“5·12”汶川地震震后龙门山山前地表塌陷成因探讨

“5·12”汶川地震20余天后,在四川省安县的安昌镇东南的李家院子村附近陆续出现了几十个地表塌陷坑并持续扩大。本文以李家院子地表塌陷坑群为研究对象,根据其所在的地层、岩性、地下水、溶蚀作用和上覆土体的工程地质特性定性的探讨了该塌陷坑群的成因。初步认定钙质胶结砂砾基岩的存在是地表塌陷的先决条件;强烈的地震动导致基岩岩体碎裂、解体、塌陷、并压密,同时出现超孔隙水压力,这使上层土体失去支持并开始启动塌陷;余震的地震振动荷载作用导致地下土洞的形成和发展,地下水的变化起到加速作用;上覆土体的工程地质特性决定了塌陷坑在地表的浑圆形状。同时本文也注意到机械溶蚀和隐伏断层活动两种诱导因素的可能,并简要阐述了相关背景依据。     

湘桂铁路二塘车站路基岩溶塌陷成因与防治对策

湘桂铁路二塘车站高铁区段1996-2016年间发生岩溶塌陷险情27起,虽经过多期悬挂式帷幕注浆整治,但塌陷问题仍是行车安全的极大隐患。通过资料收集、场地野外调查、岩溶地下水气压力长期监测站的监测资料分析,细化了研究区的地质构造、岩溶水文地质条件及岩溶发育特征,从地质结构、岩溶地下水动力特征等方面分析,认为岩溶塌陷形成的成因为临桂地区房地产基坑开挖抽排水影响岩溶地下水水位变化,造成基岩面上覆土体的潜蚀,形成土洞,进而发展至地面形成塌陷坑。针对铁路运行段地下水位埋深具承压性,隐伏溶洞充填率高的复杂岩溶地质条件以及注浆压力的限制,提出加强基岩面上覆土层抗渗强度、管控岩溶地下水降深的岩溶塌陷防治对策。     

急倾斜煤层开采地表塌陷坑形成机理与安全矿柱尺寸研究

地表塌陷坑和台阶状塌陷盆地是急倾斜煤层开采地表移动的主要形式.本文从力学原理出发,对急倾斜煤层开采地表出现塌陷坑的机理、决定因素进行了研究,当煤层倾角大于55.时,冒落岩石下滑形成上部自由空间,这是产生地表塌陷坑的先决条件.利用极限平衡条件,获得了避免地表出现塌陷坑的矿柱安全留设尺寸及其稳定性系数表达武.当落入塌陷坑中的岩石和表土不足以支撑其它岩层时,地表塌陷坑的渐近破坏将可能导致地面出现台阶状塌陷盆地.研究结果表明,该方法可以用于指导生产实践中相关问题的解决.     

广东佛山市高明区李家村岩溶塌陷群成因机理分析

以自然诱发的李家村岩溶塌陷群为研究对象,在系统收集区域地质、构造、工程、水文、环境、气象、历史灾害等资料的基础上,结合钻探揭露结果,查明了李家村岩溶塌陷群所在区域地质环境条件和岩溶发育特征,分析了形成过程,并探讨了成因机理。结果表明：（1）李家村岩溶塌陷群所在区域覆盖层为带“天窗”的“隔−透”交替型地质结构、基岩可溶岩砾状灰岩中方解石含量高易溶蚀,为土洞和溶洞形成和发展起到决定性作用;北东向和北西向断裂交叉叠加作用、紧靠西江和存在古河道,为地下水潜蚀强径流和频繁交换提供通道,对岩溶发育起到主导作用;地表水和地下水连通性好有助于降雨诱发岩溶塌陷;（2）李家村岩溶塌陷群的发生过程经过三个阶段：前期水渗气压阶段→中期软化塌陷阶段→后期振动群塌阶段,致塌模式属渗压−重力−软化型。（3）李家村岩溶塌陷群是在特殊的“岩−土−水−气”组合地质环境条件下,由强降雨作用诱发并导致土洞垮塌而引起一连串自然塌陷所形成的。     

西藏某矿山地表和井下采空区塌陷原因分析

西藏某矿山经过十多年的开采,采空区自上而下陆续垮塌,在地表形成多个塌陷坑,对地表环境造成严重破坏。为了从根本上治理采空区塌陷,最终恢复地表环境。本次通过工程地质调查和采空区规模调查,明确了塌陷坑形成时间、规模和变化趋势。通过分析其成因机制和影响因素,结合理论计算。最终认为矿区塌陷原因主要为表土层较厚,岩体裂隙发育,结构不稳定;矿山在开采过程中提前回收了部分矿柱,导致空场暴露面积加大;原采矿方法采场跨度大于极限跨度,容易导致采场垮塌。     

基于PCA-PSO-SVM的凡口铅锌矿地区岩溶地表塌陷危险性预测

岩溶地表塌陷是由多个影响因素共同作用导致地面形成塌陷坑（洞）的一种动力地质现象,具有隐蔽性和突发性的特点,常规简单数学模型难以对地表塌陷危险性准确预测。文章先通过主成分分析法（PCA）对选取的地下水位、地下水位波动幅度、给水度等11个影响因素提取5个主成分,对导致地表塌陷危险性的主成分进行全新的解释,同时引入粒子群算法（PSO）优化的支持向量机（SVM）方法,建立PCA-PSO-SVM岩溶地表塌陷危险性预测模型,并结合凡口铅锌矿地区工程实例,将预测结果与单一的SVM模型预测结果进行对比,表明PCA-PSO-SVM危险性预测模型精度更高,可以更好地为岩溶地表塌陷防治工作提供依据。     

山西阳泉矿区刘村采煤塌陷机理及数值模拟

选取山西阳泉矿区单煤层开采引发的强烈地面塌陷作为研究对象,在详细介绍刘村采煤塌陷所处地质环境背景及其发育变形特征的基础上,根据区域岩体工程地质特征,将其划分为12层岩组;运用关键层、复合关键层理论对采煤塌陷机理进行了分析,获取Hoek-Brown岩体力学参数;采用Flac5.0 Extrusion对刘村采煤塌陷坑进行了反演模拟。数值模拟反映各阶段采动裂缝在地表的发育分布情况并计算了最终沉降量,覆盖层裂缝自然修复周期为2个月,基岩裂缝自然修复周期为3个月;采动裂缝最终在平面上呈"θ"形,塌陷中心1和塌陷中心2最终沉降量分别达到4.5 m和4 m,塌陷面积是工作面面积的1.85倍。模拟结果与调查监测数据高度吻合,客观地反映了地表变形和深部覆岩塌陷的发展变化过程,为塌陷机理分析起到了帮助作用。该套岩体力学参数与模拟方法适用于阳泉矿区采煤塌陷精准预测。     

珠江口盆地流花碳酸盐台地灰岩坑的地震反射特征及成因探讨

早中新世东沙隆起带上发育了大规模的流花碳酸盐台地,上覆巨厚未固结-弱固结泥岩。基于三维地震数据,利用相干体及可视化等方法,在台地上发现了由溶蚀垮塌作用形成的数量众多的椭圆形的灰岩坑。灰岩坑直径一般为200~700 m,最大超过900 m,深度10~90 m;灰岩坑在地震反射上表现为碳酸盐岩顶部垮塌,并导致上覆泥岩地层塌陷;灰岩坑一般沿NWW向断层分布,这些NWW向断层切割中新世碳酸盐岩和上覆海相泥岩地层,绝大多数终止于T₁₀的不整合面。综合分析东沙海区构造和沉积过程认为：发生在晚中新世末期的东沙运动形成了NWW向张扭性断层,为酸性流体提供了运移通道和物质交换场所;东沙运动伴生的基底岩浆活动可能产生了酸性热液流体;东沙运动末期发生强烈的构造抬升和大规模海底暴露,造成地表水沿断层注入,加快了碳酸盐岩的溶蚀速率。在台地底部珠海组砂岩层的高压流体、地表水和岩浆活动可能产生的酸性热液流体的共同溶蚀作用下,碳酸盐岩地层内部产生溶洞,并且越来越大,最终顶部无法承载上覆巨厚泥岩而发生垮塌,形成灰岩坑。流花碳酸盐台地灰岩坑的形成不是简单的暴露溶蚀,而是构造活动影响下深埋藏溶蚀作用的产物。     

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。     

封闭型洼地的级别划分:天坑级别

机械的不稳定性和崩塌块石的溶蚀搬运以及二者之间的相互作用是喀斯特区大型塌陷构造的发育条件. 早期存在的空洞中的崩塌块石如果没有有效的搬运机制,空洞的向上发展就会中止.溶蚀的速率、原始空间的大小和上覆基岩的地形最终决定了地表地貌的规模.塌陷地形的规模从小落水洞到几百米宽如墨西哥Golondrinas崩塌坑不等.从整个级别序列上看,天坑可以说是此类崩塌地貌的终极地形.     

基于长期监测大数据的地面沉降成因机理研究

以西安市近50年地下水及地面沉降监测数据为基础,开展地面沉降与地下水位、地层岩性相关性分析,提出西安市地面沉降主要受控于岩土体性质及承压水开采量,认为：砂与黏性土的互层结构是关中盆地产生地面沉降的内因,超量开采地下水是地面沉降的外部诱发因素,两者共同作用决定了地面沉降的易发性、分布范围和沉降量;本文探索地面沉降机理研究新方法,对掌握地面沉降发育规律、预测地面沉降发展、有效开展地面沉降防治有积极意义。     

复合含水层地区深基坑降水三维渗流场数值模拟以上海环球金融中心基坑降水为例

长江三角洲分布有巨厚、松散的第四纪沉积层,地下含水系统为一复合含水层系统,深基坑降水一般采用非完整井,且由于深基坑周围连续挡水墙难以深入含水层底板,所以其地下水渗流场变化极其复杂,具有明显的三维流特征。本文以上海环球金融中心深基坑降水为例,采用数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达149m、基坑周围挡水连续墙埋深达34m、基坑内地下水位降深达26m的情况下的地下水三维渗流场特征,并以此为据确定出了该基坑降水的最优化方案。     

内蒙古乌努格吐山铜钼矿露天采场边坡工程地质特征及破坏类型

通过对乌努格吐山铜钼矿露天采场边坡自然背景条件、岩体结构类型、岩石力学参数、工程地质岩组特征、结构面特征、边坡工程地质分区、边坡稳定性评价、边坡破坏类型及规模等论述,阐明了露天采场边坡工程地质特征.边坡稳定性计算结果表明,A区A-A'剖面、C区E-E'剖面稳定性计算结果不能满足安全系数的要求,其他区边坡总体稳定性较好.露天采场现处于生产建设阶段,边坡正处于剥离形成过程中,边坡几何形态保存较完整,仅局部出现小型崩塌、垮塌、粒状解体、楔形破坏、地裂缝和大气降水冲刷等.尚未出现较大规模破坏,现状边坡总体稳定,基本可代表未来边坡的破坏类型和稳定状态.     

土岩二元地区基坑逆作法跃层式开挖数值分析

逆作法施工是近几年应用比较多的施工方法,但在土岩二元结构下,这种支护方式的设计与施工经验较少。青岛市是典型的土岩二元结构地层地区,以东海路基坑掩蔽工程为例,介绍基坑开挖深度范围内含有土层和岩层的二元结构地层条件下,逆作法同钻孔灌注桩相结合的支护形式,重点介绍利用Plaxis有限元分析模拟基坑开挖过程中跃层开挖土体对支护桩变形的影响,通过模拟计算讨论跃层开挖土体的可能性,及其对施工的影响。     

淮南市区东部地面沉降机制研究

根据１９９０年７月－１９９２年１０月在淮南市东部取得的工程地质勘探成果，结合前人资料，分析研究了该区地面沉降的主要原因─—抽汲地下水及粘性土层的工程地质特性，为区内地面沉降防治研究提供了依据。     

安徽泥河铁矿矿坑充水因素研究

安徽泥河铁矿矿区水文地质条件较复杂,矿体埋深大,在综合分析矿区水文地质条件、地表水、地下水相互水力联系的基础上,从岩层性质、地下水赋存及补给条件,确定了影响矿床充水的各因素,结果可知:泥河铁矿矿体埋藏深度大,顶底板围岩为隔水层,次生石英岩含水层为矿坑充水的主要间接补给源,其多位于矿体顶板之上50 m,受矿体上部导水性极弱的闪长玢岩层的限制,补给量微弱,对矿区大部分矿坑充水影响不大。但在矿区东北部和中部地段,受开采时冒落带以及导水裂隙带的影响,对该区域矿坑充水的影响较大。此次研究填补了该矿区深层地下水含水系统研究的空白,为准确预测矿坑涌水量提供理论依据,具有重要的参考价值和现实意义。     

利用声发射研究东营凹陷新生代构造期次

声发射作为一种地应力测试的方法,越来越引起人们的兴趣。应用岩石对经受应力历史具有"记忆"功能,作者利用声发射法对东营凹陷的岩样进行了测试,获得了该地区岩样的地应力记忆值和记忆出现率,从而来揭示本区所经历的构造期次和强度。测试结果证明,古应力记忆值与构造旋回中的应力历史是相吻合的。同时,在本文中简要介绍了声发射的基本原理。      

地下水中氟形成的控制因素及其分布规律

本文研究了地下水中氟元素形成的主要控制因素及其分布规律。结果表明，地下水氟的形成与断裂构造，地下水温度、气候条件、含水介质及其上覆土层中的氟含量，地下水的酸碱度与径流条件有密切的关系。深成断裂脉状地下水和萤石矿区的地下水氟含量高，不有作为生活饮用水源； 而浅层的地下水氟含量较低，大多数仍作为生活饮用水源。     

某软土地区深基坑开挖数值模拟分析

以某软土地区深基坑开挖为背景,运用有限元方法计算模拟了基坑开挖的不同阶段,分析不同工况下基坑及周围土体的变形和受力情况,并对不同施工方式下基坑变形和受力进行了对比分析。数值分析表明软土地区深基坑开挖时,需采取相应的施工措施,控制基坑变形和受力,确保工程安全顺利进行。研究结论可为类似工程提供借鉴与参考。     

寿光市高氟地下水的分布规律和成因

寿光市曾经是山东省地氟病防治的重点地区,通过在病区开展野外调查和岩土、水样测试等工作,总结了该区地氟病分布及地球化学环境特征,探讨了地氟病与地层岩性、土壤、地形地貌、浅层地下水、生活用水等的关系.在系统环境地球化学调查的基础上,研究了当地高氟地下水的成因,认为岩石、土壤、海水是高氟浅层地下水的主要来源,高氟浅层地下水形成可能有海侵富集型和蒸发浓缩型.分析了地下水中氟富集的因素与过程,提出了地氟病的防治措施.