溶地面塌陷的发生。

二、特征岩溶地面塌陷具有以下特征：1. 突发性：岩溶地面塌陷往往突然发生，给人们带来较大的不可预测性。

2. 局部性：岩溶地面塌陷通常发生在局部区域，但其影响范围可能较大。

3. 多样性：岩溶地面塌陷的形态多样，包括坑洞、塌陷槽等。

4. 频发性：岩溶地面塌陷在岩溶地区较为常见，频繁发生。

三、预测与防治为了预测和防治岩溶地面塌陷，需要采取以下措施：1. 地质勘察：通过地质勘察，了解地下岩层的结构和性质，评估地下水位变化对地面稳定性的影响。

2. 监测系统：建立岩溶地面塌陷的监测系统，包括地下水位监测、地表变形监测等，及时掌握地下水位和地表变形的变化情况。

3. 预警机制：基于监测数据，建立岩溶地面塌陷的预警机制，及时发布预警信息，提醒相关部门和居民采取防范措施。

4. 治理措施：对于已经发生岩溶地面塌陷的区域，需要采取治理措施，包括填充、加固等，恢复地面的稳定性。

5. 合理规划：在岩溶地区进行城市规划和土地利用时，应充分考虑岩溶地面塌陷的风险，合理规划建设，避免在高风险区域进行重要建筑物和基础设施的建设。

岩溶地面塌陷是一种常见的地质灾害，对人类的生命财产安全造成严重威胁。

通过加强预测与防治工作，可以有效减少岩溶地面塌陷带来的损失。

在未来的工作中，我们需要进一步加强研究，提高预测和防治的准确性和效果，为岩溶地区的安全发展提供保障。

岩溶地面塌陷的勘查与防治［摘要］本文对岩溶地面塌陷勘查的目的任务、勘查方法与要求、成果报告编制及防治等方面进行了较为系统的阐述，对其它地区岩溶地面塌陷勘查如何选择经济、有效的勘查评价方法有一定的借鉴意义。

［关键词］岩溶地面塌陷，土洞，勘查，预测，防治岩溶地面塌陷是指在岩溶发育地区岩溶洞穴上面的覆盖土层或岩溶顶板在人类活动或自然因素作用下引起变形破坏，向隐伏在其下的早期岩溶洞隙塌落，并在地表形成塌陷坑的一种动力地质作用与现象。

岩溶地面塌陷具有突发性和不确定性，对其进行勘查评价、预测预报难度较大。

岩溶地面塌陷的产生一般具备三个条件：一是岩溶洞隙的存在是岩溶地面塌陷赖以产生的基础；二是岩溶洞隙上覆的松散土层或结构受破坏的岩层是岩溶地面塌陷的物质来源，其中以上覆土层塌陷最为常见；三是动力条件，主要包括水活动、振动、地震和外加荷载等。

因此岩溶地面塌陷勘查、评价和防治工作应围绕这三个条件来展开，以便查清岩溶地面塌陷的发育特征、形成原因与分布规律，提出有效的防治方案。

1勘查目的与任务岩溶地面塌陷勘查的目的是为岩溶地面塌陷防治服务的。

通过勘查，查明岩溶地面塌陷的发育历史、现状、成因、类型、形成条件、地质模式和分布规律，确定岩溶地面塌陷的控制因素，预测其发生发展趋势和危害程度，并提出岩溶地面塌陷的控制、消除、治理和保护的措施和建议。

主要任务是查明勘查区地形地貌和第四系沉积物的岩性、结构、成因类型、厚度、物理力学性质及隐伏土洞的分布规律；查明下伏基岩（尤其是可溶岩）的分布、岩性、埋深、岩溶发育规律、构造发育情况；查明地下水的水动力特性与动态特征；查明岩溶地面塌陷的分布、形成机制、控制因素，预测其发展趋势；进行岩溶地面塌陷综合预测分区评价；并对提出预防和防治措施。

2勘查方法与要求在勘查之前，应收集勘查区及其周边的有关资料，包括地形图、水文、地质、水文地质、工程地质、建筑工程勘查、地下水的开采、已有塌陷坑和土洞的分布及岩溶地面塌陷形成、发展和防治的资料；在对上述资料综合分析研究后进行野外踏勘，初步了解岩溶地面塌陷的发育特征、形成条件和危害程度。

岩溶地面塌陷设计岩溶地面塌陷是指在岩溶地貌区域中，由于溶蚀作用导致地下溶洞发展，进而引发地表下陷的现象。

岩溶地面塌陷设计的目的是为了预测和评估岩溶地区地面塌陷的风险，以便采取相应的防治措施。

一、岩溶地形特点岩溶地貌是由于岩石中可溶性矿物的溶蚀作用而形成的独特地貌类型。

岩溶地形具有以下几个特点：1. 溶洞和地下河道：岩溶地区地下水经过长时间的溶蚀作用，形成了众多的溶洞和地下河道。

2. 地下溶蚀：地下水中的溶解物质会溶解岩石，导致地下空洞的形成。

3. 天坑和塌陷陷落：由于地下溶蚀作用的影响，地表会出现天坑和塌陷陷落的现象。

二、岩溶地面塌陷的成因岩溶地面塌陷主要是由于地下溶洞的发展和演化导致的。

地下水通过岩石裂隙渗入地下，溶解岩石中的溶质，形成溶洞。

当溶洞发展到一定程度时，地表会因为地下溶洞的塌陷而发生下沉，形成地面塌陷。

三、岩溶地面塌陷的预测和评估为了预测和评估岩溶地区地面塌陷的风险，需要进行以下工作：1. 地质勘测：通过对岩溶地区的地质构造、地层特征、水文地质等进行详细调查和研究，掌握该地区的地质情况。

2. 地下水位监测：监测地下水位的变化，了解地下水动态，判断地下水对地面塌陷的影响。

3. 地面形变监测：利用全球定位系统（GPS）、遥感技术等手段对地面形变进行监测，及时发现地面下沉的迹象。

4. 模型预测：基于岩溶地区的地质数据和监测数据，建立数学模型进行预测和评估，提前发现潜在的地面塌陷风险。

四、岩溶地面塌陷的防治措施为了减少岩溶地区地面塌陷的危害，需要采取以下防治措施：1. 填充堵塞：对发现的地下溶洞进行填充堵塞，阻止溶洞的继续发展和扩大。

2. 强固加固：对已形成的地面塌陷区进行强固加固，提高地面的承载能力。

3. 松土排水：通过松土和排水措施，改善地下水的排泄，减少地下水对地面塌陷的影响。

4. 监测预警：建立地面塌陷的监测预警系统，及时发现和预测地面塌陷的风险，采取相应的应急措施。

五、岩溶地面塌陷的影响岩溶地面塌陷对人类和环境都会带来严重的影响：1. 经济损失：地面塌陷会破坏建筑物、道路和农田，造成巨大的经济损失。

岩溶塌陷的评估及防治措施一、岩溶塌陷的概念及产生原因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，其结果多形成圆锥形塌陷坑。

岩溶地面塌陷是地面变形破坏的主要类型，多发生于碳酸盐岩、钙质碎屑岩和盐岩等可溶性岩石分布地区。

激发塌陷活动的直接诱因除降雨、洪水、干旱、地震等自然因素外，往往与抽水、排水、蓄水和其他工程活动等人为因素密切相关，而后者往往规模大、突发性强、危害也就大。

岩溶地面塌陷发现于碳酸盐岩分布区，其形成受到环境和人类活动的双重影响。

1. 可溶岩及岩溶发育程度可溶岩是由岩溶地面塌陷形成的物质基础，而岩溶洞穴的存在则为地面塌陷提供了必要的空间条件。

大量塌陷事件表明，塌陷主要发生在覆盖型岩溶和裸露型岩溶分布区，部分发育在埋藏型岩溶分布区。

溶穴的发育和分布受岩溶发育条件的制约，一般主要沿构造断裂破碎带、褶皱轴部张裂隙发育带、质纯层厚的可溶岩分布地段、与非可溶岩接触地带分布。

岩溶的发育程度和岩溶洞穴的开启程度，是决定岩溶地面塌陷的直接因素，可溶岩洞穴和裂隙一方面造成岩体结构的不完整，形成局部的不稳定；另一方面为容纳陷落物质和地下水的强烈运动提供了充分的空间条件。

一般情况下，岩溶越发育，溶穴的开启性越好，洞穴的规模越大，则岩溶地面塌陷也越严重。

2. 覆盖层厚度、结构和性质松散破碎的盖层是塌陷体的主要组成部分，由基岩构造成的塌陷体在重力作用下沿溶洞、管道顶板陷落而成的塌陷为基岩塌陷。

塌陷体物质主要为第四系松散沉积物所形成的塌陷叫土层塌陷。

据南方十省区统计，土层塌陷占塌陷总数的96.7%。

3. 地下水运动地下水运动是塌陷产生的动力条件——主要动力。

地下水的流动及其水动力条件的改变是岩溶塌陷形成的最重要动力因素，地下水径流集中和强烈的地带，最易产生塌陷，这些地带有：（1）岩溶地下水的主径流带；（2）岩溶地下水的（集中）排泄带；（3）地下水位埋藏浅、变幅大的地带（地段）；（4）地下水位在基岩面上下频繁波动的地段；（5）双层（上为孔隙、下为岩溶）含水介质分布的地段，或地下水位急剧变化的地段；（6）地下水与地表水转移密切的地段。

岩溶塌陷的灾情评估（一）岩溶塌陷等级划分岩溶塌陷应查明：塌陷的位置、范围及面积；塌陷量；塌陷区的环境水文地质条件；塌陷原因以及发展趋势。

依据塌陷面积进行等级划分（表1）。

表1 岩溶塌陷灾变等级划分表种类指标特大型大型中型小型地面塌陷岩溶塌陷面积（km2）>20 20~10 10~1.0 <1.0 采空塌陷面积（km2）>5 5~1.0 1.0~0.1 <0.1 （据张梁等著《地质灾害灾情评估理论与实践》1998，P28）（二）岩溶塌陷的灾情预测预测步骤包括以下三个：1. 查明研究区的地质、水文地质条件。

2. 调查已有塌陷点的塌陷特征、分布规律及形成条件（环境及触发因素），确定出现塌陷的综合判断指标。

3. 考虑塌陷发展趋势和对环境的影响程度，对研究区进行塌陷预测分区，提出地表各种重要设施的保护方案和预防措施。

通常，采排地下水或矿坑突水时，在水位降落漏斗内，容易产生岩溶塌陷的地段如下：1. 浅部岩溶发育强烈，可溶岩顶板起伏较大，并有洞口和裂口，洞穴无充填物或充填物少，且充填物多为砂、碎石、粉质粘土的地段。

2. 采排地下水点附近或地下水位降落漏斗范围中心（特别是地下水的主要补给径流方向上）地段。

3. 构造断裂带（特别是新构造断裂带）背、向斜轴部，可溶岩与非可溶岩的接触部位。

4. 溶蚀洼地、积水低地和池塘、冲沟地段。

5. 第四系土层为砂、粉质粘土，且厚度小于10m地段。

6.河床及其两侧附近。

地面塌陷预测可考虑的影响因子：1. 排水量（Q）2. 水位降低值（S）3. 盖层物理、力学性质的指标（ηi）4. 盖层厚度（M）5. 岩溶发育程度的指标（K）6. 表征构造破坏程度的参数（G）7. 预测扩展半径时要考虑时间8. 预测时间、强度时，要考虑到抽水中心的距离地面塌陷在时间上具有突发性，空间上具有隐蔽性，其预报为当前的前沿课题。

可用于岩溶地面塌陷的探测方法和仪器有地质雷达（探溶洞）、浅层地震、电磁波、声波透视（CT）等。

岩溶区引发岩溶地面塌陷的预测评估—模糊综合评判方法（AHP－FUZZY）铁路工程建设引发岩溶地面塌陷主要是在岩溶发育区增加地面荷载（包括路基荷载和铁路本身荷载及机车车辆荷载），同时考虑到岩溶地面塌陷是由多种因素共同作用的结果及本次评估的研究程度，要较全面掌握上述岩溶塌陷评价要素的半定量—定量指标是有困难的。

为了简化评估过程，但也尽可能涵盖主要影响要素，最大限度降低评估的随意性和模糊性，提高评估结果的合理性和可信度，为此，本次对铁路沿线的岩溶分布路段采用定性－半定量评价方法。

即采用层次分析—模糊综合评判方法（AHP－FUZZY）对岩溶地面塌陷作出综合评判，并依据评判结果进行岩溶地面塌陷发育强弱分区，进而对未来岩溶塌陷发展趋势作出预测与评估。

1）评估因子的确定评估线路地质环境条件较为复杂，难以确切把握岩溶塌陷的主导因素，因此评价因素应尽量涵盖岩溶产生及塌陷形成的主要条件，且充分利用本次野外实际调查的资料，将影响岩溶塌陷稳定性的影响因素（通常可用安全系数Fs 表示）,其是一系列影响参数的函数，不同的因素对地质灾害的影响程度是不同的，既不可能将所有因素都加以考虑，又必须反映本工程特征及线路用地范围内的地质条件，据此，本次模糊评判仅选取其中5个重要的影响因素作评估因子即：Fs={U1、U2、U3、U4、U5}={岩溶条件、覆盖层条件、地形地貌条件、水文地质条件、环境条件}；本次评多级模糊多级目标决策方法将5个子因素集用二级因素表示如下：岩溶条件U1={X11、X12}={基岩岩性、岩溶发育程度}；覆盖层条件U 2={X 21、X 22、X 23}={厚度、结构、工程地质性质}； 地形地貌条件U 3={X 31、X 32}={所属地貌单元及部位、地形变化}； 水文地质条件U 4={X 41、X 42、X 43}={地下水位变幅、地表水入渗强度、地下水渗流强度}；环境条件U 5={X 51、X 52}={抽水强度、加载或振动强度}。