从研究岩溶地下水角度分析评价岩溶塌陷的危险性--以南宁坛洛塌陷为例

南宁市是广西岩溶地面塌陷危害十分严重的城市之一。2012年6月2日突发的岩溶地面塌陷主要集中分布在坛洛镇南西方向,形成塌陷坑19个,地裂缝17条,威胁62户共232人,潜在经济损失约870万元。坛洛塌陷多形成于松散盖层厚度小于15 m,地下水位埋深小于20 m,地下岩溶强发育的区段。碳酸盐岩岩溶发育、松散盖层厚度较小和水动力条件（降水、地表水和地下水）复杂为岩溶塌陷产生的必要条件,尤以地下水的作用对岩溶塌陷的形成起至关重要的作用。通过对坛洛地下水动态观测与岩溶塌陷的调查研究确定地下水强径流带,分析评价岩溶地面塌陷的危险性,为岩溶地区的岩溶塌陷危险性勘察、评价工作提供一定指导意义。     

烟台市栖霞中桥岩溶塌陷特征成因与综合治理措施研究

烟台市栖霞中桥地区岩溶十分发育,近年来先后多次发生岩溶塌陷,对周边居民生命财产造成了较大威胁。岩溶塌陷地质灾害治理需要根据塌陷区地质环境条件和施工场地条件,选取最佳治理措施。本文以烟台市栖霞中桥岩溶塌陷治理为例,分析研究区岩溶塌陷形成条件,对常用的灌浆法、清除填堵法、深基础法及跨越法四种治理方法进行比选,针对研究区岩溶塌陷地质灾害实际提出具体治理措施。分析结果认为：研究区2016-2017年与2019年各发生岩溶塌陷12次(其中2处为重复塌陷)和3次,岩溶塌陷坑在平面上多呈似圆形、椭圆形,在剖面上呈现坛状分布。岩溶塌陷的形成条件为研究区内存在的可溶岩分布、岩溶洞隙存在、一定厚度的松散盖层及易于改变的岩溶地下水动力条件的共同作用。针对研究区各个岩溶塌陷坑不同灾害特征,选取深基础法和跨越法分别进行工程治理。治理工程完成后仍需进行定期巡查并监测治理场地沉降情况。同时应对岩溶塌陷的发生进行监测预警,对地表建筑物进行位移和变形量监测,开展地下水位动态监测,合理优化地下水开采强度及时间,一旦达到预警水位立即执行应急措施。研究结果可供今后类似工程借鉴参考。     

昆明市岩溶塌陷发育特征和防治措施

昆明市是岩溶塌陷危害较重的城市之一.岩溶塌陷主要集中分布在翠湖一圆通山、金马寺等8个地段,已形成塌陷坑405个,发生时间主要在6-9月,该时段形成的塌陷占全年发生数的73%.岩溶塌陷多发育于地下岩溶发育、松散盖层厚度小于15m、地下水位埋深小于20m的地段.碳酸盐岩岩溶发育、松散盖层厚度较小和水动力条件(降水、地表水和地下水)是昆明市岩溶塌陷产生的必要条件,其中地下水的作用对岩溶塌陷的形成至关重要.昆明市岩溶塌陷机理主要有地下水位升降致塌、地表水下渗致塌和动荷载致塌3种类型.防治方法主要包括避让、合理开采地下水的预防措施和防渗封闭、结构物跨越及地下加固处理的工程措施.      

湖南某矿区岩溶塌陷成因分析与防治对策

湖南某矿区露天开采石灰岩矿形成了2个采石坑。2006—2017年期间,采石坑周边发生了67处岩溶塌陷,给当地村民生产生活造成了严重影响。在阐述该矿区地质环境条件、岩溶塌陷基本特征的基础上,对该区岩溶塌陷的成因机制进行了分析。认为本区溶岩洞隙发育强烈,采石坑长期抽排地下水,尤其采坑溶洞突水是诱发岩溶塌陷的主要因素,其他因素主要是暴雨或长期干旱。同时,提出了尽快关闭本区2处采石坑,并对塌陷坑采用清除填堵法等防治对策,对该地区的岩溶塌陷防治具有一定的指导意义。     

安庆市怀宁县马山口地区岩溶塌陷的分布特征及形成条件分析

安庆市怀宁县马山口地区岩溶塌陷灾害是安徽省大型地质灾害点。在对该区地质环境条件及岩溶塌陷时空分布等分析的基础上,系统总结出了马山口地区岩溶塌陷的形成与分布特征:（1）马山口岩溶塌陷形成始于1987年,盛发于1988-1992年,该高发时段共产生塌陷坑39个,占全区塌陷总数的 43.8 %,特别是1992年,形成的塌陷坑达 24 个,而1993 年以后年均塌陷仅为2.6 个。（2）地貌上塌陷坑主要分布在地势低洼的河漫滩,其次为低丘山坡地貌;在地层岩性上,塌陷坑主要分布在三叠系下统南陵湖组、中统月山组灰岩、大理岩地层中;在水文地质上,塌陷坑主要分布于地下水的降落漏斗范围内,特别集中于地下水主要径流方向和水交替强烈的河谷及地表水与地下水联系密切地段。可溶岩地层的存在、松散覆盖层厚度小（一般在10 m以内）和地下水位频繁波动变化是马山口地区岩溶塌陷产生的必要条件,其中由于矿区疏干排水引起的地下水动力场急剧变化对岩溶塌陷的形成至关重要,是岩溶塌陷发生的主要因素。      

铜陵市朝山地区岩溶塌陷形成条件与地面稳定性评价分析

铜陵市朝山地区岩溶塌陷灾害是安徽省大型地质灾害隐患点。从该区基岩岩性、覆盖层特征、水文地质条件和人为影响等方面入手,利用钻探和地下水长期观测等技术手段,通过岩溶塌陷的影响因素分析,查明了研究区岩溶塌陷形成条件,评价了地面稳定性。得到主要结论如下:区内岩溶塌陷的分布受断裂控制,90%以上的塌坑位于距断裂20 m区域内;区内岩溶塌陷的发生与基岩岩性密切相关,CaO含量高有利于塌陷的发生;区内塌陷多发生于多元或二元结构地层区域;矿山排水是区内岩溶塌陷的主要诱发因素。最后在查明区内岩溶塌陷形成条件的基础上,采用经验指标法对朝山地区地面稳定性进行评价分析,确定研究区为易塌陷区,须重点监测与防治。     

辽宁省凤城市某岩溶地面塌陷工程勘查及其致灾机理分析

以辽宁省凤城市某矿业公司岩溶地面塌陷勘查工程为例,从矿区岩溶塌陷的地质背景入手,总结岩溶地面塌陷的致灾机理。通过地质调查、资料整理及钻探验证结果进行分析,结果表明,勘查区地质环境条件复杂;塌陷区具有分布空间形态复杂、不均一化的特点;该区岩溶塌陷形成条件是各种不良要素的共同作用;塌陷坑T1和塌陷坑T2形成原因主要为覆盖型岩溶区;塌陷坑T3和塌陷坑T4浅部10~25 m地层破碎,推测塌陷坑T3及塌陷坑T4为贯通塌陷坑。     

岩溶矿床疏干区地下水位恢复对岩溶塌陷作用机制的研究——以湖南宁乡大成桥为例

截止2016年底,大成桥疏干区在地下水位恢复过程中共发生了17起岩溶塌陷,文章结合地下水动态监测、水文地质钻探成果以及现场调查资料等,研究地下水恢复特征及其对岩溶塌陷的作用机制,为研究区塌陷的预警防治提供科学依据。结果表明:研究区岩溶塌陷集中在河流两岸阶地和麻枣冲沟中;岩溶塌陷发生顺序为先补给区后径流区,与地下水恢复动态过程密切相关;区内地下水恢复过程可分为4个阶段,不同阶段岩溶塌陷机理可分为渗流潜蚀-气爆效应,负压吸蚀效应,软化增荷-挤压-吸蚀效应和软化-崩解效应等4种力学效应组合,不同力学效应作用下的致塌模式有所不同。其中地下水位在基岩面附近4~5 m范围波动更容易引发岩溶塌陷。目前补给区地下水位标高63.95~71.8 m,高于基岩面5~6 m;径流区为42.8~57.7 m,位于基岩面以下4~17 m,因此须密切观测研究区地下水位变化。      

湘桂铁路二塘车站路基岩溶塌陷成因与防治对策

湘桂铁路二塘车站高铁区段1996-2016年间发生岩溶塌陷险情27起,虽经过多期悬挂式帷幕注浆整治,但塌陷问题仍是行车安全的极大隐患。通过资料收集、场地野外调查、岩溶地下水气压力长期监测站的监测资料分析,细化了研究区的地质构造、岩溶水文地质条件及岩溶发育特征,从地质结构、岩溶地下水动力特征等方面分析,认为岩溶塌陷形成的成因为临桂地区房地产基坑开挖抽排水影响岩溶地下水水位变化,造成基岩面上覆土体的潜蚀,形成土洞,进而发展至地面形成塌陷坑。针对铁路运行段地下水位埋深具承压性,隐伏溶洞充填率高的复杂岩溶地质条件以及注浆压力的限制,提出加强基岩面上覆土层抗渗强度、管控岩溶地下水降深的岩溶塌陷防治对策。     

岩溶塌陷自然电场及其应用

流经土洞或岩溶塌陷坑中的地下水破坏了土层的固-液界面离子双电层扩散区中正、负电荷的平衡,引起地下介质（土层）自然极化,形成自上而下的自然电场。土洞或岩溶塌陷在平面上产生自然电位似同心圆负心异常、在剖面上引起极小值异常;自然电位梯度在剖面上出现过零点异常,在平面上呈以零值线为对称轴的正负对称的似“蝴蝶状”异常。岩溶区自然电场法干扰因素主要有工业游散电流等人文干扰电磁场、地下金属管道（线） 自然极化电场、上升或下降泉自然电场、山地电场、炭质灰岩自然电场等。针对岩溶区自然电场法干扰因素特点,本文提出采用避让法、排除法、在线监测法进行消除,并将之应用于广西来宾市吉利村岩溶塌陷探测中。结果表明,自然电位剖面曲线在地面沉陷区中心附近出现极小值异常,自然电位梯度剖面曲线也在相同部位显示过零点异常。水文地质监测钻孔在相应的位置上分别揭露了塌陷堆积物、溶洞和断层破碎带,从而验证了上述自然电场法异常的属性。      

山东省泰莱盆地岩溶塌陷发育特征及形成机理

泰莱盆地位于山东省中部,截止2013年底,盆地内共发生有记录岩溶塌陷97处,161点次,严重威胁人民生命财产安全。文章在总结前人研究基础上,结合最新调查、监测成果,研究了泰莱盆地岩溶塌陷的分布特征、地质结构模式及其形成机理。结果表明:盆地内岩溶塌陷点多集中分布于岩溶地下水降落漏斗及其影响范围内;塌陷点分布受构造控制明显;塌陷区第四系厚度一般小于30 m,下伏基岩主要为奥陶纪灰岩;80%以上的塌陷集中发生于汛期。根据岩溶塌陷点土层结构、地下水动力条件的不同,建立了3种岩溶塌陷的基本地质模式:单层、双层和多层结构土层岩溶塌陷,其中单层结构土层岩溶塌陷的形成历经“真空吸蚀-崩解剥落-塌陷”3个阶段;双层土层结构岩溶塌陷形成演化过程可概括为“渗透变形-崩解垮塌-塌陷”或“真空吸蚀-渗透变形-塌陷”3个阶段;多层结构土层岩溶塌陷历经“真空吸蚀-渗透变形-崩解垮塌-塌陷”4个阶段。      

山东荆泉断块区覆盖型岩溶塌陷控制因素和影响因素分析

截至2018年底,山东荆泉断块研究区内先后发生岩溶塌陷58起,给当地的生产生活带来了极大的安全隐患。本文结合研究区基础地质条件、地下水动态监测、地球物理勘探及水文地质钻探等资料,对荆泉断块区内覆盖型岩溶塌陷的主要控制因素和影响因素进行了分析。研究发现:区内岩溶塌陷主要分布在多层土层结构区,土层厚度基本介于0～15 m且含有砂层;岩溶塌陷多沿构造或构造影响带分布,断层两侧1 000 m内为岩溶塌陷高发区;降雨对地下水动力条件的改变是诱发岩溶塌陷的重要环境影响因素之一;人类活动对岩溶塌陷的影响则主要表现在岩溶水的大量开采及地表大型工程的修建等。亟需采取措施降低区内岩溶塌陷再次发生的概率。     

泰安市城区旧县水源地岩溶塌陷演化过程分析

通过综合分析项目前期开展的塌陷群现场调查、物探、钻探、地下水动态长期监测等多项工作所获取的珍贵资料,将泰安市区划分为三个岩溶塌陷集中区,分别讨论了岩溶塌陷的发育条件、分布特征及成因演化过程,最后有针对性地提出了岩溶塌陷防治对策。研究结果表明,区内岩溶塌陷多发生于以下区域:(1)埋藏型岩溶区,地层岩性主要为奥陶纪-寒武纪灰岩、白云岩;(2)断裂及其影响带;(3)上覆土层厚度小于20 m,多层结构,即上部黏性土、中部砂类、下部黏性土区域;(4)岩溶地下水降落漏斗及其影响范围内。研究区岩溶塌陷是各种不良因素共同作用的产物,其中最重要的诱发动力条件为水动力条件,结合各类水文、地质、灾害资料,绘制岩溶塌陷与地层、降水、开采及岩溶水位关系图,可清晰地反映出在岩溶发育地区随着岩溶水开采量增大,岩溶水位随之降低,当岩溶水位低于基岩面后,岩溶塌陷开始发生,并且随着水位的降低及波动幅度的增大,塌陷次数明显增多的演化过程。      

山东省泰莱盆地岩溶地面塌陷影响因素分析

岩溶塌陷地质灾害的发生是一个复杂的、多因素共同作用的过程。塌陷虽然受多种因素的影响,但不外乎可溶岩类岩溶发育程度、覆盖层特征和动力条件(主要是地下水动力条件)3个基本因素。文章在总结和分析前人研究的基础上,结合最新调查成果,对影响岩溶塌陷的3个基本因素逐一分解,揭示了各因素对岩溶塌陷的影响和作用规律,探讨了岩溶塌陷地质灾害与其主要影响因素的相关关系:质纯厚层的石灰岩分布区岩溶塌陷最为发育,地质构造对岩溶塌陷具有明显的控制作用;研究区内主要岩溶塌陷区的覆盖层以多元结构为主,其次为一元结构和二元结构,区内岩溶塌陷发生于覆盖层厚度小于30m的区域;岩溶地下水位在基岩面上下波动时最易引发岩溶塌陷,岩溶塌陷点数量的自然对数与岩溶地下水位变幅近似呈线型正相关,塌陷点数量与岩溶地下水开采模数的自然对数值近似呈指数型正相关。     

涟源市七甲村岩溶塌陷形成条件与机理分析

涟源市七甲村受斗笠山煤矿抽水影响,成为岩溶塌陷重灾区,已严重影响到当地居民生命财产安全。本文通过分析研究区资料,结合现场调查,认为岩土体条件、水文地质条件、岩溶发育程度、构造等因素是控制该区岩溶塌陷重要的地质背景条件。同时,基于塌陷坑调查资料,总结出研究区主要存在三种塌陷模式:(1)土洞塌陷;(2)岩洞塌陷;(3)落水洞塌陷。在三种塌陷模式中,地下水水位下降、岩溶管道填充物发生迁移及重新分配、土体自重及渗压效应起着重要作用,并将落水洞塌陷机理形象的概化为"沙漏模型"。最后,对研究区岩溶塌陷发展演化趋势进行了分析研究,认为受斗笠山煤矿继续往深部开采的影响,研究区会产生一些零星的新塌陷坑,同时一部分老塌陷坑会复活。     

南宁市坛洛镇岩溶塌陷群成因机制分析

岩溶塌陷是岩溶区较为常见的地质灾害,对其成因机制的研究有助于针对性的进行综合防治。为了弄清2012年6月在广西南宁市坛洛镇连续发生的岩溶塌陷的成因及发育机制,在塌陷群发生地区开展了现场调查、地球物理勘探、水文地质工程地质钻探、地下水动态长期监测、岩土样测试等多项工作。结果表明,坛洛岩溶塌陷群是各种不良因素共同作用的产物。其致塌因素主要包括特殊的“水-土-岩”组合及人为活动。研究区地下水位埋深较浅,土体结构以粘性土为主,渗透系数较低且易崩解,地下岩溶极为发育。高强度的人工地下水开采活动是坛洛岩溶塌陷的诱因。深入分析其发育机理,认为塌陷群是渗流潜蚀效应、增荷失托效应和水位波动产生的气压差效应等3个力学效应综合作用下发生的,其致塌模式是重力致塌、潜蚀致塌、真空吸蚀致塌和冲爆致塌等4种模式的相互结合。根据岩溶塌陷的发生顺序推断坛洛镇岩溶塌陷群的发育过程可分为缓慢发育—塌陷诱发—塌陷集中爆发3个阶段,各阶段的主要地质营力有所不同。      

黔中地区浅覆盖型岩溶塌陷成因机制与防治对策--以紫云县白云小学为例

黔中地区处于贵州省第二阶梯,平均海拔800~1600 m。具有可溶岩分布面积广、岩溶极其发育、第四系土层覆盖薄、地下水埋深浅、地下水动力条件强等特点。岩溶地面塌陷是该区主要地质灾害之一。为了查明贵州省紫云县白云小学岩溶塌陷的成因及发育机制,在塌陷区开展了水文地质调查、地球物理勘探、水文地质工程地质钻探、岩土样测试等多项工作。综合研究表明,白云小学岩溶塌陷是特殊的"水-土-岩"不良因素共同作用的产物。根据塌陷区的岩土组构特征,建议在黔中岩溶地区进行工程选址前,采用"监测预防+控水+工程治理"综合防治措施。     

歌乐山地区隧道工程诱发的岩溶塌陷发育规律与形成条件

歌乐山地区近年来因密集修建隧道工程诱发大量岩溶塌陷,然而对岩溶塌陷的分布、规模、成因和演化等尚缺乏系统性总结。通过资料整理、钻井资料分析、监测资料解译等手段,对歌乐山地区岩溶塌陷发育规律和形成条件进行了系统性分析,对致塌成因机理和演化过程进行了深入探讨,得出以下结论：岩溶塌陷多组群式发育在隧址区内第四系粉质黏土覆盖的宽阔岩溶洼地、沟槽或构造裂隙密集区;多级岩溶洞缝系统为岩溶塌陷的形成提供了良好的空间发育条件,致塌力主要来自隧道工程建设引发的地下水动力条件变化;岩溶塌陷主要成因机理是隧道工程建设改变局部地下水环境,在重建过程中产生的多效应致塌作用诱发易塌地质结构塌陷;岩溶塌陷发育演化包括孕育、形成、稳定3个时期。孕育期,隧道工程建设初步揭露富水岩溶缝洞系统,表层缝洞带内形成土体运移、坍塌的空间,覆盖层局部发生变形、脱落。形成期,隧道工程建设与运营通常采取引水排放措施,在引发的多效应致塌作用下岩溶塌陷最终形成。稳定期,隧道工程运营至一定阶段后,地下水环境逐渐趋于新的动态平衡,既有岩溶塌陷逐渐稳定,塌陷群不再向外扩展。研究结果可作为岩溶塌陷监测预警、生态修复和隧道规划等工作的参考依据。     

黔中地区浅覆盖型岩溶塌陷成因机制与防治对策——以紫云县白云小学为例

黔中地区处于贵州省第二阶梯,平均海拔800～1600 m。具有可溶岩分布面积广、岩溶极其发育、第四系土层覆盖薄、地下水埋深浅、地下水动力条件强等特点。岩溶地面塌陷是该区主要地质灾害之一。为了查明贵州省紫云县白云小学岩溶塌陷的成因及发育机制,在塌陷区开展了水文地质调查、地球物理勘探、水文地质工程地质钻探、岩土样测试等多项工作。综合研究表明,白云小学岩溶塌陷是特殊的"水-土-岩"不良因素共同作用的产物。根据塌陷区的岩土组构特征,建议在黔中岩溶地区进行工程选址前,采用"监测预防+控水+工程治理"综合防治措施。     

基于层次分析-模糊综合评价法的徐州市岩溶塌陷易发性评价

为定量评价城市岩溶塌陷灾害,在详细分析徐州市地质条件的基础上,选取了岩溶发育程度、覆盖层条件、水动力条件等8个致灾因子,运用层析分析-模糊综合评价法对研究区岩溶塌陷易发程度进行评价,得到徐州市岩溶塌陷易发程度分区图。研究结果表明:徐州市岩溶塌陷易发程度分为高易发、中易发、低易发、不易发共4个等级。高易发区主要位于市区溶剂厂-新生街一带及张集水源地邓楼水厂-梁堂水厂一带。区内岩溶水水位长期在基岩面附近波动是诱发岩溶塌陷的主要因素,因此在岩溶塌陷高易发区内应加强对岩溶地下水的开采控制,建立岩溶塌陷监测预警系统,预防岩溶塌陷的发生。