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.     

湖北武汉典型地区岩溶发育特征分析

本文在分析以往地质资料和完成的武汉市1∶5万岩溶塌陷调查成果的基础上,从武汉市岩溶发育的形态及规模、不同岩溶条带、不同构造条件、不同地层、不同埋深和不同地貌七个方面,分别系统总结了武汉市典型地区岩溶发育的特征。区内岩溶总体中等发育,岩溶形态主要为溶隙、溶孔以及小规模溶洞;在水平方向上存在5个走向NWW—SEE、各自相对独立的碳酸盐岩条带,其中白沙洲条带岩溶最为发育,在垂直方向上浅层溶蚀发育;各地层的岩溶发育强度依次为P2q>T1d>C2h+d>T1-2j;在褶皱核部或转折端、断层带附近、长江一级阶地、山前补给局部地区等地下水交替循环强烈地带和可溶岩与非可溶岩接触带,岩溶发育相对强烈。结论可为武汉市岩溶塌陷地质灾害防治提供地质基础支撑。     

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。     

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。     

试论武汉地区构造演化与岩溶发育史

为了更全面地揭示岩溶发育特点,运用历史比较法,研究了武汉地区构造演化和岩溶发育史。古生代—中生代早期,武汉及周边地区地壳运动以整体升降为特点,各时代地层之间为平行不整合接触。晚古生代和中生代早期发生的两次大的海进—海退作用分别形成了石炭—二叠系和下三叠统两套碳酸盐岩系,为武汉地区岩溶发育提供了物质条件。中三叠世期末的印支运动产生的强大的NNE—SSW向挤压应力,形成NWW—SEE走向的线状褶皱,控制了碳酸盐岩的平面分布格局。晚三叠世—侏罗纪,武汉以西及北部等地隆起,东部及东南部的梁子湖地区在襄樊—广济等断裂的控制下逐步开始凹陷。这一时期内,地表、地下水总体向东部梁子湖凹陷汇集,控制了武汉地区第一期地下岩溶的发育。白垩—古近纪,武汉及周边地区地壳活动表现为差异性沉降,接受沉积,岩溶作用停止。新近纪—早更新世,武汉以西的潜江凹陷继续发展,而武汉地区则总体隆升。该时期内古地势东高西低,地表、地下水由东向西流动,第二期地下岩溶也自东向西发育。中、晚更新世时期,武汉及周边地区总体下沉,广泛形成厚10～30 m不等的老粘性土层覆盖于前二期岩溶之上。由于相对不透水层的阻隔,这一时期内岩溶作用基本停止发生。全新世时期,地表水的侵蚀作用部分地破坏了老粘土盖层的连续性。由于碳酸盐岩分布于现长江水体以下10～20 m,侵蚀基准面远高于碳酸盐岩的分布高程,地下水活动很弱,岩溶作用很弱或未发生。     

贵州主要城市的岩溶塌陷灾害及其防治

贵州是我国岩溶地貌最发育的省份之一,全省主要城市贵阳、遵义、安顺和六盘水等四个城市都分布在岩溶区。随着城市发展加快,城市岩溶塌陷灾害也日趋突出。本文以贵州四个主要城市为例,阐述岩溶塌陷灾害的概况及危害,分析了岩溶塌陷的发育分布特征,探讨了岩溶塌陷的成因机理,并据此提出了相应的防治对策。     

山东省岩溶塌陷发育特征及诱因分析

在归纳山东省岩溶塌陷时空分布规律的基础上,从基岩特征、覆盖层特征、水动力条件、外界扰动4个方面分别阐述多处主要塌陷区的背景条件及影响因素,分析其主要诱发因素。结果表明:山东省岩溶塌陷主要分布于济南、泰安、枣庄、临沂等6个地市,且近年来烟台、济宁等新发塌陷区的岩溶塌陷呈现加剧趋势;山东省岩溶塌陷主要发生在薄覆盖型岩溶区,地层以奥陶系马家沟群为主,其次是三山子组、寒武系炒米店组;岩溶塌陷区土层厚度均小于30 m,覆盖层结构类型以多元结构为主,其次为二元结构和一元结构,且由试验得出黏性土的抗塌性能与其含水率、孔隙比等物理力学性质有关;岩溶水的大幅度波动是塌陷发生的最主要因素,且岩溶地下水位在基岩面附近波动时最易引发塌陷。山东省岩溶塌陷区主要分布于各重要地下水水源地,地下水不合理开发利用引发的水位大幅下降或波动是主要人为诱因,莱芜铁矿区水位受矿区排水影响明显,另外在泰安市城区铁路三角区和东平县东王庄—西王庄运输线路的震动荷载也是另一重要人为诱因。     

歌乐山岩溶地面塌陷发育特征

歌乐山为高位岩溶地带,加之近年来人类工程活动加剧,岩溶地面塌陷发生频繁。中梁山山脉沙坪坝行政区段基本覆盖传统意义上歌乐山地区,文章以此为研究范围,搜集以往调查、勘察资料并加以系统分析,旨在研究、总结歌乐山地区岩溶地面塌陷发育特征。研究结果表明,区内岩溶地面塌陷数量呈现逐年递增的趋势,但季节分布不均匀,其空间上主要分布在岩溶较发育、地下水位变动较大、地层岩性碳酸钙含量较高、土层厚度3～8 m的地带;塌陷发育过程分为早期、中期、晚期三个阶段,以潜蚀作用为主导因素。      

深圳市龙岗岩溶塌陷灾害及防治对策

通过对深圳市龙岗区岩溶塌陷灾害的综合地质勘查，查明了岩溶发育特征及岩溶塌陷的分布规律。同控制岩溶塌陷的6个主要因素为岩溶地下水作用、降雨和地表水、振动作用、重力与荷载、抽排地下水及坑道突水，分析了岩溶塌陷的危害性，对潜在塌陷区进行了预测和评价。在此基础上，提出了岩溶塌陷灾害的防治对策及建议。     

淮南舜耕山岩溶塌陷发育特征及形成机理研究

淮南市舜耕山地区位于华北板块南缘,岩溶地貌发育且岩溶塌陷地质灾害时有发生,给区内人民生命财产安全带来极大隐患。本文通过对区内碳酸盐岩裸露区和覆盖区岩溶野外地质勘查、岩溶塌陷特征统计、构造及水文地质条件分析,总结本区岩溶塌陷发育机理。结果表明:裸露型碳酸盐岩区岩溶塌陷发育主要受本区多期构造运动以及岩性组合的影响,岩溶塌陷发育构造形迹呈NW向居多,并多发育在可溶岩与非可溶岩界面处,以构造破坏-潜蚀为主;覆盖型碳酸盐岩区岩溶塌陷发育多为地面构筑物增加导致静荷载增加以及矿区强排水诱发的塌陷,以有效应力破坏-真空吸蚀为主。      

岩溶塌陷的地质概化模型

对于岩溶塌陷机制的分析,应以其所处的地质条件为基础,在一定的水文地质条件的基础上,同样的土-岩体,可能具有完全不同的失稳机制.以工程实例为基础,提出了几种岩溶塌陷的盖层地质概化模型,并对每一种概化模型的致塌机制进行了分析和讨论,同时,还提出了水压差场与气压差场的概念.     

岩溶地面塌陷三机理理论及其应用

为了给岩溶地面塌陷预测、监测、防治和应急措施提供理论依据,全面总结了岩溶地面塌陷的发育规律,认为岩溶、土体和诱发因素是岩溶地面塌陷的三要素。岩溶为土体丧失提供通道和储藏空间。土的工程地质性质决定了土体塌陷方式：“黏土块”坍塌、砂颗粒漏失、软弱土流失;土体塌陷方式决定了土体塌陷机理;据土体塌陷方式提出了由“土洞型塌陷”“沙漏型塌陷”和“泥流型塌陷”构成的岩溶地面塌陷三机理理论：黏性土和密实砂性土层中,在外力作用下,土洞顶板拱效应失效而产生的地面塌陷现象称为土洞型塌陷;由于诱发因素的触发导致可溶岩上方松散砂层中砂颗粒漏失而产生的地面塌陷现象称为沙漏型塌陷;可溶岩上方软弱土体在外力作用下向可溶岩中流失而产生的地面塌陷现象称为泥流型塌陷。三机理理论关注土体塌陷方式,既解释了岩溶地面塌陷现象,更回答了土体“如何塌”的问题。诱发因素是塌陷的外部影响因素,不是塌陷机理的构成要素;诱发因素产生作用力;作用力改变土颗粒运动状态,使土颗粒由“静止→运动”,土体由“稳定→塌陷”。依据三机理理论,提出了岩溶地面塌陷综合地质预测方法,建立了基于三个塌陷机理的土体塌陷确定性预测模型,系统总结了岩溶地面塌陷监测、防治和应急措施方法,形成了从理论到实践的、完整的岩溶地面塌陷思想体系。     

岩溶塌陷灾害的岩溶地下水气压力监测技术及应用

文章系统、全面地介绍了岩溶地下水气压力监测技术及其应用成果。该技术在监测成孔、孔口的密封及监测频率等方面创新性地提出了相关的工艺方法,能真实、及时且充分地反映出岩溶管道裂隙系统中的地下水气压力变化特点,可为岩溶塌陷的机理研究、监测和预警提供科学依据。岩溶地下水气压力监测技术工艺简单、操作方便、成本低廉,经过20多年的改进,已成功应用于全国11个典型岩溶塌陷区,服务于高铁、水源地、油气管线、市政建设等潜在岩溶塌陷风险性评价、安全降深、监测预警等方面,取得了很好的效果。      

山东省岩溶塌陷分布规律及成因机制

选取山东省岩溶塌陷作为中国北方岩溶塌陷的代表,在对其分布规律进行分析的基础上,总结岩溶塌陷成因机制。研究表明：山东省岩溶塌陷受岩溶发育程度、第四系覆盖层结构厚度、断裂构造及地表水系等多种自然因素制约,分布呈现出规律性;在人为因素方面,岩溶塌陷多发生在地下水位陡升陡降及在基岩顶板波动时期。从力学角度出发,岩溶塌陷成因机制以真空吸蚀作用及潜蚀作用为主,多种作用为辅;从影响因素角度出发,在具备岩溶塌陷基础地质背景的前提下,其成因机制主要包含大气降水诱发成因、过量开采诱发成因、灌溉回渗诱发成因及地表重大工程修建诱发成因四种。     

覆盖型岩溶塌陷的空间预测与评价

针对危害性最大的覆盖型岩溶,建立考虑土盖层厚度和岩土体类型的典型岩溶地质结构模型,分析其在地下水位升降及地表水入渗情况下的塌陷机制。结合具体岩溶工程问题,提出“物理探测－工程勘察－岩、土物理力学试验－数值模拟－监测评价”的岩溶塌陷空间预测方法,并将该方法应用于湖北省黄石市一处典型覆盖型岩溶灾害区。在物理勘探、工程勘察和岩土物理力学试验的基础上进行的岩溶塌陷数值模拟表明,相对于地下水位快速升降,因地表水入渗导致黏土盖层软化引起的地面沉降更大。依据数值模拟结果,结合研究区地面及房屋裂缝的发展情况,划分出塌陷危险区的具体空间范围。实践证明,该岩溶塌陷空间预测方法具有较强的可操作性和较高的可靠性,可作为类似工程问题的研究方法予以推广     

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。     

基于岩溶水动态的岩溶地面塌陷预测预报方法

由于突发性、影响因素多样性等特点,岩溶地面塌陷的预测预报目前只能做到区域上的危险区划定,而不能实现危险区内何时、何处发生塌陷的预测预报。已有岩溶地面塌陷调查结果表明,岩溶地面塌陷的发生是有前兆的,即附近水井会提前出现水位波动大、水浑浊等现象。本文据此提出了建立健全岩溶水监测网络,对岩溶水位、水量、浊度及主要化学组分等指标进行实时动态监测,结合岩溶水流向等参数,实现短时间（数小时至数日）、小范围（小于监测网络间距）的较高精度岩溶地面塌陷预测预报的方法,并以山东省莱芜市孟家庄地区为例做了简要说明。