岩溶区水库的塌陷与渗漏

<正> 在我国覆盖型岩溶地区,地面塌陷的严重后果引起了各有关部门的关注;近年来,曾对此开展各种研究。国外亦非常重视岩溶地区的塌陷问题,美国在佛罗里达州专门成立了塌陷研究所,并于1984年10月召开了第一次国际性多学科的塌陷学术讨论会。导致塌陷的原因是多方面的,有因矿山和隧洞的疏干排水、供水源地抽水、爆破和机械振动以及采掘、地震、洞穴垮塌等所诱发,亦有因自然降雨或修建水库工程等引起。其中岩溶水库区的塌陷所占比例很大,全国发生在岩溶库区的塌陷据初步统计有120多处,约占全国塌陷区总数的26％。产生岩溶塌陷的水库必然导致严重渗漏。岩溶库区的塌陷和渗漏,严重影响工程的效益,甚至危及人民生命财产的安全。      

大藤峡水库岩溶塌陷预防的安全调度研究

水库运行容易在库区诱发滑坡、岩溶塌陷等地质灾害。通过水库运行的安全调度,可有效减少库区地质灾害的发生。本文以在建的大藤峡水库武宣防护区为例,分析计算了岩溶塌陷预防的安全调度水位、排蓄水速度;并根据现场调查,查明了研究区岩溶塌陷发育的地质背景和发育现状,建立了岩溶塌陷发育机理模式。为了分析水库运行改变地下水动力条件对岩溶塌陷发育的影响,运用Modflow软件,建立研究区数值模拟模型,通过数值模拟运算,预测了大藤峡水库不同蓄水水位引起的地下水位变化,以及不同排蓄水速度引起的地下水流速变化;探讨了包气带、潜水层和承压水层区域岩溶塌陷发育的可能性。结果表明:研究区岩溶塌陷预防的水库安全水位高程为51～62 m,蓄水水位安全上升速度为0～1.0 m·d-1和排水水位安全下降速度为0~3.0 m·d-1。      

烟台中桥岩溶塌陷发育特征及防治对策

中桥灰岩分布区是胶东岩溶地貌的典型代表,近些年岩溶塌陷较为严重,给当地人民生命财产造成严重威胁。文章以力学、构造地质学、水文地质学等理论为依据,宏观微观相结合,对岩溶塌陷发育特征和过程以及岩溶塌陷触发因素进行研究。结果表明:在塌陷诸多因素中,地层岩性是基本条件,地质构造为主导因素,而水动力条件是决定因素;从地貌角度看,距离河流300 m以内区域岩溶发育更强烈,岩溶塌陷均发生于河流与河流夹角V型区域内;从盖层及构造角度看,岩溶塌陷多发育于覆盖层厚度为10~15 m、断裂上盘1 km以内的岩溶区域,为岩溶塌陷脆弱区;在塌陷触发因素方面,在具备岩溶塌陷基本前提下,强降雨、过度采排地下水以及连续干旱,特别是水位在灰岩面上方0~2 m持续波动超过5 d以上更易触发塌陷。在岩溶塌陷防治方面首先要合理规划地下水采排方案,其次在区内建设地下水监测预警网络,在矿山周边建设止水帷幕工程。      

湖南宁乡大成桥充水矿山疏干区岩溶系统水气压力监测及突变特征

湖南煤炭坝煤矿是我国著名的大水矿山,开采标高已降至-400 m,每小时排水量11 000 m3。长期的疏干排水,已形成面积达219.19 km2的地下水降落漏斗。以往的调查资料表明,矿山疏干诱发的岩溶塌陷主要发生在疏干开始、地下水位下降到基岩面附近、矿坑发生突水突泥灾害等3个阶段,在疏干区应该无诱发因素导致岩溶塌陷的发生。但近年来煤炭坝煤矿疏干区大成桥的岩溶塌陷特征表明,尽管相关部门采取了一系列处置措施,但岩溶塌陷仍然频繁发生。为了进一步揭示该地区岩溶塌陷发育规律,使处置决策更加科学化,作者所在团队选择大成桥为典型区,通过岩溶系统地下水气压力监测,分析诱发岩溶塌陷的动力来源及其变化规律。结果表明,疏干区岩溶管道裂隙系统中水气压力突变现象极为明显,年最大变幅达54.72 m,瞬时水气压力变化速率最大为70.6 cm/min,造成这一现象的主要原因是气爆、地下洞穴（溶洞、土洞）垮塌。      

湖南宁乡大成桥地区岩溶地面塌陷分布特征及影响因素分析

湖南宁乡大成桥地区至2012年产生岩溶地面塌陷484处。文章通过对地质环境条件及岩溶地面塌陷时空分布特征的分析,总结出本区岩溶地面塌陷的分布特征和影响因素:（1）岩溶发育区发生塌陷428处,占总数的88.5%;冲沟地形中发生岩溶地面塌陷339处,占70%;覆盖层厚度小于10 m区发生塌陷335处,占总数的69.2%;双层结构区发生塌陷266处,占总数的55%,分布密度为7.82处/km2;冲洪积成因土体产生塌陷404处,残积土中产生塌陷80处;(2)岩溶地面塌陷在雨季的4-7月发生281处,占总数的58%;2001-2006年平均每年产生塌陷20处,2007-2012年平均每年产生塌陷54处,逐年增加趋势明显;（3）484处岩溶地面塌陷全部分布在煤炭坝疏干排水形成的降落漏斗范围之内;（4）本区地质环境极为脆弱:岩溶发育,覆盖层厚度较薄、力学性质差且双层结构土广泛分布于冲沟及冲积平原,是产生塌陷的内在因素;矿区疏干排水是主要诱发因素,降雨分布不均、地表水渗漏及河道整治对塌陷产生起促进作用。      

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。     

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。     

基于AHP和GIS技术的湖南怀化地区岩溶塌陷易发性评价

湖南省怀化市为新兴区域交通枢纽城市,在近年来的大量工程活动影响下,城区发生多起岩溶塌陷灾害,对当地人民群众生命财产安全和城市发展造成较大威胁。依托岩溶塌陷专项地质调查成果,选择岩溶发育程度、到断层的距离、土层结构、土层厚度、岩溶水位波动幅度、岩溶水位与基岩面关系、地下水开采强度、岩溶塌陷密度8个因素作为评价因子,运用层次分析法建立岩溶塌陷易发性多因素判别模型,并系统研究各因素对岩溶塌陷形成的影响作用,确定各因素权重赋值。在此基础上,运用地理信息系统（GIS）技术,对怀化地区进行岩溶塌陷易发性评价,结果显示:怀化地区岩溶塌陷高、中易发区面积分别为107.48 km2、157.13 km2,分别占易发区总面积的34.7%、50.7%;区内穿越岩溶塌陷高易发区、中易发区的各类交通线路长度分别为16.4 km、88.9 km,占穿越易发区总线路长度的12.9%和69.9%,受岩溶塌陷地质灾害威胁较大。      

水中自然电场法探测病态水库岩溶渗漏通道———以金鸡河水库一级水电站为例

在岩溶区修建的水库或矿山尾矿库等建筑物,常因库区岩溶地质条件复杂而出现库水或污水渗漏等问题,岩溶渗漏通道勘察中常用的物探方法多布置在库区的大坝、坝肩等库岸陆地一带,未能对库内的库底岩溶塌陷等岩溶渗漏通道直接进行探测与评价,致使探测与治理效果往往不佳。本文以桂北金鸡河水库一级水电站放水涵管旁岩溶渗漏通道探测为例,研究水上自然电场法探测水库岩溶渗漏通道的原理、现场工作方法及探测效果。研究区出露地层主要由泥盆系榴江组（D3l）石灰岩夹白云岩、白云质灰岩,泥盆系东岗岭阶（D2d）白云岩、石灰岩、泥质灰岩组成,隐伏岩溶中等发育。区内一级水电站放水管入水口放水可引起强烈水上自然电位负心区域场,经采用圆周平均法划分水上自然电位区域场与剩余局部异常计算,分离出6个被强烈区域场淹盖了的次级似等轴状或似椭圆状负心水上自然电位剩余局部异常。经潜水员潜水入库内查看,这6个负心剩余局部异常区在库底均有岩溶塌陷或岩溶开口或库底渗漏天窗一一对应,其中,16线46-48号测点附近出现的似等轴状负心剩余局部异常对应的库底岩溶塌陷规模最大,塌陷坑直径约1.8 m,塌陷坑深约2.5 m,其余异常区对应的库底渗漏天窗或岩溶开口规模次之。经库内外水的简易连通实验及工程地质钻探,物探异常查证效果好。水上自然电场法可用于岩溶病态库区水上应急、快速圈定浅层岩溶渗漏通道范围等岩溶地质问题调查。      

山东泰安岩溶地面塌陷前兆及其预测预报

1 引言。2003年5月31日凌晨4时，山东省泰安市泰山区东羊娄村东北800m处，产生巨大的岩溶地面塌陷：在即将成熟的麦田中出现一椭圆型塌陷坑，长轴近东西向，长35m；短轴近南北向，长27m，深23m(由地面到岩溶水面)(图1)。塌陷发生时出现惊雷般的轰鸣声。作者6月4日下午6时在现场目睹了塌陷四壁仍在坍塌，并发出雷鸣般的声音。本文试图通过一些现象，总结进行岩溶地面塌陷预测预报的原理及基本方法。     

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.      

临沂市城区岩溶塌陷危险性控制

通过分析临沂市城区岩溶塌陷与地下水活动的关系,确定了岩溶塌陷的主控因子为地下水水位。借助已建立的地下水流模型,提出控制岩溶塌陷的方法,即使岩溶水水位不低于控制水位。以此为目标在研究区选定若干具有代表性的水位控制点,并设计了三种地下水规划开采方案,将其带入地下水流模型演算,最终获得合理的地下水开采方案,即未来城区岩溶水开采量与现状开采相比减少了11.65×104m3/d,减少的水量由临沂市岸堤水库地表水工程解决。该方案实施后可在一定程度上控制岩溶塌陷发生的危险。     

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。     

浅谈江油地区岩溶塌陷形成机理及防治措施

四川省江油地区的岩溶分布较广,形成的地下洞穴,常造成地表建筑物塌陷、水库渗漏、交通损毁,对该地区厂矿建筑、水库坝体、交通线路等构成威胁。研究岩溶塌陷形成机理,对于岩溶塌陷的防治具有重要意义。     

龙岩市岩溶塌陷地质结构及其致塌机理

基于福建省龙岩市已发生的58处岩溶塌陷,从龙岩市的岩溶、覆盖层和地下水3个方面综合分析岩溶塌陷的地质结构,分别讨论岩溶塌陷的分布规律以及演化过程,归纳出龙岩市区典型的岩溶塌陷地质类型。研究结果表明,龙岩市岩溶塌陷多发生在以下区域:(1)覆盖型岩溶区,地层岩性主要为二叠系栖霞组灰岩;(2)覆盖层厚度小于30m,以砂卵石、含角砾粉质粘土为主;(3)岩溶地下水降落漏斗及其影响范围内;(4)断裂带及褶皱发育带影响范围内。龙岩市岩溶塌陷群是各种不良因素共同作用的产物,其中高强度的地下水开采和矿坑排水活动是龙岩市岩溶塌陷最重要的诱因,深入分析其发育机理,认为龙岩市塌陷区主要是在渗流潜蚀软化作用、水位波动产生的气压差和增荷失托作用3个力学效应综合作用的结果。     

广州金沙洲岩溶地面塌陷地质灾害成因分析

广州金沙洲是岩溶地面塌陷危害较严重的地区之一,至目前已发生塌陷24个,主要集中分布在某高铁隧道两侧,与隧道垂直距离小于400 m;塌陷的形成与发展与金沙洲地质环境条件脆弱、高铁隧道施工抽排地下水有很大的关系。调查表明,金沙洲北东向断裂构造发育,隐伏灰岩见洞率60 %～76.9 %,线岩溶率最大达52.58 %,部分地段灰岩上覆土体厚度小于15 m。金沙洲某高铁隧道施工期间多个时段排水强烈,排水量达2 000～3 000 m 3 /d,导致地下水位剧烈波动,并引发了20多个岩溶地面塌陷,而在隧道施工之前及在隧道施工不抽排水的个别时段,区内均无塌陷发生。上述岩溶塌陷发育特征表明,脆弱的地质环境条件是金沙洲岩溶地面塌陷的内在因素,而高铁隧道施工抽排地下水则是岩溶地面塌陷的直接诱发因素。      

黔中高原台面浅覆盖型岩溶塌陷分布及影响因素浅析

黔中高原台面处于贵州省第二阶梯,平均海拔800～1 600 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,岩溶塌陷是该区主要地质灾害之一。文章以黔中地区岩溶塌陷调查项目统计资料为依据,对岩溶塌陷分布及影响因素进行分析,结果为83.8%的岩溶塌陷分布在的峰丛谷地和溶丘谷地中、97.5%的岩溶塌陷分布于土层厚度1～10 m黏土中、83.7% 的岩溶塌陷分布于三叠系中统关岭组和中下统安顺组白云岩地层中、73.3%的岩溶塌陷沿活动断裂及褶皱地带分布、地下水是区内最主要的触发因素;在人为因素方面与地下水开采强度、城镇化进程等因素密切相关,且随城镇化进程及抽水活动的增加而增多。      

广西来宾市良江镇吉利村岩溶塌陷成因机制分析

2010年6月,一场极端暴雨事件过后,广西来宾市良江镇吉利村发生大规模岩溶塌陷,一个月内陆续产生了17处塌陷坑,其中3个塌陷坑逐渐扩大发展,最终形成一长约170 m,深约38 m的大塌陷坑,被称为“广西第一塌”。此次塌陷事件影响面积约1 500 m2,导致70户298人搬离家园。为了弄清吉利村岩溶塌陷的成因机制,在塌陷发生地区开展了地面调查、三维激光扫描、地球物理勘探、水文地质工程地质钻探、岩溶塌陷动力条件监测、降雨量监测等多项工作。分析结果表明:吉利岩溶塌陷为自然塌陷,是多种不良因素共同作用的结果,这些因素包括特殊的“水-土-岩”组合和极端暴雨,其中极端暴雨引起的地下水气压力的急剧变化是其主要动力因素;特殊的地质条件,决定了该区岩溶塌陷发生的特殊性,分析其形成过程,认为主要受气爆效应、水击效应和渗流潜蚀效应的综合作用。      

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。      

湖南省临武县黄寿湾村岩溶塌陷易发程度分区研究

临武县武源乡黄寿湾村近年持续发生岩溶塌陷地质灾害,现已形成岩溶塌陷33处,其中大型1处,中型12处,严重制约了武源乡的经济发展和新农村、新城镇建设。在获取黄寿湾地区地质背景条件资料的基础上,对该地区岩溶塌陷易发性影响因素进行了分析,并据此选择地质环境条件、诱发因素和地质灾害现状等作为评价因素类,在这三类评价因素下选定地形地貌、土层厚度、土层结构、岩溶发育程度、断裂构造、自然条件下水活动因素、人类工程活动、岩溶塌陷发育程度等8项子因素作为评价因子,采用定量结合定性的方法,对该地区岩溶塌陷易发性进行了评价与分区,其中利用AHP方法进行因子权重计算,利用MapGIS空间分析平台进行空间叠加分析和评价结果输出。评价结果表明:研究区可分为岩溶塌陷高易发区、中等易发区和不易发区,面积分别为0.45km2、0.92km2、3.70km2,各区分布与实际情况基本相符,具有较高的可信度。