枣庄市十里泉岩溶塌陷机理分析

枣庄市十里泉地区为全国岩溶塌陷地质灾害的主要发生地区.已有文献资料表明,该地区岩溶塌陷是地下水潜蚀、真空吸蚀、重力及荷载等多方面综合作用的结果.本文在此基础上,通过野外地质调查、现场采样和室内试验等手段进行研究,结果表明：枣庄十里泉地区岩溶塌陷发生的机理主要是真空吸蚀,潜蚀作用、重力和荷载因素是次要原因.     

珠三角丘陵山区岩溶塌陷发育特征及地质模式—以广州北部为例

岩溶塌陷是珠三角岩溶区主要的地质灾害之一。本文以广州丘陵山区为研究区,利用2016~2018年1:50 000环境地质调查成果,分析岩溶塌陷发育现状和特征,研究岩溶塌陷形成地质模式,并提出防治措施建议。结果表明：广州丘陵山区累计已发生岩溶塌陷地质灾害35处,空间分布上具有集中性和反复性特征,时间分布上具有持续性和周期性特点;岩溶塌陷均为碳酸盐岩型的小型土层塌陷,以人为因素诱发为主,自然因素诱发为次,主要危害形式为建筑损坏和农田破坏;岩溶塌陷形成地质模式主要有潜蚀效应致塌,潜蚀、失托增荷和吸蚀效应叠加致塌,潜蚀和振动效应叠加致塌和潜蚀和垂直渗压效应叠加致塌等四种;从上层决策和工程技术角度提出了岩溶塌陷防治措施,为打造广州北部生态农业区和生态公园,建设美丽宜居岭南乡村提供地质科学依据。     

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。      

岩溶隧道断层面突水灾害的力学机制

通过岩溶工程地质剖面和地质钻孔资料对岩溶发育特征与强度、第四系覆盖层厚度及物质组成、地下水动力条件等进行分析;并以此为基础,根据莲花县城区岩溶塌陷形成特点,结合岩溶塌陷点发生时的降雨量和地下水位变化记录等资料进行综合研究。结果表明:莲花县城区岩溶塌陷主要以水流潜蚀、高压气蚀、负压吸蚀、下渗旋吸、土体软化、重力加载等破坏作用叠加效应形成的土洞型塌陷为主;地下水位循环交替是引发岩溶塌陷的主要原因,而降雨强弱又直接影响着地下水动态变化;地下水循环交替不同阶段表现出对盖层的各类破坏作用的特征不同,一般在经多期次地下水循环交替过程后形成地面塌陷;部分地面塌陷因农田囤水、地面加载或振动而诱发。该文研究成果可为莲花县岩溶塌陷预警预报及防治提供科学依据,其他南方岩溶发育相近地区具有参考意义。     

枣庄市中区岩溶塌陷特征与成因分析

在已有研究成果的基础上并通过现场调研,系统总结出了枣庄市中区岩溶塌陷特征,即岩溶塌陷的形成与分布在空间上具有方向性,在时间上具有阶段性与集中爆发期。岩溶洞隙发育情况、覆盖层条件和水文动态资料综合分析结果表明,枣庄十里泉地区岩溶塌陷的形成原因主要是真空吸蚀作用。      

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。      

安徽省沿江地区典型岩溶塌陷区盖层－岩溶组合特征

安徽省沿江地区（铜陵、池州、安庆）岩溶塌陷地质灾害较发育,无论是开展岩溶塌陷地质灾害防治,还是监测预警,都必须研究岩溶塌陷发育的地质环境条件,掌握岩溶塌陷区盖层工程地质特征、下伏碳酸盐岩岩溶发育特征以及盖层－岩溶组合关系。文章以安徽省沿江地区岩溶塌陷为研究对象,在全面收集和总结区内大量岩溶塌陷调查、勘查及监测资料,野外调查典型岩溶塌陷区的基础上,分析了典型岩溶塌陷区盖层工程地质特征、下伏碳酸盐岩岩溶发育特征,并进行概化处理,建立了岩溶塌陷的盖层－岩溶组合地质模型。研究表明:区内典型岩溶塌陷区的组合主要有7种类型,最易产生岩溶塌陷的组合为“第四系盖层为粉质黏土－砂砾卵石双层结构,下伏基岩岩溶发育中等以上”;岩溶塌陷致塌机理主要为潜蚀致塌,其次为真空吸蚀致塌、振动致塌。      

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。      

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。      

河床透-阻型岩溶塌陷形成机理

岩溶塌陷具有突发性,隐蔽性等特点,往往会造成重大灾害。为了预测岩溶塌陷的模式及可能性,以某地区河床塌陷为研究对象,对区域内河床透-阻型盖层岩溶塌陷的形成机理进行分析;并基于潜蚀—失托-重力致塌理论,建立土洞力学模型,对岩溶水位下降时土洞的抗塌系数进行初步评价;进一步采用FLAC~(3D)数值模拟对计算结果进行验证。研究结果表明该地区河床塌陷为地下水潜蚀作用下形成的土洞塌陷,土洞稳定性与土洞高度、土体物理力学性质、水动力条件变化等因素相关。也表明河床岩溶塌陷往往在附近地下抽排水初期以及土洞形成初期就会发生,一般先于两岸阶地的地面塌陷,可作为大范围岩溶塌陷发生的前兆。     

矿区岩溶地表塌陷神经网络预测研究

针对近年来某矿岩溶地表塌陷频繁发生的现象,分析确定了影响地表塌陷的主要因素,构建了矿区岩溶地表塌陷预测BP神经网络模型,以训练后的BP网络模型对矿山帷幕注浆三期工程完成后可能形成的地表塌陷区的空间分布进行预测。并针对矿山现实塌陷情况,结合各区预测塌陷危险分级结果,提出了相应的岩溶地表塌陷灾害防治措施。实践表明,所建模型的预测结果与矿区地表塌陷实际情况相符,可为矿山后续帷幕注浆工程的设计与施工提供有益借鉴,为岩溶矿区地表塌陷灾害提供预警支持。     

广州市白云区岩溶塌陷风险初探

识别出广州白云区岩溶塌陷风险因素,构建岩溶塌陷层次递阶结构模型,运用层次分析法的相关原理计算出基本风险因素对岩溶塌陷风险事件的影响权重。定义极易塌陷区Ⅰ、易塌陷区Ⅱ、次易塌陷区Ⅲ、不易塌陷区Ⅳ和稳定区Ⅴ共5个岩溶塌陷等级分区,建立各基本风险因素5个等级与岩溶塌陷等级分区的对应关系。为实现岩溶塌陷风险的定量评价,定义单因素致塌概率pi,引入伯努利试验建立岩溶塌陷概率计算模型,选取覆盖层厚度、岩溶发育程度、地下水位埋深、基岩岩性、覆盖层结构与底板岩性、地下水开采强度、地下活动强度和地表施工加载与振动等8个基本风险因素参与评价单元塌陷概率计算,并据此确定岩溶塌陷风险等级狭义标准,为区域岩溶塌陷等级分区的划分提供参考依据。岩溶塌陷风险等级分区表明：极易塌陷区集中在分析区内的江村、古楼岗、泉溪、西湖、社岗一带;易塌陷区和次易塌陷区主要分布在江高镇和原石井镇等地带。风险等级分区与白云区已有岩溶塌陷历史统计资料及塌陷危害程度评价结果较为吻合,从而验证了评价方法的有效性。     

Investigation of karst collapse based on 3-D seismic technique and DDA method at Xieqiao coal mine, China

Karst collapse is a serious geological problem in most of the coal mines in the north of China, but recently it has been found in the south as well. The present study is aimed at investigating subsidence mechanism and deformation field of a karst collapse column at Xieqiao, in the south of China. A method of three-dimensional (3-D) seismic technique has been successful in exploring the spatial morphology of the karst collapse at Xieqiao, and the discontinuous deformation analysis (DDA) method is used to calculate the deformation field and analyze the subsidence mechanism. The results indicated that DDA could approximately simulate and back analyze the subsidence process and strata deformation fields. The subsidence processes of the collapse column depend on the sizes of the karst caves. With the continuous expansion of the karst caves, a semi-elliptic stress field, local separation strata and fracture zone will be formed around the karst cave. Moreover, they will gradually expand upwards along the vertical direction. The paper also indicates that the subsidence failure stage may trigger a sudden collapse of the karst column because of the sudden energy release. Also, it will make a great impact on the vicinity working face so as to cause a rock burst. The effects of the friction angle of rock strata on the subsidence mechanism were reported firstly based on DDA.     

Subsidence hazards in different types of karst: evolutionary and speleogenetic approach

The typology of karst, based on distinguishing the successive stages of general hydrogeological evolution, between which major boundary conditions and the overall circulation pattern change considerably, gives a natural clue to classify and tie together karst breakdown settings, speleogenetic styles and breakdown development mechanisms. Subsidence hazards vary substantially between the different karst types, so that classifying individual karst according to typology can provide an integrated general assessment. This provides a useful basis for selection and realization of region- and site-specific assessment schemes and management strategies. Intrastratal karst types, subjacent karst in particular, are most potent in generating subsidence problems. Exposed karst types, especially open karst, are the least likely to pose subsidence hazard problems, despite their being recognized more obviously as karstic areas.     

人工神经网络在徐州岩溶地面塌陷评价中的应用

岩溶地面塌陷的影响因素很多,发展过程也复杂。在众多的对岩溶地面塌陷的评价方法中,神经网络具有自学习、自适应与高度非线性映射的特点,是一种非常有效的评价手段。在徐州岩溶石地面塌陷的评价中,成功地运用了人工神经网络技术,它具有的强大非线性映射能力,能够建立评价因子和评价对象之间的关系,正确选取评价因子,避免主观判断取值,从而得出可靠的预测模型和岩溶塌陷危险性分区图。     

安溪县剑斗镇湖丘角落地面塌陷成因分析

2002年6月30日，福建省安溪县剑斗镇湖丘角落发生地面塌陷，造成房屋倒塌，人员伤亡。通过对该区环境地质条件和地面塌陷分布规律的分析与研究认为：塌陷区内岩溶裂隙发育是形成地面塌陷地质条件；矿井对地下水的疏干这是导致地面塌陷或不均匀沉降产生地裂缝的内在动力；深部及周围石灰岩矿的开采，为岩溶洞隙充填物提供了被搬运带走的空间，使得潜蚀作用可以不断地向上扩展；强降雨是加速岩溶区地面塌陷的外部动力。     

盘西线新海站至大塘站岩溶路基塌陷发育规律及注浆整治

通过对盘西线新海站—大塘站(K 3 500~K 38 493)岩溶路基塌陷病害注浆整治的实例,介绍了该段岩溶路基塌陷发育规律、病害情况、病害的形成机理、注浆整治方法、质量检查方法等内容。     

熵权-正态云模型岩溶塌陷预测分析

为了研究岩溶地区的岩溶塌陷预测问题,根据大量岩溶塌陷实例确定6项岩溶地区典型的影响因子（岩性系数（RQC）、岩体结构系数（RMSC）、地下水系数（GWC）、覆盖层系数（SSC）、地形地貌系数（LPC）、环境条件系数（ECC））,采用熵权法计算各项影响因子的权重并结合云理论建立熵权正态云模型。通过模型对桂林西城区岩溶塌陷进行预测且结合实际塌陷情况进行比较分析,结果证明建立的熵权正态云模型的预测结果与实际结果比较接近。表明该模型对于岩溶塌陷的预测分析方面具有良好的适用性和可靠性,且能够为岩溶发育地区岩溶塌陷的非线性、复杂性预测判断提供一种新的思路和方法。     

也论覆盖型岩溶地面塌陷机理

为了更好地给覆盖型岩溶地面塌陷的处置和防治提供理论依据,根据可溶岩上覆盖层物质成分、地质结构及其物理力学性能的差异,首次将覆盖型岩溶地面塌陷机制区分为沙漏型、土洞型和泥流型3种类型。砂性土层分布区,由外界因素的触发导致沙颗粒向岩溶通道和溶洞漏失而产生的地面塌陷现象称为沙漏型塌陷。重力和岩溶提供的有效空间是产生沙漏型塌陷的必要条件,地下水作用加速了沙漏型地面塌陷发生,缩短了塌陷发生的过程。发生在黏性土和密实砂性土层中、由于土洞洞顶拱效应失效而产生的地面塌陷现象称为土洞型塌陷; 天然土洞通过地表水侵蚀与地下水潜蚀作用、砂土漏失和软土流失等3种方式形成; 土洞的形成和发展时期内洞顶上方土体是稳定的,在外部因素触发而导致洞顶拱效应失效时才发生地面塌陷; 土洞型塌陷具有隐蔽性和突发性的特点。由软弱土体流失而产生的地面塌陷现象称为泥流型塌陷。泥流型地面塌陷是软弱土体向溶蚀通道和溶洞中流失的结果。岩溶地面塌陷的触发因素包括地下水作用(垂直和水平渗流、土/岩界面处地下水位频繁波动)、外加荷载(动荷载和静荷载)和土洞顶板抗力降低(顶板强度降低、厚度减薄和结构破坏)等方面。这些外因触发了岩溶地面塌陷的发生。     

Subsidence hazards due to evaporite dissolution in the United States

Evaporites, including gypsum (or anhydrite) and salt, are the most soluble of common rocks; they are dissolved readily to form the same type of karst features that typically are found in limestones and dolomites, and their dissolution can locally result in major subsidence structures. The four basic requirements for evaporite dissolution to occur are: (1) a deposit of gypsum or salt; (2) water, unsaturated with CaSO₄ or NaCl; (3) an outlet for escape of dissolving water; and (4) energy to cause water to flow through the system. Evaporites are present in 32 of the 48 contiguous states of the United States, and they underlie about 35–40% of the land area. Karst is known at least locally (and sometimes quite extensively) in almost all areas underlain by evaporites, and some of these karst features involve significant subsidence. The most widespread and pronounced examples of both gypsum and salt karst and subsidence are in the Permian basin of the southwestern United States, but many other areas also are significant. Human activities have caused some evaporite–subsidence development, primarily in salt deposits. Boreholes may enable (either intentionally or inadvertently) unsaturated water to flow through or against salt deposits, thus allowing development of small to large dissolution cavities. If the dissolution cavity is large enough and shallow enough, successive roof failures above the cavity can cause land subsidence or catastrophic collapse.