水城岩溶地面塌陷的特征及形成机理

水城是贵州最严重的岩溶塌陷区之一。本文在分析勘探和塌陷资料的基础上,研究了岩溶地面塌陷的形态、强度、分布和动态特征,塌陷形成的条件及机理,并提出了防治措施。     

土洞型岩溶地面塌陷物理模型

为了进一步深入研究覆盖型岩溶地面塌陷的发生条件和机理,在罗小杰关于土体塌陷理论的基础上,着重研究了土洞型地面塌陷地质现象、地质模型、物理模型及其数学表达式。土洞的形成和发展与地面塌陷是土洞型岩溶地面塌陷的两个阶段。根据塌陷过程中的宏观地质现象,结合土体在变形中的运动学响应特征及其周围土体变形表现,建立了土洞型岩溶地面塌陷的地质模型。在此基础上,进一步概化了土洞型岩溶地面塌陷的物理模型;结合文献中其他主要塌陷机理,进行了土洞顶板受力分析;依据极限平衡理论,提出了具有普适性的数学表达式;探讨了土洞顶板临界厚度的影响因素,认为土洞顶板临界厚度与洞径、外加荷载增量以及较高的顶板抗剪强度呈正相关性,与较低的顶板抗剪强度呈负相关性。     

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。     

贵州牛场岩溶地面塌陷的形成及其防治

通过对牛场多孔抽水试验区岩溶地面塌陷的成因分析,阐述了大强度大降深抽水对岩溶塌陷的影响,并提出了相应的防治措施。     

广西来宾凤凰变电站土洞塌陷形成机理及其治理

凤凰变电站位于广西来宾市北部凤凰工业园规划区,占地面积约170 m×160 m。场地属岩溶残丘缓坡地貌,并为土层覆盖。勘察时钻探、物探均未发现土洞等不良地质现象,但在之后的施工期间却产生了十余处土洞塌陷,土洞塌陷密度6.81个/hm2,塌陷总面积489 m2。这类土洞不仅形成速度快,而且形成滞后于勘察工作,很容易造成评价上的遗漏从而引发工程事故。本文从场地岩土结构、水文气象和工程活动等方面阐述了土洞的形成机理,认为场平清除表层粉质黏土,暴露地下峰林及松散岩土,使降雨集中入渗侵蚀,是塌陷形成的原因。根据变电站土洞塌陷机理,提出了增加截水和排水沟、硬化场地等切断水动力条件的预防措施,并对浅层塌陷区采用了毛石混凝土换填、深层塌陷区采用了静压固结灌浆加固的综合治理方法,治理取得了预定的效果。      

重庆地区的岩溶塌陷及其形成机理

本文结合地质背景探讨了岩溶溻陷的一般分布特征并对歌乐山等六个塌陷区作了详尽论述，对其形成机理作了一般性探讨。     

泰安岩溶地面塌陷形成机理与防治对策

文章介绍了山东省泰安岩溶地面塌陷的形成历史及现状，从地下水动态与地质环境监测结果入手，讨论了泰安岩溶塌陷的形成机理，并根据当地的防治实践，提出了岩溶塌陷防治的对策建议。即①减少岩溶水开采量以保持岩溶水水位的基本稳定；②被动避让；③加固建筑设施地基。     

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。     

浅谈江油地区岩溶塌陷形成机理及防治措施

四川省江油地区的岩溶分布较广,形成的地下洞穴,常造成地表建筑物塌陷、水库渗漏、交通损毁,对该地区厂矿建筑、水库坝体、交通线路等构成威胁。研究岩溶塌陷形成机理,对于岩溶塌陷的防治具有重要意义。     

广州金沙洲岩溶地面塌陷灾害预警预报研究

受武广客运专线金沙洲隧道施工抽排大量地下水的影响, 2007—2012年广州金沙洲发生了大规模岩溶地面塌陷、地面沉降地质灾害,造成了重大经济损失。为防治地质灾害,采用综合地质调查、地下水位监测、地面沉降监测、物探、钻探和试验等手段勘查和研究,建立了完善的地下水位和地面沉降监测网络。在此基础上,根据地质环境条件、岩溶发育程度和地质灾害分布特征进行岩溶塌陷易发性分区,选择地下水位变化量和地面沉降量这两个与岩溶塌陷最直接、最敏感和最重要的参数,从预警预报参数选择、时间尺度选取、判据分析计算、预警预报方法、模型系统的建立等方面进行研究,选取临界日综合地下水位变化量和临界日综合地面沉降量作为预警预报判据,结合三维地质结构模型建立岩溶塌陷预警预报模型系统。成功地预警预报了两起岩溶地面塌陷,取得较好的预报效果,说明该岩溶地面塌陷预警预报模型系统实用、有效,为金沙洲防灾减灾提供地质科学依据,为当地的社会稳定和经济可持续发展提供技术支撑。     

勘察场地岩溶地面塌陷评价方法探讨--压力差效应理论的工程意义

岩溶地面塌陷是一种危害极大的突发性地质灾害。该文介绍了岩溶地面塌陷形成机制－“压力差效应”理论,并应用该理论探讨岩溶场地地面塌陷的评价和预防方法。     

地球物理联合探测在识别岩溶地面塌陷精细结构中的应用—以武汉市为例

岩溶地面塌陷是隐伏岩溶区典型的地质灾害类型之一,查明其精细地质结构对城市地下空间开发利用和地质灾害防治都具有重要意义。本文以武汉市为例,梳理了以覆盖层厚度与结构、岩溶发育程度和地下水为核心的岩溶塌陷探测地质要素特征,开展了三维高密度电阻率法、多源面波勘探和地面核磁共振方法等地球物理联合探测方法研究,结果表明：三维高密度电阻率法可用于圈定塌陷体边界;多源面波勘探对岩土体界面识别效果明显;地面核磁共振方法可量化地下含水量,划定含水层顶底板埋深,对岩溶发育程度和含水层孔隙度有一定指示作用;三种方法联合探测对提升岩溶塌陷体结构精细度具有重要意义。本文研究成果可为隐伏岩溶区地质结构精细探测方法选择提供参考。     

重庆喀斯特山地典型表层岩溶泉水化学分析

表层岩溶泉是储存于表层岩溶带的地下水,为近地面的表层地下水系统,它的普遍分布是西南岩溶峰丛区居民聚集和繁衍的重要条件。本文选取重庆市南川区典型的岩溶峰丛区6个较有代表性的表层岩溶常流泉点,分析表层岩溶泉水化学特征。研究发现：①6个泉点泉水化学类型以HCO3.SO4-Ca型为主,其次为HCO3.SO4-Ca.Mg型,个别为HCO3-Ca型;②常规水化学指标中,受人类活动的影响,各泉点泉水HCO3-含量较高,SO42-和NO3-含量偏高。③各泉点微量金属元素除As和Ba未达地下水质量标准GB/T 14848-1993Ⅰ类水体标准,其余测试指标均符合Ⅰ类水体标准。     

基于CFP的岩溶管道流数值模拟研究——以桂林寨底地下河子系统为例

为了描述岩溶多重含水介质存在非达西流问题,研究管道流CFP模型在岩溶区数值模拟中的应用。在分析管道流CFP基本原理的基础上,通过建立概念模型算例(5个管道,上下临界雷诺数分别为2 000和4 000),探讨不同管道水文地质参数对出口流量及水流状态的影响,并对参数敏感性进行分析,最后将CFPM1模型应用于广西寨底岩溶地下河系统,探讨在实际应用中的管道流模型适用性。概念模型结果表明,参数敏感度从大到小依次为:管道直径、水力梯度、管道渗透系数、弯曲度及粗糙度,流量与雷诺数随管道参数增大而增大,水流状态从层流变为紊流。寨底岩溶管道流模型中3个观测井及地下河出口实测流量表明CFPM1能较好地模拟出岩溶地下水水位变化趋势。得出结论:CFPM1管道流模型允许岩溶管道与基岩含水层进行水流交换,能够较好地刻画岩溶区管道介质非达西流特征,但管道参数获取较为困难,且不能刻画岩溶管道形态变化。该方法具有一定通用性,可为实际应用提供指导。     

岩溶地下水有机污染特征分析——以贵阳市某加油站为例

许多有机化合物对人体和生物有毒害作用,其中一些具有"三致作用"。地下水有机污染研究开始于20世纪60—70年代,经过半个世纪的发展,国际上已把地下水污染研究的重点从无机污染物转向有机污染物。在岩溶发育地区,地质环境脆弱,防污能力差,地下水具有易污染性,有机污染物在岩溶地区的分布有别于其他地区。本文以贵阳市某加油站15年前发生的油灌泄漏污染事件为例,通过地面调查、地质雷达、钻探、样品分析和综合研究等方法查明了地下有机污染物的运移规律、分布范围以及地下有机污染物的组分特征。经分析对比1999年、2007年以及2012年的研究成果,结果表明:(1)受岩溶发育形态的影响,场地内有机污染物在地下具有富集与稀释的双重特性;(2)在岩溶管道发育、地下水水头高度低于基岩面的地带,有机污染物组分含量总体呈减少的趋势;(3)在以溶蚀裂隙为主、地下水水头高度高于基岩面的地带,有机污染物不断富集,年扩散速率仅为12 m。     

岩溶峰丛洼地不同环境水土流失差异及防治研究——以广西果化岩溶生态研究基地为例

与碎屑岩地区相比,特殊的岩溶水文地质结构,导致岩溶区存在不同的水土流失过程和特点,尤以峰丛洼地区最具代表性。通过广西平果县果化岩溶峰丛洼地土壤地表侵蚀和地下漏失的调查研究显示:洼地不同地貌部位水土流失差异较大,从山峰、垭口、山坡、山麓到洼地底部,土壤地下漏失模数分别为49.09 t/(km2·a)、212.06 t/(km2·a)、727.71 t/(km2·a)、1104.03 t/(km2·a)、909.11 t/(km2·a),分别占该点年均总土壤侵蚀模数的92.43%、96.24%、78.57%、70.88%和38.68%;不同土地利用方式下的土壤侵蚀存在差异,其土壤侵蚀模数大小依次为坡耕地苦丁茶地苏木林地灌草坡牧草地。通过对该地区水土流失防治及石漠化综合治理,山峰主要涵养水源林、山坡主要发展生态产业防治水土漏失、洼地修建排水系统工程得到良好的效果,治理区土壤侵蚀模数从2003年到2010年下降了65%。     

宁夏南部“南北古脊梁”岩溶裂隙水流系统分析

运用构造控水分析、水化学同位素等方法,对宁南“南北古脊梁”岩溶裂隙水系统进行了深入的分析与讨论。该区储水空间以岩溶裂隙为主,岩溶水的空间分布明显受SN向大型断裂构造控制。岩溶地下水以大气降水起源为主,并表现为多元水混合而成。水质分布呈现南优北劣的分带特征,北部水一岩相互作用形式为溶滤一蒸发浓缩型,呈高矿化咸水,南部为溶滤一混合型,呈低矿化淡水。根据水动力场和水化学场特征,划分了3个相对独立的岩溶水子系统。     

Surface Geophysical Methods used to Verify the Karst Geological Structure in the Built-up Area: A Case Study of Specific Engineering-Geological Conditions

This article presents a research study of complex limestone karst engineering-geological conditions in the municipality Valaská near Banská Bystrica in Slovakia. The aim of the study is to demonstrate the impossibility of spatial identification of cave spaces using surface geophysical methods due to the specific engineering-geological conditions of a thick surface layer of anthropogenic fill containing highly heterogeneous anthropogenic material. Its maximum thickness is 3 m. Another specificific condition of the study area is its location in the built-up area, due to which the applicability of geophysical methods was limited. The article contains methodological recommendations to be used in analogous geological conditions with karst structures topped with anthropogenic fill, which complicates the identification of cave spaces. The recommended solution herein is the identification of the cave system using underground mapping of the karst and its projection onto the surface for which surface geophysical methods have been combined.