岩溶深基坑的环境工程地质问题及其防治措施

岩溶地区深基坑开挖常诱发较多的环境工程地质问题。基坑排水形成地下水降落漏斗,诱发岩溶地面塌陷;开挖导致基坑壁滑塌;造成周围建(构)筑物破坏或局部拉裂。本文分析了工程地质条件、水文地质条件、基坑支护体和周边建筑等对深基坑开挖的影响。提出了深基坑开挖中应注意的问题以及防治措施。     

唐山黄庄岩溶塌陷形成条件和机理分析

为查明唐山黄庄岩溶塌陷形成地质条件与机理,文章从该区岩溶塌陷的地质、地层岩性、水文地质特征对岩溶塌陷的影响等方面入手,研究岩溶地面塌陷的成因诱发条件,利用综合物探方法、钻探及地下水长期观测等技术手段,采用二维高密度测网数据,进行三维高密度数据处理和三维结果多角度分析,研究岩溶塌陷区地下三维空间分布形态、水流运移通道和基岩分布等。研究区岩溶地面塌陷应属于渗透潜蚀作用,塌陷坑分布于地下水的降落漏斗范围内和流水通道区域,特别集中于地下水主要径流方向和水交替强烈的地下水联系密切地段,雨季水气压力变化极为频繁、剧烈,加剧了土洞形成。      

铜陵市狮子山矿区地下水位动态监测网建设研究

阐述狮子山矿区地下水资源开发利用现状以及地下水开发引起的环境地质问题,特别是岩溶塌陷地质灾害情况。研究认为矿山抽排地下水破坏周边地下水环境,改变区域地下水流场,成为了区内岩溶塌陷主要诱因之一。针对矿区内主要矿山、岩溶塌陷区分布位置以及现有水文井孔分布情况,初步提出狮子山矿区地下水位动态监测网建设设想,为矿区岩溶塌陷地质灾害监测预警及水资源管理部门提供参考。     

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。     

广东省梅州市玉水溪硫铜矿区地面塌陷成因与发展趋势

梅州市玉水溪硫铜矿是国有矿山企业,1985年建成投产以来,多次诱发地面塌陷,对附近村民的生命安全构成了严重威胁,并造成了较大的经济损失。文章在调查和广泛收集矿区勘探、矿井生产和地面塌陷发生情况等资料的基础上,通过对塌陷区周围地层岩性、地质构造、水文地质条件以及地面塌陷发生后后续地表变形、房屋破坏等情况的分析认为:矿山长期抽排地下水是地面塌陷的主要诱因;目前塌陷区西部相对稳定,东部不稳定;在矿山继续抽排地下水的条件下,塌陷区的灾情将继续发展,特别是东部区。这些认识为梅州市政府制定治理方案提供科学依据。     

山东泰安岩溶水系统地下水化学环境演化

随着地表环境质量的降低以及岩溶地下水的过量开采 ,泰安市岩溶水化学环境在总体上呈现出显著退化的演化规律。自 6 0年代初以来 ,泰安市城区及旧县岩溶水的常规组分、NO-3 浓度、硬度及TDS的浓度呈现不断升高的变化趋势 ,并检出有Cr6+ 、CN-、酚等人为环境物质。水位降落漏斗区与非漏斗区、岩溶塌陷区与非岩溶塌陷区的岩溶水化学组分浓度的对比结果表明 :由于岩溶水的超量开采引起地下水动力场的改变和岩溶塌陷是控制和影响岩溶水化学环境演化的主要因素。人类活动在时间及空间尺度上与岩溶水化学环境的快速退化亦有密切的关系。     

南宁地铁施工降水诱发岩溶塌陷条件及安全防控措施

抽排地下水是触发岩溶塌陷的重要因素,但抽排地下水诱发岩溶塌陷的临界参数及安全防控措施研究较少。文章以南宁市地铁4号线体育中心东地铁站为例,分析其施工降水诱发岩溶塌陷的条件。根据崩解试验及管道流试验,得出非饱和土体和饱和土体的岩溶塌陷发育临界条件参数,并提出地表阻水、控制土体含水量高于14.65%、控制抽水量小于4.4 m3· d-1 3种安全措施防止岩溶塌陷发生。      

河北隆尧亦城煤矿矿山环境影响研究

准确划定矿山环境影响范围是编制矿山地质环境保护与恢复治理方案的重要内容,是有效开展矿山环境保护与综合治理的基础。亦城煤矿矿业活动对矿山环境会造成地面塌陷、地面变形、地裂缝等环境地质问题。根据采掘活动过程中的开采深度、移动角、边界角和地下水均衡原理,系统分析和计算了隆尧亦城煤矿矿业活动对矿山环境同影响范围。根据采动移动角确定地面塌陷区、利用边界角划分地面变形区,利用地下水位降落漏斗"大井法"定出疏排水影响范围。通过煤矿开采环境问题类型影响程度分析,将煤矿开采影响划分为严重区、较严重区和较轻区3类。     

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。     

莱芜市岩溶塌陷原因分析与评价

莱芜市孟公清－西泉河一带石灰岩溶洞裂隙发育，局部与上覆砂砾石层直接接触，形成“天窗”，在矿区超采地下水及矿山疏干排水影响下，地下水下渗携带砂砾石进入灰岩溶洞裂隙中，突发岩溶塌陷。1973－1997年共塌陷139处，塌陷面积6435m^2，致使1324户民房开裂，328户报废。根据1997年在莱芜市的矿山地质勘察工作成果，采用综合指数法对评价区进行了预测评价，将评价区划分为岩溶塌陷区、预测岩溶塌陷区和不具备塌陷条件区，并根据岩溶塌陷产生的原因和规律，提出针对性的防治建议，为今后对岩溶塌陷的防治提供了依据。     

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。     

江苏省地下水开发利用中的环境地质问题及对策

江苏省地下水在开发利用过程中,由于开采布局不合理和存在＂三集中＂以及水文环境地质条件脆弱等因素,出现水位逐年下降,并形成区域性超采漏斗,致使部分地段地下水资源枯竭、水质咸化和诱发地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷等诸多环境地质问题。本文着重分析全省深层地下水开发利用的四个阶段、主采层区域水位降落漏斗的发展过程和因深层水超量开采诱发的水资源枯竭、水质咸化和地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷等环境地质问题的发育特征及演化趋势,从地下水资源管理和可持续发展的角度,提出地下水资源合理利用的对策建议。     

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。      

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。      

喀斯特塌陷机理研究

由于过量开采地下水或矿山大降深排水,引起Ⅲ水动力带内天然流场的巨大变化,这种人为因素才是产生大面积塌陷的机理。在均匀状巨厚灰岩水动力剖面上存在四个水动力带,其中Ⅲ与Ⅳ带的水动力特征不同,两者之间存在“双层水位”关系。国内已有少数矿山排水疏干放在Ⅳ带,能起到疏干效益,所形成的降落漏斗对Ⅲ带的天然流场不发生太大影响,也就不致引起塌陷。     

湖南省涟源市岩溶地面塌陷特征分析

涟源市属中低山-丘陵地形,区内碳酸盐岩分布面积广,岩溶发育。由于受采煤活动影响,诱发地面岩溶塌陷48处,造成重大经济损失。岩溶塌陷多分布于岩溶采煤区,发生原因主要是矿坑突水、抽排地下水,使地下水位大幅变动,上覆岩土体失去浮托而产生塌陷。     

岩溶塌陷渗压效应致塌机理研究--以山东省枣庄市岩溶塌陷为例

山东省枣庄市是北方岩溶塌陷的主要发育区之一，该区岩溶塌陷主要分布在十里泉水源地及丁庄一东王庄水源地地下水降落漏斗中心范围内，在发生时间上具有明显的阶段性。第1阶段岩溶塌陷主要原因为抽排地下水引起的“真空吸蚀作用”及“失托加荷作用”；第2阶段塌陷主要原因是降雨入渗诱发产生的渗压效应。渗压效应是由于降水(或地表积水)入渗补给岩溶地下水时，对覆盖层岩土体产生的综合效应，包括静水增荷效应、垂直渗透效应，吸水软化效应以及负压封闭效应。从形成的力学机制上分析，该区第2阶段岩溶塌陷属于降雨入渗-静水增荷-吸水软化型，致塌的力学机制为渗压效应致塌力学机制。     

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。      

江苏徐州新生街岩溶塌陷形成条件及与岩溶水水位变化的关系探讨

新生街是徐州地区岩溶塌陷最严重的区域,20世纪80~90年代的岩溶塌陷造成严重的经济损失和不良社会影响。文章在以往岩溶塌陷勘察工作的基础上,结合最新调查成果,逐一梳理岩溶塌陷的形成条件(地质条件、覆盖层条件、岩溶发育条件、水动力条件),揭示了徐州新生街岩溶塌陷的成因模式及触发因素,根据监测数据,识别岩溶塌陷与岩溶水水位变化的关系。文章认为,新生街岩溶塌陷是发生在废黄河断裂带内,发育有向上开口的溶洞,该区域既是岩溶水强径流带,又是岩溶水的天窗补给区,第四系覆盖层为单层砂性土结构。超量开采岩溶水是岩溶塌陷的诱发因素,岩溶水水位降至基岩面下急剧上升时段是岩溶塌陷较活跃的时期,岩溶塌陷都发生在岩溶水水位降落漏斗的区域内。     

桂中地区岩溶塌陷形成机制和易发程度分区研究

查明了广西柳州西南部洛满镇和三都镇岩溶塌陷群的地质环境和分布特征;分析了塌陷形成的影响因素;综合基岩、土层、地下水和已有塌陷等因素,划分了岩溶塌陷易发区域。结果表明:区内岩溶塌陷多具有群发性,主要发生于3~9月份且有逐年增加的趋势;岩溶塌陷的形成受"水-土-岩"相互作用和人为活动影响,区内覆盖土层较薄,地下岩溶发育,地下水在基岩面附近波动,利于塌陷形成;抽排地下水、地下水水位波动是塌陷最主要的诱发因素。岩溶塌陷的高易发区主要分布于洛满镇、流山镇、社冲乡、成团镇、土博镇、三都镇等城镇附近,总面积101.41 km~2;中等易发区(面积142.04 km~2)和低易发区(面积29.16 km~2)较为分散;不易发区为基岩裸露区,面积666.39 km~2。