巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害及其防治

巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害及其防治建筑之家.主要內(nèi)容

1、巖溶塌陷概況2、巖溶塌陷產(chǎn)生的原因和特點3、建設(shè)中如何避開塌陷區(qū)4、如何開展塌陷的群測群防.巖溶塌陷概況.巖溶地形的地面和地下特征.

第一節(jié)巖溶塌陷概況

巖溶塌陷是我省除崩塌、滑坡、泥石流之外的又一主要地質(zhì)災(zāi)種。我國巖溶塌陷分布廣泛，從南到北，從東到西都有發(fā)育。目前己見于除北京、天津、上海、河南、甘肅、寧夏、新疆以外的24個省市區(qū)，但主要分布于遼寧、河北、江西、湖北、湖南、四川、貴州、云南、廣東。資料顯示，全國巖溶塌陷總數(shù)為2841處，塌陷坑有33192個，塌陷面積為332.28km2

。

..中國巖溶塌陷分布統(tǒng)計表（單位個/處/km2）(1993)

.

1993年的資料顯示,我省巖溶塌陷總數(shù)為107處，塌陷坑有2131個，塌陷面積為20.2km2。主要分布在水城、六枝、安順、遵義、貴陽等地區(qū)。.第二節(jié)巖溶塌陷產(chǎn)生的原因和特點

了解巖溶塌陷產(chǎn)生的原因，是讓建設(shè)場地避開、預(yù)警和防治巖溶塌陷的基礎(chǔ)。.一、產(chǎn)生的原因

1、巖溶洞隙是巖溶塌陷產(chǎn)生的前提在地表如有洼地、槽谷、漏斗、落水洞、溶溝溶槽、石芽、石柱、溶峰等，在地下一般存在各種形態(tài)的溶洞、溶隙、管道等。這樣的地方地下巖溶洞隙也比較多。巖層較破碎的，巖溶發(fā)育愈強烈，巖溶洞隙數(shù)量愈多，其規(guī)模也愈大，愈有利于巖溶塌陷的形成；巖層較完整的、巖溶洞隙少。.巖溶洞隙的發(fā)育一般受巖溶地下水的控制。淺部巖溶洞隙由于地下水活動頻繁，成為塌陷物質(zhì)的儲集空間和運移通道。巖溶洞隙的開口程度是影響巖溶塌陷形成的重要因素，巖溶地下水的活動，塌陷物質(zhì)的運移都是通過洞隙開口處進行的。因此，塌陷坑與開口洞隙存在著密切的垂向?qū)?yīng)關(guān)系。洞隙規(guī)模愈大，塌陷也愈大；洞隙開口愈大，塌陷速度愈快。.洞隙的平面展布形態(tài)對塌陷平面形態(tài)有著決定性影響，裂隙狀洞隙往往形成長條狀塌陷坑，沿地下河管道往往產(chǎn)生鏈狀或串珠狀分布的塌陷坑群。.2、塌陷形成一般要有松散土層

97%的塌陷，表面有土層；厚度小于10米的表面土層最容易塌陷，厚10-30米的塌陷比較少。厚度越大，越不容易塌陷。表面巖石要很破碎，也可產(chǎn)生塌陷。.3、地下水的作用

在巖溶地下水埋藏較淺、循環(huán)交替強烈的地段，巖溶地下水活動變化強烈，有利于塌陷的形成。巖溶地下水的活動在巖溶塌陷的形成中具有多種作用，可以在自然條件下由于氣候季節(jié)的干、濕變化引起，也可以由于人工抽水、礦坑排水、水庫蓄水、引水、灌溉和給排水工程的滲漏引起。

.4、降雨及地表水的入滲作用將引發(fā)塌陷

降雨及地表水(包括水庫、灌溉水、渠運管道滲漏水、建筑物地面排水、各種污水及垃圾滲水等)入滲水流對塌陷的形成有以下幾方面的作用：（1）洞隙蓋層巖土體充水增重和軟化作用（2）垂直滲透潛蝕作用（3）地下水位上升使巖溶洞隙空間氣團受壓產(chǎn)生正壓力（4）水庫蓄水對庫區(qū)產(chǎn)生水壓力形成附加荷載.降雨地表水的入滲引發(fā)塌陷.

5、河、湖近岸地帶的側(cè)向倒灌作用引發(fā)塌陷在汛期洪水位急劇上升的情況下，河、湖水將向地下水產(chǎn)生側(cè)向倒灌，容易形成洪水塌陷。一般在自然條件下即可形成，如有人為因素的疊加，可加快塌陷的發(fā)展速度。

6、外加荷載也是引發(fā)因素

如渣土、垃圾等等堆放在具有隱伏土洞的上面，會使土洞塌陷。

.7、地震與振動作用地震力使洞隙蓋層巖土體產(chǎn)生破裂、位移形成塌陷。人為的爆破和車輛振動，也可造成洞隙頂板的塌落而形成塌陷，主要見于隱伏土洞發(fā)育地區(qū)，這些土洞頂板已接近極限平衡狀態(tài)，在強度不大的振動力使用下產(chǎn)生附加荷載效應(yīng)而導(dǎo)致塌陷。.8、修建公路、不合理開挖等.二、巖溶塌陷的時空動態(tài)特征

1、單個巖溶塌陷的形成過程及其動態(tài)特征

對于絕大多數(shù)常見的土層塌陷來說，都具有由巖溶洞隙→土洞→塌陷的形成過程。.2、巖溶塌陷群發(fā)育的時空動態(tài)

由于抽水、采煤等人為塌陷多成群產(chǎn)生，形成塌陷群，其時空動態(tài)表現(xiàn)在以下幾個方面：

塌陷的持續(xù)性：巖溶塌陷在其引發(fā)因素消失之前將持續(xù)發(fā)展，直到達到新的穩(wěn)定為止。礦區(qū)塌陷持續(xù)時間久，可大10-20年。對于抽水塌陷來說，如果降深較穩(wěn)定，其持續(xù)時間將要短得多，但有的也可延長至10年以上（如水城）。.

塌陷的階段性：單個塌陷的發(fā)育過程可分為土洞形成和擴展階段、塌陷形成階段和調(diào)整階段

塌陷的周期性：在引發(fā)源穩(wěn)定不變（如排水降深穩(wěn)定）的情況下，受氣象水文因素的影響。塌陷作用隨其周期性變化而作強弱波動，如一年中的雨季春耕泡田季節(jié)，塌陷作用強烈，塌陷數(shù)量多而集中，其它季節(jié)塌陷作用減弱，數(shù)量減少。在一個輪回中這種波動隨著塌陷發(fā)展逐漸向外圍擴展，其幅度逐漸減弱以至消失。在引發(fā)源發(fā)生變化（如排水降深加大）,塌陷作用將再次復(fù)活并向外圍擴展，開始一個新的輪回，再次出現(xiàn)新的周期性波動，但其波動幅度較前一輪回減弱，呈螺旋式發(fā)展。

塌陷的重復(fù)性：對于一個特定的塌陷區(qū)來說，由于引發(fā)源不斷變化，可經(jīng)歷多次輪回的重復(fù)塌陷，表現(xiàn)為產(chǎn)生新的塌陷或者是原先塌陷的復(fù)活。

.三、巖溶塌陷的伴生與共生現(xiàn)象

1.地面下沉：在巖溶洞隙上由復(fù)蓋層厚度較大但松軟的土層組成時，土洞的擴展將引起地面的局部下沉，最終將形成緩發(fā)性塌陷。位于建筑物下方的土洞，在其擴展過程中將引起建筑物的不均勻沉降，地面亦將出現(xiàn)局部下沉。

2.地面開裂：在土洞擴展到一定程度而尚未塌陷前，往往首先在地面出現(xiàn)裂縫，這些裂縫大都是弧形斷續(xù)展布，具拉張?zhí)卣?，有時有多條裂縫是平行交錯分布。裂縫進一步發(fā)展形成環(huán)狀裂縫，且寬度加大，有時內(nèi)側(cè)下錯形成小的錯臺。這些環(huán)狀裂縫往往是塌陷坑口位置的表征。此外，在塌陷坑外側(cè)周邊還可出現(xiàn)弧形的裂縫。在塌陷坑形成后引起坑壁的坍塌。.

3.塌陷地震：大規(guī)模的塌陷可引起地震效應(yīng)，由于其產(chǎn)生地震的能量有限，震源深度很淺，因此強度低，震級小，但烈度偏高。

如水口山礦區(qū)塌陷產(chǎn)生烈度5度地震，影響范圍直徑5公里。烏江渡六廠1945一1946在灰?guī)r中產(chǎn)生3級地震，烈度在5—6°。貴州開陽縣城東南，1957一1958年在灰?guī)r，白云巖中出現(xiàn)塌陷地震，震級3級。湖北恩施沐撫區(qū)大山頂一帶1975年1月27日，當?shù)厝罕娐牭降叵掠袗灷茁?，地面見有裂縫，寬1—2厘米，長數(shù)十至數(shù)百米，裂縫附近常見有漏斗或新近塌陷的坑洞，多屬基巖塌陷，塌陷地震震級0.5—0.7級，影響范圍南北長15—20公里，東西寬2一10公里。.第三節(jié)房屋選址、修建中如何避開潛在塌陷區(qū).在鄉(xiāng)村場地和房屋地基選址中，如何避開塌陷，一般說來應(yīng)避開下列地段：1、巖溶強烈發(fā)育的純可溶巖分布地帶，或沿其與非可溶巖的接觸地帶。這些地帶中隱伏巖溶形態(tài)（漏斗、溶槽等）較發(fā)育，且其中,多有軟土分布,發(fā)生塌陷可能性大。.2、沿可溶巖中的斷裂帶或主要裂隙交匯破碎帶，巖層劇烈轉(zhuǎn)折、破碎的地帶,這些地帶往往容易產(chǎn)生塌陷。.3、松散蓋層較薄，以砂土為主，其底部粘性土層缺失或甚?。ㄒ话悴蛔?—2米）的“天窗”地段,最易于發(fā)生塌陷。.4、巖溶地下水的主要流經(jīng)地帶或巖溶管道上，容易有塌陷。5、具有潛水和巖溶水含水層分布地帶，容易造成塌陷。6、巖溶地下水的排泄區(qū)：如低洼的泉水流出的地方。7、巖溶地下水位在基巖面上下頻繁波動的地帶，或受排水影響強烈的降落漏斗中心及近側(cè)地段，如開采強度大、地下水位大幅度變化且劇烈的地方。8、臨近河、湖、塘地表水體的近岸地帶。9、巖溶地下水位埋藏較淺的低洼地帶。.第四節(jié)如何開展塌陷的群測群防.一、發(fā)生地面塌陷的前兆(1)井、泉的異常變化：如井、泉的突然干涸或渾濁翻沙，水位驟然降落等。(2)地面形變：地面產(chǎn)生地鼓，小型垮塌，地面出現(xiàn)環(huán)型開裂，地面出現(xiàn)沉降。(3)建筑物作響、傾斜、開裂。(4)地面積水引起地面冒氣泡、水泡、旋流等。(5)植物變態(tài)、動物驚恐。微微可聞地下土層的垮落聲。

.建筑物傾斜、開裂。.二、怎么預(yù)防地面塌陷

在巖溶區(qū)進行工程建設(shè)，應(yīng)采取如下對策預(yù)防巖溶塌陷：1、對已有巖溶塌陷發(fā)生且其穩(wěn)定性差尚有活動跡象的地段，就堅決避讓。如何判斷已有巖溶塌陷是否穩(wěn)定了呢？穩(wěn)定性差的尚在活動的塌陷坑，其特征主要是：

(1)塌陷坑形態(tài)保存較好，特別是坑中堆積物有沉陷、錯移跡象，并見有裂縫。

(2)塌陷坑周邊環(huán)形裂縫發(fā)育較齊全，其寬度、長度都有進一步發(fā)展的趨勢。

(3)植物稀疏不發(fā)育或發(fā)育不均衡：有地表水流匯集注入跡象，水流入滲迅速，存不住水。

(4)附近有人為因素的影響，據(jù)訪問了解在近期有活動跡象。以上特征可綜合分析，作為塌陷坑穩(wěn)定性的宏觀判斷標志。對于穩(wěn)定性差的尚在活動的塌陷坑的判斷是防災(zāi)治災(zāi)工作的基礎(chǔ)。應(yīng)特別予以重視。

..塌陷坑周邊環(huán)形裂縫發(fā)育較齊全.植物稀疏不發(fā)育或發(fā)育不均衡，水流入滲迅速，存不住水.2、對已有巖溶塌陷數(shù)量較少且其穩(wěn)定性較好已不再活動的地段。如果人類工程活動比較合理（不再劇烈抽水、采礦采煤或開挖），建設(shè)小型建筑問題不大。但建設(shè)大型建筑物要特別重視場地區(qū)的工程勘察。

.穩(wěn)定性較好的已不再活動的塌陷坑一般具有下列特征：

(1)塌陷坑已受到后期改造；坑口坑壁經(jīng)后期坍塌后邊坡已經(jīng)穩(wěn)定而是漏斗狀；坑底經(jīng)后期充填后地面較平滑，參差凹凸的現(xiàn)象已不復(fù)見；坑周圍的環(huán)形裂縫已多自行填塞不顯。

(2)坑底堆積物中未見新的下沉、錯移等復(fù)活跡象，坑底未見新的裂縫或坑穴。

(3)植物生長茂密，已遮蓋大部分剖面。

(4)無地表水流匯集注入現(xiàn)象，雨后坑中積水消散較慢。

(5)附近不存在人為因素的強烈影響，如礦坑排水、抽水量大的水井等，且據(jù)訪問了解，在較長時期以來沒有發(fā)生過活動。

.穩(wěn)定性較好的塌陷坑.穩(wěn)定性較好的塌陷坑.3、建筑物應(yīng)盡量避開有利于巖溶塌陷發(fā)育的地段，原則上應(yīng)使主要建筑物避開塌陷地段。

（1）巖溶強烈發(fā)育的純可溶巖分布地帶，或沿其與非可溶巖的接觸地帶。這些地帶中隱伏巖溶形態(tài)（漏斗、溶槽等）較發(fā)育，且其中多有較土分布；

（2）沿可溶巖中的斷裂帶或主要裂隙交匯破碎帶，巖層劇烈轉(zhuǎn)折、破碎的地帶；

（3）松散蓋層較薄縣以砂土為主，其底部粘性土層缺失或甚?。ㄒ话悴蛔?—2米）的“天窗”地段；

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（4）巖溶地下水的主逕流或巖溶管道上；

（5）具有潛水和巖溶水僅層含水層分布地帶；

（6）巖溶地下水的排泄區(qū)；

（7）巖溶地下水位在基巖面上下頻繁波動的地帶，或受排水影響強烈的降落漏斗中心及近側(cè)地段；

（8）臨近河、湖、塘地表水體的近岸地帶；

（9）巖溶地下水位埋藏較淺的低洼地帶。.4、工程設(shè)計和施工中要注意：（1）消除或減輕人為因素的影響；（2）設(shè)置完善的排水系統(tǒng)，避免地表水大量入滲，對已有塌陷坑進行填堵處理，防止地表水向其匯聚注入等。.三、發(fā)生地面塌陷時應(yīng)采取什么應(yīng)急措施1、視險情發(fā)展將人、物及時撤離險區(qū)。在發(fā)現(xiàn)前兆時即應(yīng)制定撤離計劃。2、塌陷發(fā)生后對臨近建筑物的塌陷坑應(yīng)及時填堵，以免影響建筑物的穩(wěn)定。其方法是投入片石，上鋪砂卵石，再上鋪砂，表面用粘土夯實，經(jīng)一段時間的下沉壓密后用粘土夯實補平。.3、立即設(shè)立警示標志，告知村民和行人，禁止進入該塌陷區(qū).4、對建筑物附近的地面裂縫應(yīng)及時填塞，地面的塌陷坑應(yīng)攔截地表水防止其注入。5、對嚴重開裂的建筑物應(yīng)暫時封閉不許使用，待進行危房鑒定后才確定應(yīng)采取的措施。6、應(yīng)立項開展