广州市白云区夏茅村岩溶地面塌陷特征及致灾因素和风险分析

广州市白云区夏茅村岩溶塌陷地质灾害严重,塌陷区内地质环境条件极其复杂,隐伏灰岩岩溶土洞发育强烈,溶洞、土洞规模较大,且发育多层溶洞,溶洞间相互连通,岩溶塌陷区基岩面起伏较大,高程变化剧烈,第四系覆盖层厚度较大,底部粉质黏土层土洞发育,土体中规模巨大的土洞是产生岩溶地面塌陷的基础条件。基岩断裂构造带及其影响带范围内,岩石破碎,形成导水断层,存在地下水迳流通道,沿断裂带地下水循环活跃,溶蚀强烈,形成岩溶强发育带,为岩溶塌陷的发生提供了良好的动力条件。区内楼房基础施工扰动了地下水和土洞间的平衡状态从而成为了地面塌陷发生的诱发因素。运用7项地质环境条件指标和5项经济人口指标分别定性评估岩溶地面塌陷的易发度和易损度,并将二者叠加进行地质灾害风险评估。研究结果表明,夏茅村潜在地质灾害风险大,只有严格控制地下水动力条件,才能避免再次发生岩溶地面塌陷。     

岩溶区土洞发育机制的分析

岩溶区地下水或地表水的活动 ,将对土层产生潜蚀作用及崩解作用 ,进而形成土洞。真空吸蚀作用 ,有利于土洞的发育扩大。地下水位的变化 ,将使土洞周围土体的应力状态发生改变 ,并有可能导致土洞周围土体产生塑性破坏 ,使土洞进一步扩大甚至塌陷.     

岩溶土洞演化及其数值模拟分析

土洞是覆盖型岩溶区一种隐伏的不良地质现象。土洞在水的作用下发育演化最终形成塌陷,可通过地下水位的变化来研究土洞发育和塌陷的形成。同时土洞的演化会造成覆盖土体不均匀位移和应力重分布,可通过覆盖土体位移和应力变化来进行研究土洞演化过程。采用FLAC3D三维有限差分程序,分析覆盖层垂向位移场表明:最大垂向位移出现在土洞顶部,使拱顶出现拉张破坏,并可根据洞顶土层位移的数值模拟结果,划分“等沉面”确定土洞扰动的土层深度。分析覆盖层剪切应力场表明:在土洞拱趾部位出现剪应力集中,会造成拱趾的剪切破坏,并可根据洞顶“剪应力低值区”,判断覆盖层中土拱效应的存在。分析覆盖层塑性区表明:较为坚硬的黏土层中,土洞以拱顶塌落和拉张破坏为主,最终可以形成坑壁较为陡直的桶状或坛状塌坑。土层较为松散时,以拱趾的剪切破坏为主,最终可以形成锥碟形塌陷坑。利用“剪应力低值区”,“等沉面”和“塑性区”可综合判断土洞的稳定性以及覆盖层所能形成的极限土洞大小。岩溶土洞演化规律及数值模拟研究对岩溶塌陷（土洞）早期监测和评价有着重要的理论及工程意义。      

广东英德沙口镇岩溶地面塌陷发育特征及形成机理分析

近年,广东省粤北山区隐伏区岩溶地面塌陷日益增加,直接影响人民生产生活。英德市沙口镇某村地质环境复杂,第四系覆盖层厚度薄,底部卵石层与下覆天子岭组灰岩直接接触,溶洞与断层破碎带发育,溶洞与溶洞间连通性较好,岩溶地面塌陷地质灾害严重。在综合分析沙口镇某村地质环境条件基础上,从内、外两方面因素,对岩溶地面塌陷发育特征及形成机理进行分析,认为在长期地下水位波动、潜蚀及淘蚀等作用松散盖层土体颗粒流失形成土洞,地表水与地下水强烈交替形成正负压力等作用下,土洞上部盖层发生塌陷。研究结论为科学制定岩溶地面塌陷防治方案提供依据。     

广州夏茅村岩溶地面塌陷成因机理与塌陷过程分析

研究区内已发岩溶地面塌陷灾害严重,地质环境条件极其复杂,第四系覆盖土层厚度大,底部粉质黏土层土洞发育、隐伏基岩为壶天群灰岩,溶洞及断层破碎带发育,单个溶洞、土洞规模较大,溶洞与溶洞、土洞与溶洞之间连通性能较好。岩溶地面塌陷是以覆盖层粉质黏土层或砂类土层的扰动和土洞的形成为起点的,根据勘查区上覆盖层二元结构的特征,区内地面塌陷及土洞的发育过程可分为"下黏上砂"二元结构塌陷模式和"下黏上砂、软土"多元结构塌陷模式,塌陷区的岩溶塌陷致塌机制主要为机械贯穿作用,塌陷发育大约经历了四个阶段,建议今后不宜在勘查区及其周边一定范围进行地下工程建设活动及抽、排岩溶地下水行为,避免地下水动力条件发生改变,再次发生岩溶地面塌陷。     

岩溶塌陷发育机理模式研究

岩溶塌陷是我国岩溶区常见的地质灾害。目前,关于岩溶塌陷发育机理模式主要以力学分析为主。文章以岩溶塌陷过程为基础,探讨分析岩溶塌陷发育机理模式。依据地下水埋藏条件,土体分为包气带非饱和土体、潜水层饱和土体及承压水层承压性土体。根据“水-+土”相互作用,在包气带、潜水层和承压水层分别建立崩解作用、潜蚀作用和水力裂隙作用三种岩溶塌陷发育机理模式。      

岩溶塌陷发育的时空阶段性分析

岩溶塌陷是土洞形成与发展的结果，临界土洞的形成是土洞发育的最终阶段，以临界土洞为界，岩溶塌陷的整个发育形成过程从时间和空间上划分为内部塌陷和地表塌陷两个密不可分的阶段。内部塌陷阶段是土洞发育与扩展即覆盖层岩土体逐渐 缓变过程，土体的破坏为拉张破坏与剪切破坏相复合的混合破坏方式；地表塌陷阶段是土洞扩张导致地表土体破坏塌落的突变过程，土体破坏为剪切破坏或拉张破坏，不同的破坏方式将在地表形成不同形状的塌坑。     

土洞型岩溶塌陷发育过程气体示踪试验研究——以广州金沙洲为例

运用气体示踪进行土洞型岩溶塌陷监测预警是一种比较新的技术方法,其原理是通过气体在不同形状、规模的土体孔隙、裂缝和土洞中的运移规律研究,分析气体特征值与土体变形破坏的关系,进而间接判断土洞的发育情况,实现岩溶塌陷监测预警.本文以广州市金沙洲岩溶塌陷区为例,通过室内物理模型试验再现了土洞发育、形成到地面塌陷的全过程.运用气...     

塔中西部奥陶系鹰山组古岩溶特征及主控因素

为明确塔中西部奥陶系鹰山组古岩溶储层发育及主控因素,总结鹰山组古岩溶特征及发育条件,划分了岩溶层组类型。在鹰山组古地貌恢复基础上,通过钻井、取心、测井等资料,分析丘状岩溶台地、上丘状岩溶缓坡地和下丘状岩溶缓坡地典型井岩溶缝洞特征。结合大量钻井资料分析了上述3类古地貌单元岩溶缝洞储层发育规律及主控因素。对岩溶缝洞储层发育深度分析表明,岩溶缝洞发育段主要在鹰山组顶面以下0~180 m,受3期海平面控制,发育多层缝洞。表层溶洞主要发育在0~50 m,泥质充填较强,测井GR值较高,溶洞规模多小于2 m。岩溶台地区岩溶缝洞形成受微地貌、水动力条件控制,以小规模溶洞、溶蚀孔洞、溶蚀裂缝为主,缝洞后期易充填。岩溶缓坡地岩溶缝洞形成受岩溶层组、水动力条件控制,以小溶蚀孔洞、溶蚀裂缝为主,后期不易充填。滨岸岩溶带及岩溶岛屿发育海水、混合水岩溶作用,溶蚀作用及冲蚀、侵蚀作用使该区域形成较大洞穴。     

水位波动条件下覆盖型岩溶塌陷试验研究

本文以福建省龙岩市永定区樟坑村岩溶塌陷地质灾害点为研究对象,通过开展室内物理模型试验,研究了水位波动条件下岩溶覆盖层孔隙水压力和沉降的变化规律,结果表明:（1）孔隙水压力响应情况与水位波动呈现良好的一致性,根据孔隙水压力的变化可基本判断岩溶土洞内部土体的塌陷发展情况;（2）土洞内部塌陷同时向上部及水平方向扩展,但向上部扩展速度大于水平方向;（3）塌陷发展不规律,地表形成的近似圆形塌陷坑中心与原始空洞中心不在同一垂线上。同时,在分析覆盖型岩溶土洞发育特征的基础上,总结出覆盖型岩溶土洞在水位循环波动条件下的致塌模式,提出了岩溶土洞塌陷变形发展经历了土洞发育、土洞扩展和地表塌陷3个演化阶段。研究结果对岩溶土洞塌陷的监测预警具有理论及实际意义。     

Inference of creep mechanism in underground soil loss of karst conduits I. Conceptual model

Karst is widely distributed in the southwest of China, especially in Guizhou Province. The phenomenon of desertification in these areas is very serious. And soil erosion is the key link in the process of desertification. Through field monitoring, underground soil leakage is derived to the main mode of soil loss in this area. Shear strength tests and creep experiments were carried out with the aim of analyzing the creep mechanism in underground soil loss. It is shown that the water content can lead to the great influence on the shear strength of the brown clay. This variation has been combined with creep characteristics besides the structural geology, hydrology condition and brown clay distribution circumstance (field observation). A conceptual creep model of the brown clay sliding along the karst conduits has been unveiled to show the detailed inference of the creep mechanism in the underground soil loss: geology and hydrology control the development of the karst conduit system; and penetration of water induces the weakening of the shear strength of the surface soil and accelerates the creeping and sliding of the brown clay along the karst conduit system. This understanding of the creep mechanism has significant implications for the future management of the soil erosion in the karst area.     

喀斯特石漠化地区土壤地下漏失的机理研究——以贵州普定县陈旗小流域为例

土壤的地下漏失是喀斯特石漠化地区一种特殊的水土流失方式。本文以喀斯特石漠化严重地区——贵州普定县陈旗小流域为例,阐明了土壤地下漏失的过程及其机理。研究结果表明喀斯特地区特殊的地质环境为土壤的地下漏失创造了有利的空间条件;地表降水的大量渗漏为土壤的地下漏失提供了侵蚀的水动力条件;风干的土壤团聚体遇水易崩解,离散出的细粒物质可沿土间孔隙和岩溶裂隙向地下空间迁移;岩溶洞隙内填积的粘土在流水的浸润软化下呈可塑、软塑甚至流塑状,可向其下的溶洞、地下河蠕滑搬运,最终导致地表土壤漏失。      

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。      

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。      

粘土矿物的环境意义以及对土渗透性的影响——以贵州普定为例

喀斯特地区的水文地质条件是生态环境保护和水土保持的物质基础。笔者等针对贵州典型喀斯特地区的第四系覆盖层进行相关水文地质研究,在普定陈旗堡村南的山坳坡地上,选择典型地质剖面,通过现场水文地质试验、室内渗透试验、物理性质试验以及矿物成分分析,测定土体的物理性质、矿物成分和渗透性,研究了喀斯特地区表层土体粘土矿物的环境指示意义。研究结果表明,喀斯特地区土体渗透系数受土体结构、粒度成分、矿物成分以及植物根系影响。同时土体中的蒙脱石遇水膨胀减弱了粘性土的粘聚力,并导致土粒易被冲蚀,不利于水土的保持,这也说明生态植被的保护和恢复对于水土保持非常重要。     

疏干排水矿区闭坑后岩溶塌陷形成机理探索——以湘中地区恩口煤矿为例

恩口煤矿已关停20年,地下水位已恢复,但地面塌陷灾害时有发生,为了探讨恩口煤矿闭坑后的岩溶塌陷成因机理,总结水位恢复中与恢复后的致塌模型,文章梳理了恩口煤矿区岩溶塌陷的时空分布、土体结构等基本特征,着重于分析煤矿闭矿后岩溶塌陷的发生与地下水位恢复过程的相关性,提出水位恢复中与恢复后2个阶段发生岩溶塌陷的成因机理与致塌模式。第1阶段,主要致塌模式为浮托—软化型,理论模型来源于基坑突涌的产生条件公式,发育地段主要集中在以往塌陷密集分布区,与采矿降水过程中加速土洞的形成相关,塌陷发生的数量明显低于疏干排水过程;第2阶段,致塌模式为潜蚀—失稳型,是指由地下水位在岩土界面自然波动引发的岩溶塌陷,仅零星发生。文章为娄底市进行地质灾害易发性、危险性评价与防治规划,提出科学、经济、可行的防治措施与建议,同时,为湘中类似地区的岩溶塌陷预测与防治区划提供参考。      

武汉市工程施工引发岩溶塌陷机理分析

文章对武汉市岩溶塌陷进行了全面梳理,主要对由工程施工引发的岩溶塌陷进行了归纳总结,按施工类型将其分为4大类,对其在不同地质条件下引发岩溶塌陷的成因机理、致塌模型进行举例分析,得出结论:钻探施工诱发的岩溶塌陷以岩层顶板破坏—垂直渗压致塌模式及崩解—土洞顶部破坏—加载致塌模式为主;桩基础施工以岩层顶板破坏—渗流液化致塌模式为主;抽排地下水诱发的岩溶塌陷为潜蚀-吸蚀致塌模式,荷载振动诱发的岩溶塌陷为潜蚀—振动—加载致塌模式。武汉市岩溶塌陷以钻探、桩基施工诱发为主,因其容易破坏岩土体结构、水动力条件,具有猛烈而快速的特点;抽取地下水影响范围较广,隐蔽、不易察觉;振动荷载只能作用于土洞形成后。      

湖北武汉白沙洲隐伏岩溶区地质结构与岩溶塌陷分类

武汉市可溶岩大多隐伏于第四系土层及白垩—古近系红层下部,可溶岩分布地区地质结构与岩溶地面塌陷关系密切,已发生的岩溶地面塌陷中上黏下砂地质结构占绝大部分。以白沙洲岩溶条带长江两岸为研究区,根据盖层黏性土、砂性土、软弱土、非可溶岩（红层）的上下叠置关系及地面塌陷特征,将可溶岩分布区地质结构划分为3类、5型;岩溶塌陷的实质是土体塌陷,在岩溶区地质结构研究的基础上,根据土体物理力学特征差异,受力后塌陷过程中土颗粒的运移方式,即黏土块体塌落、砂颗粒漏失、软弱土流失,系统将研究区岩溶塌陷机理分为土洞型、沙漏型、泥流型3类,同时也存在多种类型复合型岩溶塌陷。     

重庆溶洼—丘峰区土地利用类型对土壤抗蚀性的影响

以重庆鸡公山耕地、果园、撂荒地、灌草坡和林地5种土地利用类型为研究对象,通过野外采样调查与室内分析,采用主成分分析法对与土壤抗蚀性密切相关的11个常用指标进行筛选和综合评价,探讨不同土地利用类型下土壤抗蚀性能的变化状况和差异性。结果表明:研究区表征土壤抗侵蚀能力最优指标为:>0.25 mm团聚体破坏率、>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚度、<0.01 mm物理性黏粒含量、结构性颗粒指数和<0.001 mm黏粒含量。依据提炼出的3个主成分,建立土壤抗蚀性综合评价模型,即Y（综合指数）=0.712Y1+0.157Y2+0.131Y3,由此计算出土壤抗蚀性由强到弱为:林地> 灌草坡>撂荒地>果园>耕地。建议区内适当退耕还林还草,减少人为扰动,以利于提高土壤的抗蚀性能和水土保持能力。