岩溶塌陷类型及其特征
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地质灾害风险调查与评价地质灾害是指由地球物理、地球化学、地质构造变化和自然环境因素引起的自然灾害。
地质灾害具有突发性、难以预测性和破坏性强的特点,严重影响人类生产和生活安全。
为有效预防和控制地质灾害,必须对其风险进行调查和评价。
本文将从地质灾害的类型、特点和影响等方面出发,阐述地质灾害风险调查与评价的内容和方法。
一、地质灾害类型及特点地质灾害的类型包括滑坡、泥石流、地面塌陷、岩溶塌陷、地面隆起、地震等。
这些灾害类型各具特点,具体如下:1. 滑坡:滑坡是指由于坡面受到外力作用,土壤失稳而发生的坡体整体向下滑动现象。
滑坡的特点是滑坡面呈弧形或波浪形,坡面上覆盖着一层土石混合物,滑坡区域的土壤含水量较高。
2. 泥石流:泥石流是指在山区和丘陵地带,由于大雨或其他原因引起的土石混合物沿坡面流动形成的灾害。
泥石流的特点是速度快、体积大、含有大量碎石和泥沙,容易阻塞道路和山沟,危害性极大。
3. 地面塌陷:地面塌陷是指由于岩石层发生变形或溶蚀等原因引起的地面下沉现象。
地面塌陷的特点是常伴随土地沉降和地表上下的变形,呈圆形或椭圆形,容易造成建筑物倾斜和损坏。
4. 岩溶塌陷:岩溶塌陷是指由于岩溶地貌发生崩塌和塌陷等现象引起的地质灾害。
岩溶塌陷的特点是可造成地表通常出现大小不等、深度不一的陷坑,极易引起人员伤亡和财产损失。
5. 地面隆起:地面隆起是指由于地下水、煤层气等物质的运移,造成地面隆起现象。
地面隆起的特点是常伴随着地面抬升、地表裂缝等现象,具有一定的危害性。
6. 地震:地震是由地质构造变化或地下岩石运移等原因引起的地壳的震动现象。
地震的特点是具有突发性、居群性和破坏性强等特点,能够引起地面破裂、建筑物倒塌等灾害。
二、地质灾害风险评价地质灾害风险评价是指对某种具体灾害或区域的灾害进行分析、评估和预测的过程。
其目的是为了找到灾害目标(人、房屋、道路、桥梁等)所承担的风险和潜在损失,从而制定出更为合理、有效的预防和控制措施。
岩溶塌陷的条件和影响因素分析发表时间:2017-11-08T14:25:16.443Z 来源:《防护工程》2017年第14期作者:袁伟耀[导读] 阐述了广东省的岩溶塌陷现状,针对塌陷的形成条件和塌陷现象,归纳了有针对性的防治措施。
东莞市建青建筑设计有限公司 523000摘要:本文章概述了的岩溶塌陷三大形成条件:一定发育程度的岩溶、上覆盖层、岩溶地下水系统以及活动的内外因素分析;浅述了岩溶塌陷中常见的土洞的形成的地下水动力条件之定量化研究,阐述了广东省的岩溶塌陷现状,针对塌陷的形成条件和塌陷现象,归纳了有针对性的防治措施。
关键词:岩溶塌陷;形成条件;土洞;防治1 引言岩溶,也称喀斯特,它是由于地表水或地下水对可溶性岩石溶蚀的结果而产生的一系列地质现象。
如溶沟溶槽、溶洞、暗河等。
土洞则是由于地表水和地下水对土层的溶蚀和冲刷而产生空洞,空洞的扩展,导致地表陷落的地质现象。
岩溶塌陷指的是在岩溶地区,由于下部洞穴扩大面导致顶板岩体塌陷,或上覆土层中的土洞顶板因自然或人为因素失去平衡产生下沉或塌陷的通称。
也即指基岩洞穴顶板的坍塌和土洞顶板的塌落。
岩溶塌陷的产生,使岩溶区的工程设施,如工业与民用建筑、交通干线,矿山及水利水电设施等遭到破坏,还造成岩溶区严重的水土流失并恶化环境。
广东省近年来与岩溶塌陷有关的地质灾害有明显回升的势头,据不完全统计,自2000年至2004年上半年,全省约有11处发生不同程度的岩溶地面沉降或塌陷灾害。
仅广州市04年上半年来就有3处碳酸盐岩溶引起的地面沉降或塌陷,分别为(1)广州从化良口镇石岭大理石矿2003年12月27日晚由于坑道排水造成附近村庄地裂、墙裂;(2)广州花都区花山镇东湖村裕丰庄东北侧2004年3月24日下午出现直径约6m、深约3m的塌坑;(3) G107国道广州—清远路段2004年5月21日下午在修补路面时出现直径约5m、深约4m溶坑。
2 岩溶塌陷的形成条件岩溶塌陷的形成,通常必须具备三个条件:下部有岩溶地层,有溶蚀空间(溶洞或土洞),为地下水和塌陷物质提供存储场所或通道;上部有一定厚度盖层,盖层可以是基岩,也可以是松散土层;其三是产生岩溶塌陷的主导因素:致塌作用力。
地面塌陷的形成原因复杂;类型很多;常见的分类有如(1)根据形成塌陷的主要原因;分为自然塌陷和人为塌陷两大类..前者是地表岩石、土体由于自然因素作用;如地震震动、降雨雨水向地下渗透、自重压力、地下潜蚀掏空等;引起地面向下陷落;后者是由于人为作用导致的地面塌落;如在地下采矿、坑道排水或施工中发生突水、大量开采地下水、水库蓄引水等..在这两大类中;根据引起塌陷的具体诱发因素又可进一步分为许多类型;如·69·地震塌陷、矿山采空区塌陷、降雨人渗塌陷、排水塌陷、抽水塌陷、蓄水塌陷、地面荷载过重塌陷、爆破及其他振动塌陷等..2根据塌陷区是否有岩溶现象存在;分为岩溶地面塌陷和非岩溶地面塌陷..岩溶地面塌陷主要出现在存在地下岩溶即隐伏岩溶的地区;其分布广、数量多、发生频率高;诱发因素多;且具有较强的隐蔽性和突发性特点..非岩溶地面塌陷根据塌陷区岩石和土体的性质;又可进一步分为黄土高原区的黄土塌陷、火山熔岩分布区的熔岩塌陷和冻土区的冻融塌陷等多种类型;其中黄土塌陷主要分布在西北黄土高原区;分布与危害范围较大;后几种塌陷的分布与危害范围相对较小..3根据地面塌陷所形成的塌陷坑的数量和大小;地面塌陷一般分为4个等级:①小型塌陷:塌陷坑洞1—3处;合计影响面积小于1平方千米..②中型塌陷:塌陷坑洞4~10处;合计影响面积1~5平方千米..③大型塌陷:塌陷坑洞11~20处;合计影响面积5—10平方千米..④特大型塌陷:塌陷坑洞超过20处;合计影响面积在10平方千米以上..3.人类活动对地面塌陷的产生起了什么样的作用不合理的人类活动就有可能诱发或加剧地面塌陷的发生;对地面塌陷有重要影响的几种主要人类活动及其作用如下:1矿山地下采空:地下采矿活动造成一定范围的采空区;使上方岩石、土体失去支撑;从而导致地面塌陷..我国已有许多矿区发生了这类地面塌陷;并产生了相当程度的危害..如山西省内八个主要矿务局所属煤矿区的地面塌陷;已影响到数百个村庄、数万亩农田和十几万人的正常生产和生活..2地下工程中的排水疏干与突水突泥作用:矿坑、隧道、人防工程及其他地下工程等;由于排疏地下水或突水突泥作用;使地下水位快速降低;其上方的地表岩石、土体原有的受力平衡状态失衡;在有地下空洞存在时;便产生塌陷..由此所产生的岩溶地面塌陷的规模和强度最大;危害最重..我国许多矿区、铁路隧道中的岩溶地面塌陷均由这类活动所致..3过量抽采地下水:对地下水的过量抽采;使地下水位降低;潜蚀作用加剧;岩石、土体受水体的浮托力减小;在有地下洞隙存在时;可产生地面塌陷..这种地面塌陷多见于岩溶地区;并多发生在城镇及附近..4人工蓄水:这不仅在一定范围内使水体荷载增加;而且使地下水位上升、地下水的潜蚀、冲刷作用加强;从而引起地面塌陷..如广西南丹八圩水库引起的地面塌陷使库水全部漏失..5人工加载:在地下有隐伏洞穴存在部位的上方进行人工加载;也会导致地面塌陷的产生..如武汉中南轧钢厂料场的地面塌陷;即由人工堆放荷载所致..6人工振动:爆破及车辆的振动作用也可使地下有隐伏洞穴存在的地区产生地面塌陷..如广西贵县吴良村因爆破产生的地面塌陷;迫使全村迁移..7地表渗水:输水管路渗漏或场地排水不畅造成地表水下渗或化学污水下渗;也能引起地面塌陷..如广西桂林第二造纸厂的地面塌陷;即由该厂排放的化学污水下渗所致..4.地面塌陷有哪些危害地面塌陷每年都给我国工农业生产、城市建设及人民生命财产等方面造成严重危害..据国土资源部的统计;2007年全国共发生地面塌陷578起;占当年全国地质灾害总数的2%..1造成人员伤亡..塌陷发生突然;并且塌陷发生前往往前兆现象不明显;当有人-员正在塌陷区范围内;就可能落入陷坑中;造成伤亡..如2007年3月15日上午10时40分;河北省葫芦岛市南票区暖池塘镇沙金沟村鸡冠山北坡脚;突然发生地面塌陷;6个正在拾煤渣的人突然沉到地下;当地政府立即组织全力抢救;但一直未发现这6人的踪影..2造成房屋倒塌和破坏..在房屋建筑密集区;如发生地面塌陷;会造成房屋大面积破坏;安徽省淮南市的大通镇、九龙岗镇和淮北市的烈山镇等地;因地面塌陷;原来的城镇因受到破坏而不能正常使用;不得不搬迁重建..如1996年初;广西桂林市中心体育场的岩溶塌陷造成了数百万元的经济损失;1997年底;桂林市郊柘木村因疏通漓江河道;炸礁爆破的振动作用诱发了岩溶塌陷;在数日内出现的塌陷坑近40个;全村116户居民中的86户房屋遭受不同程度的损坏;其中倒塌1户;严重危房须拆除重建的5户;直接经济损失200多万元..3破坏土地..地面塌陷造成的土地破坏现象是非常惊人的;尤其是采矿引起的采空塌陷在全国各地频频发生;造成大量的地表土地破坏已成为我国主要的人为地质灾害之一..经有关部门测算;我国平均采一万吨煤就会产生2000平方米的地面塌陷;据此推算;全国每年仅因采煤就会出现地面塌陷70平方千米;直接经济损失约3.17亿元..如黑龙江鹤岗煤矿开采70多年;已造成地面塌陷42平方千米;塌陷区需搬迁房屋总建筑面积140万平方米..4危害工业生产..地面塌陷会造成厂房及设施的破坏;使已有的建筑格局严重走样;并使得工程建设场地等级、地基等级复杂程度提高;地基处理费用大大增加..在地下矿产开采中;许多矿区产生了岩溶塌陷;从而造成建筑物开裂倒塌、道路中断;甚至矿井报废..如广东省凡口铅锌矿位于岩溶区;由于盲目疏干地下水;1970年以来出现塌陷坑1923个;把矿区地面破坏得千疮百孔;造成0.68万平方米房屋搬迁;1000亩农田受损;4千米铁路和1.4千米公路遭破坏..在黄土湿陷区的兰州钢厂第一炼钢车间;因生产用水管理不当;造成黄土自重湿陷;建筑物相对沉降达0.74米;导致建筑物报废..5危害公路、铁路、水利设施和地下管线..地面沉陷也是岩溶地区公路、铁路水利设施和地下管线的主要地质灾害之一..在我国的主要铁路干线中;京广线、贵昆线、浙赣线、津蒲线、沈大线、渝达线等都有较严重的地面塌陷灾害..地面塌陷造成车站建筑物毁坏、路基下沉、路轨悬空、桥涵开裂倒塌;甚至造成火车出轨..如贵昆线曾发生3次重大地面塌陷灾害;造成2列货车颠覆;中断行车71小时;投入治理经费1700万元..在华南和西南的岩溶地区;地面塌陷灾害也十分严重;如桂梧高速公路的临桂县会仙镇马面村以南约2千米处发现有85个塌陷溶洞;分布在2千米长的新辟路基上;直径在1~10多米;深度在1..3米多..在甘肃东部地区靖会引黄干渠白草塬和山长塬引水渠道上;黄土湿陷每年至少形成2~3处塌陷;40千米长的总干渠中有16.6千米渠水渗漏后产生沉陷;支渠有14.3千米也经常产生沉陷;白草塬2号渠1980年建成后;渠底渗漏沉陷;将一座小山体从中劈开;移动土方达2万立方米;造成渠道报废..6污染地下水..地面塌陷发生后;地表污水可沿塌陷坑渗水通道进入地下水系;污染地下水..如在贵州省六盘水地区;曾因大量抽取地下水造成地面塌陷;工业和城市污水由塌陷区进入地下水系统;引起地下水污染和生态环境恶化..为什么会发生岩溶塌陷在碳酸盐岩石灰岩、白云岩等岩溶地区;岩溶作用在地下形成隐伏的溶洞、溶隙、管道..在隐伏岩溶洞隙上方的岩土体在自重、地下水位变动、地震或人为因素作用下;就会突然产生陷落而形成的地面塌陷..岩溶塌陷的发生具有一定的地域性规律;例如青藏高原及其东部的川西高原;气温低;降水较少;气候比较干燥;岩溶发育较差;并且以小型岩溶为主;地面塌陷现象较少;云贵高原及其与四川盆地的过渡地带;降水较多;气候湿润;气温较高;岩溶普遍发育强烈;地面塌陷的现象较多..而人为因素是诱发岩溶塌陷的主要原因..如对632处岩溶塌陷的调查中发现;自然塌陷192处;占总数30.4010;成因不明的8处;占1.2%;人为因素诱发的432处;占68.4%;其中矿坑排水诱发的157处;占24.8%;生活用抽水诱发的187处;占29.6%..据湖南省统计;人为因素诱发的岩溶塌陷占总数的86.60/0;塌坑占总数的99.8010;而广西人为诱发岩溶塌陷也占总数的77.24%..24%..岩溶塌陷有什么特点岩溶塌陷的平面形态具有圆形、椭圆形、长条形及不规则形等;其剖面形态具有坛状、井状、漏斗状、碟状及不规则状等;主要与地表覆盖层的性质有关..地表覆盖层为黏性土层;塌陷多呈坛状或井状;砂土层塌陷多具漏斗状;松散土层塌陷常呈碟状;基岩塌陷剖面常呈不规则的梯状..岩溶塌陷的规模以个体塌陷坑的大小来表征;据统计;土层塌陷陷坑直径一般不超过30米;其中以小于5米的占大多数;达63%—71%;5~10米的占10%~20%;个别大的可达60~80米..塌陷坑可见深度绝大多数小于5米;可占总数的840/0~97%..基岩塌陷规模一般较大;如四川兴文县小岩湾塌陷;长650米、宽·74·490米、深208米..岩溶塌陷特点是突然、点多;塌坑大小形状不一;小者不足1平方米;大者达几百平方米;且发育具有持续性、重复性;发育时间及分布范围也比较集中;因此造成的危害很大..7.岩溶塌陷灾害主要分布在哪些地区在我国的各类地面塌陷中;以岩溶塌陷的分布最广..其分布范围北面到黑龙江省;南面到海南省;西面从青海湖畔;东面到东海之滨;以华南、西南、华北地区分布最为广泛..据不完全统计;全国已有23个省自治区、直辖市发生岩溶塌陷1400多例;塌坑总数超过40000个..其中以广西、广东、贵州、湖南、江西、四川、云南、湖北、河北、山东等省区最为发育;尤以广西岩溶区地面塌陷最为突出..岩溶塌陷灾害较为严重的城市有:辽宁的大连、河北的秦皇岛、唐山;山东的济南、泰安、淄博、枣庄;湖北的武汉、黄石、咸宁;湖南的怀化、娄底、黔城、湘潭、郴州;江苏的南京;浙江的杭州;江西的九江、宜春、上高;云南的昆明;贵州的贵阳、水城、安顺、遵义、六盘水、清镇;广西的桂林、柳州、玉林;广东的广州、肇庆等数十个城市..其中破坏强烈、影响较大的有:大连、秦皇岛、泰安、武汉、桂林、水城、昆明等..如中国水钢集团所在地——贵州的水城属六盘水市;由于水钢集团水源地的16口供水井大量开采地下水;在约5平方千米的范围内;产生塌陷坑1023个;导致89座房屋开裂或倒塌;道路坍裂;约28公顷农田被毁坏;电杆倒塌;一度引起全城停电;直接赔偿和经济损失达260余万元;局部地段因污水灌人造成地下水水质污染和生态环境恶化..再如;云南省昆明市中心的翠湖公园;曾经碧波荡漾、建筑优美协调;为春城昆明的最佳风景点之一..由于过度开采地下水;在3平方千米的范围内;形成了117个塌陷坑、地裂缝数百条;使历史悠久的风景点——翠湖湖水干涸、亭台倒塌、建筑物开裂、桥梁破坏、花草枯夕匕;经、侨损失超过千万兀..据不完全统计;全国岩溶地面塌陷每年造成的经济损失达数亿至10余亿元..。
江西景德镇城区岩溶塌陷地质特征及防治建议杨永革;赵毅斌;陈静;王玺;付检根【摘要】通过1∶5万区域水文地质和环境地质调查,利用物探、钻探等手段研究江西景德镇城区岩溶塌陷地质特征及其发育规律。
景德镇城区覆盖型碳酸盐岩基岩面起伏大,浅部岩溶发育,土洞较多,第四系岩性结构复杂,覆盖层厚度一般〈20m,地下水埋藏浅。
通过分析该区岩溶塌陷分布特征、形成条件和诱发控制因素,确定抽排地下水是该区岩溶塌陷的主要诱发因素。
在预测岩溶塌陷发展趋势的基础上,对可能发生岩溶塌陷的区域进行初步预测,并针对性提出相应的保护和防治措施,为城市工程建设和环境保护提供参考。
【期刊名称】《华东地质》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】8页(P306-313)【关键词】岩溶塌陷地下水防治措施景德镇江西省【作者】杨永革;赵毅斌;陈静;王玺;付检根【作者单位】江西省地质调查研究院,南昌330030;江西省地质调查研究院,南昌330030;江西省地质调查研究院,南昌330030;江西省地质调查研究院,南昌330030;江西省地质调查研究院,南昌330030【正文语种】中文【中图分类】P642.2岩溶塌陷是一种典型的突发性地质灾害,其形成条件包括可溶岩地层的分布、一定厚度的松散盖层和地下水水动力条件。
由于其存在和发展的隐蔽性及发生的突然性,往往给人类生命、工程建设和经济开发造成极大危害。
景德镇市区内岩溶较发育,曾多次发生岩溶地面塌陷,直接威胁城市建设及人民生命财产安全。
《1∶20万景德镇幅区域水文地质普查报告》[1]、《1∶5万景德镇市幅区域地质调查报告》[2]和《江西省景德镇市区水文地质工程地质综合勘察报告》[3]总结了景德镇市区岩溶水资源地质特征等,但针对该区岩溶塌陷专项地质调查工作较薄弱,对该区岩溶地质特征和岩溶塌陷形成机制的研究较少。
本文在1∶5万景德镇市幅区域水文地质和环境地质调查工作的基础上,从该区地面岩溶塌陷地质特征入手,总结该区岩溶地质特征及其发育规律、岩溶塌陷现状、生成条件及诱发因素等,并对可能发生岩溶塌陷的区域进行初步预测,结合城市建设规划提出相应的防治措施及建议。
地震勘探法在探测岩溶塌陷中的应用岩溶塌陷在我国分布广泛,从南到北,从东到西都有发生。
岩溶塌陷具有隐蔽性和突发性的特点,因此更需要采用高分辨率地震勘查技术。
地面岩溶塌陷的形成,主要是因为较薄的覆盖层下伏基岩岩性(一般为灰岩),易受地下水溶蚀形成溶沟、溶槽和溶洞。
基岩中断层、破碎带发育,为地下水溶蚀作用提供了水流通道。
过量开采基岩裂隙岩溶水,水位下降并在覆盖层底界面和基岩顶界面上、下摆动,也是形成溶沟、溶槽和溶洞的原因。
在岩溶发育区建造大型工程,需要查明基岩浅埋区覆盖层厚度。
灰岩地震波速度为3000~4500m/s,而上覆第四系松散层波速为800~2000m/s,因此具备地震技术要求的地球物理条件。
此外,基岩中断层、破碎带和溶沟、溶槽、溶洞也需查明,它们也同时具备各自相应的地球物理特点。
2.地震勘探法的原理地震勘探法是在地表以人工方法激发地震波,在向地下传播时,遇有介质性质不同的岩层分界面,地震波将发生反射与折射,在地表或井中用检波器接收这种地震波。
收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。
通过对地震波记录进行处理和解释,可以推断地下岩层的性质和形态。
地震勘探在分层的详细程度和勘查的精度上,都优于其他地球物理勘探方法。
地震勘探的深度一般从数十米到数十千米。
地震勘探的难题是分辨率的提高,高分辨率有助于对地下精细的构造研究,从而更详细了解地层的构造与分布。
3.探测岩溶塌陷的技术方法理论研究和工作实践表明,要提高地震勘查的分辨率,就需提高地震波主频,同时增加信号的频带宽度。
因此应做到:(1)选用小药量沉入含水孔中激发,当使用锤击或夯击时,要用圆形垫板激发地震波。
(2)使用高频检波器接收。
(3)选用小道距,道距一般不宜超过5m。
(4)选用短排列、小偏移距接收。
(5)仪器采样间隔要小,或称高采样率接收,一般宜用lm、l/2m、1/4m等小采样间隔。
(6)提高仪器的低截频率到50Hz以上,让信号中的高频成分占有A/D转换器的高位。
岩溶塌陷类型及其特征岩溶塌陷类型及特征一、岩溶塌陷的类型划分我国岩溶塌陷类型繁多(二)各种成因类型的发育特征我国岩溶塌陷主要发育于华南的连片岩溶区。
(一)自然塌陷在天然作用下产生的塌陷,约占总数的33%(不包括陷落柱),是各类塌陷中最多的一种。
古塌陷:形成于第四纪以前,如“陷落柱”;老塌陷:形成于第四纪期间,具残留形态,往往为后期堆积物充填或掩盖;新塌陷:新近时期产生,或形成时期不明,但形态保持较好。
它们多发育于地下水变化迅猛的岩溶山地的洼地、槽谷中,塌陷范围小。
强度弱,往往呈单个坑零星分布,塌陷规模随结构不同而差异很大。
按其成因,又可分为:1.暴雨引起的塌陷:暴雨可导致土体迅速充水和地表水的强烈渗透,并在一定条件下引起岩溶地下水位的急剧上升而产生正压冲爆作用,易于产生塌陷。
2.洪水引起的塌陷:在近岸地带第四系冲积层中潜水位和岩溶地下水位均随洪水位而波动,由于两者渗透性的差异,在波动过程中不但可产生有利于渗透潜蚀作用的附加水头,而且还产生正负压力的作用,这些作用都可导致塌陷的产生。
3.重力引起的塌陷:在岩溶发育过程中,地下洞穴,管道在崩塌作用下不断扩展,最后导致顶板盖层在重力作用卞失稳陷落的现象。
在岩溶山区并不罕见。
岩溶漏斗、地下河天窗岩溶障谷、天生桥等地岩溶形态有许多就是塌陷的遗迹,这些基、岩塌陷规模一般较大,形成之后一般不再复活。
4.地震引起的塌陷:在构造地震作用下,在覆盖层比较薄弱的地段也可产生一系列的塌陷,如1853年2月在湖南新宁,5级地震的历史记载c“有声如雷,陷成七潭,大小不一,皆有水涌出”。
此外,近几十年来地震塌陷也常有,如:1976年唐山地震引起数十处塌陷等。
(二)人类活动诱发的塌陷(简称人为塌陷)是由于人类的工程;经济活动,改变了岩溶洞穴及其上覆盖层的稳定平衡状态而引起的塌陷,约占总数的60%,可见人为作用已成为现代塌陷的重要动力。
人为塌陷按成因又可分为坑道排水或突水、抽汲岩溶地下水、水库蓄引水、震动加载及表水、污水下渗引起等类型塌陷+前三者共古人为塌陷的92%.1.坑道排水或突水引起的塌陷是指由于矿坑、隧道、人防及其它地下工程排水或突水引起的塌陷,其中以矿坑排、突水塌陷为主,占人为塌陷的17%.岩溶地区由于矿产资源的开发,矿坑排水或突水引起的塌陷较为频繁。
凡处于复盖岩溶区的矿区,在其排水疏干过程中,几乎都不可避免地产生塌陷,主要分布于湘中、鄂东南、赣中;赣东北及安徽的沿江地带。
由于矿坑排水降深达数十米至上百米,疏干影响范围达数公里至一、二十公里以外。
因此在所有各类塌陷中,这类塌陷范围最广,达数至数十平方公里;塌陷坑数量最多,达数百至数干个;持续时间最长,有的20年尚在继续;影响也最严重,多属大、中型塌陷。
以土层塌陷为主,见有基岩塌陷;除碳酸盐岩类塌陷外,还有少量红层岩溶塌陷。
例如湖南恩口煤矿于1972年3月21日恩Ⅱ井放水试验,4月温塘泉水减少,6月20日开始塌陷,8月20日北面三口冲塌陷,以后河床附近排泄区相继发展。
1975年恩I井一150米水平开始排水后,塌陷加剧。
1977—1979年因25号点突水,水量1400吨/时,塌陷剧烈发展达到高峰。
随后逐渐减弱。
但仍向外围缓慢扩展。
至1986年塌陷总数达6100多个,主要发育于煤系底板茅口灰岩中,呈条带状分布,总长度20公里以上,煤系顶板长兴灰岩及大冶灰岩中亦有少量塌陷发育,塌陷影响范围达20平方公里。
以土层塌陷为主,并见有红层岩溶的基岩塌陷。
矿坑最大排水量8165吨/时,最低排水标高一350米,塌陷破坏农田9500亩,拆迁民房18300平方米,毁坏小水库8座,山塘180多口,河床塌陷改河铺底5300米,河水灌入增加矿坑涌水量,最大灌入量8000吨/时,并将泥砂带入矿坑;农业赔偿和塌陷综合治理费用每年平均150万元至1982年赔偿费用共980万元。
人为塌陷中的基岩塌陷都与矿坑排水或突水有关。
基岩塌陷的盖层可以是碳酸盐岩,各种碎屑岩甚至火成岩(如大广山铁矿见于岩体边缘的强风化带中)。
基岩塌陷一般具备两个条件:一是有较大的隐伏洞穴,二是盖层岩层(体)受构造破碎或风化而较软弱。
基岩塌陷的特征是:(1)其规模不等,大者居多,塌陷直径从数米到数十米甚至数百米,塌陷坑深度和塌陷盖层厚度可达数十米至百米以上。
(2)其分布明显地受断裂构造控制,一般多发育于构造交汇破碎带。
2.抽汲岩溶地下水引起的塌陷主要由于水井抽水引起,分布较为普遍,约占人为塌陷的49%,均为土层塌陷。
当覆盖层厚度较薄(一般小于10—20米),抽水降深达到5—10米时,多有塌陷产生。
由于抽水降深有限,其影响范围约数百米至一、二公里;塌陷坑数量较少,一般数个至数十个,仅在集中供水水源地有较大规模的塌陷产生,如贵州水城水钢供水水源地,16口抽水井中有14口井周围出现塌陷1000多个,范围达4平方公里;河北秦皇岛柳江供水水源地自1987年抽水以来,不到一年的时间产生塌陷286个,范围达3.7平方公里。
抽水塌陷影响最大的是城市地‘区和铁路沿线。
前者已见于贵阳、昆明、武汉、杭州、南京、广州等六个省会和20余个中小城市。
损坏建筑物,破坏风景名胜。
并危及人身及财产安全;后者影响显著的有津浦线泰安车站、浙赣线分宜车站及沈大线瓦房店三家子等处,往往造成断道停运,甚至列车脱轨、颠复的灾害。
3.水库蓄水或引水引起的塌陷岩溶山区、洼地、谷地的小型水库及少量中型水库,多在水体增荷,渗漏潜蚀及雨季地下水位迅猛变化产生的正负压力和冲爆等多种作用下而在库内产生塌陷,成为废库或病库。
这类塌陷约占人为塌陷的26%,主要分布于广西、贵州、四川、湖南、云南等省区,湖北、江西等省也有发生。
一般规模较小,塌陷坑数量少,强度较弱,但往往多次复活而不易稳定。
水库塌陷在悬托型河谷中极易产生,如云南以礼河水槽子水库,库区第四纪复盖层厚达30余米,上部1.5—2米为粘土,下为砂砾石粘土层,基岩为灰岩,白云质灰岩,岩溶较发育,有地下管道,地下水时期很深,达103米,水库建成后自1958—1965年每年塌陷数十个,累计达117个,形成长400米、宽100米的塌陷区,库水漏失。
后经处理,塌坑开挖开至基岩,先填大石块,再填小石块,其上铺盖1—2米的水泥板,再回填粘土,效果良好。
此外,在峰丛、丘丛洼地中的水库,其下往往有暗河管道发育,也易塌陷,如江西德兴万村挂袍山水库塌陷。
这类水库地下水位埋深很大,但季节变化带常达到地表,在这种情况下,其处理一定要采取通气减压措施,作为地下管道的调压井才能收效。
贵州普定火石坡水库的一个塌陷,多次处理,多次复活,甚至用钢筋混凝土盖板也未收效,原因恐在于此。
引水渠道通过岩溶发育地段,也往往因渠水渗漏潜蚀形成塌陷。
如湖南凤凰龙溪河水库引水渠道塌陷。
蓄水和坑道排水、抽水还往往引起红层岩溶的塌陷,它们产生于洞隙型岩溶发育的红色钙质胶结灰质砾岩,砂砾岩(湘、赣)及泥灰岩夹层(四川)中。
一般规模小,零星分布。
4.震动或加载引起的塌陷震动或加载是使复盖岩溶区处于接近极限平衡状态的隐伏土洞产生塌陷的导因,它们往往与其它因素联合作用。
该类塌陷占人为塌陷的6%.如武汉中南轧钢厂堆料场的塌陷,就是在抽水的潜蚀作用形成隐伏土洞的基础上,经钢锭和煤堆的加载作用而塌陷的。
震动引起的塌陷在铁路路基附近较为常见,贵昆线K586—K612一段长26公里,属丘状溶原,多漏斗状洼地,复盖层为厚度不足10米的残坡积红色粘性土,地下水位在基岩顶板以下,1974年—1980年沿路基塌陷4段共38个塌陷坑,其中,浑水塘车站、秧田冲车站及其区间内最为发育,见塌陷坑25个,单个塌坑规模小,多发生于雨季。
其成因除了表水下渗潜蚀作用外,主要是火车通过时的震动。
浙赣线分宜车站的塌陷除抽水因素外与火车的震动也有密切关系。
公路上汽车的震动也能导致塌陷。
如江西乐平县邵家板前堂村乐(平)弋(阳)公路西侧的粘性土中因汽车震动产生塌陷坑5个。
以上这些塌陷都是发生于隐伏土洞发育的地区。
5.表水或污水渗引起的塌陷在厂矿建筑区,由于场地排水不良造成表水下渗或化学污水下渗溶滤也能导致塌陷的产生,如云南镇雄板桥氮肥厂厂址,复盖层为亚粘土、含卵砾石粘土层,厚5米左右,最大19米,发育有土洞数十个,基岩为灰岩,地下水位7.6—15.7米,位于基岩顶板以下,1972年产生塌陷15个,使工厂设备陷落。
其中13个塌陷分布于流水池和污水池一带,显示与表水和污水下渗作用有关。
桂林市第二造纸厂位于桂林市西北部,阳江右岸的岩溶洼地中,地面高出阳江水面约3~5m.厂区表层为棕黄色及红黄色粘性土层,一般厚7~10m,最厚达12m以上,据桂林地区所见,这类土层中往往有裂隙发育。
基岩为灰岩,岩溶发育。
厂区地下水主要受大气降水补给,地表水渗入覆盖土层后,一部分在土层中形成裂隙潜水,呈水平径流缓慢排向阳江一级阶地,大部分的入渗水流沿土层裂隙向下渗到基岩面后,通过基岩中岩溶洞隙的开口处汇入岩溶洞穴通道,排出阳江。
该厂于1973年建成投产。
生产排放的废水平均每日约10~20立方米,含盐酸约1~2%,具强腐蚀性。
这些含酸废水由砖砌及水泥沙砂浆抹面地沟或排水沟排入阳江。
由于水的酸性腐蚀,使地和排水沟逐渐破坏漏水,而终致完全失效。
车间排放的含酸废水及雨水几乎全部由车间内外的一些漏水点就地漏入地下。
自1977年以来,水处理车间内及沿排水沟附近地面曾多次出现塌陷洞或坑。
1983年8月11日下午一时零五分,一号混合罐地基突然陷落,罐体向北325°西方向倾覆,部分输水管道扭断压碎,致使生产停顿。
塌陷范围包括一号罐体基础及其周围地面,略呈椭圆形,东西长约3m多,南北宽2m多。
地面一般下陷0.5~0.8m,周壁直立,且多向外凹进呈倒坡,罐体底部直径2m、厚0.9m的混凝土基座随罐体陷落掀倒,周围为虚土掩盖。
在相邻的W3罐体东南角基础暴露,见其下有空隙存在。
造成塌陷的原因:一是地基土层中有隐伏土洞;二是含酸废水和地表雨水集中渗漏,既造成了对混凝土的强烈腐蚀,又对土体中可溶盐的化学溶滤,使土体结构被散解,并促进机械潜蚀作用的发展,从而造成了地面塌陷,这是造成塌陷的主要原因。