岩溶地面塌陷

Question

如题所述

Answer 1

1. 岩溶地面塌陷是一种发生在碳酸盐岩类分布的覆盖型岩溶区的特殊地质灾害。这种灾害是由覆盖在可溶性岩层之上的松散土石体在外动力因素作用下向洞穴运移，导致的地面变形破坏，其典型表现形式为塌陷坑的形成。
2. 地面塌陷通常突然发生，可引发突发性的地质灾害，严重时可能导致建筑物损坏和人民生命财产的重大损失。岩溶地面塌陷的成因机制有多种解释，主要包括潜蚀论、真空吸蚀论和气爆论。其中，潜蚀论在国内外已有不少文献论述，以下将简要介绍。
3. 在覆盖型岩溶区，下伏的碳酸盐岩岩溶发育，存在溶洞、落水洞、溶隙等地下水的良好通道。当天然或人为原因导致地下水位大幅下降时，地下水的流速和水力梯度增大，对上覆第四系土层和洞穴、溶隙中的充填物进行冲蚀、淘刷，并随水携走。这时，与碳酸盐岩体顶板接触处的土层中开始形成土洞。土洞形成后，改变了土层中的原始应力状态，引起洞顶的坍落。
4. 在地下水不断潜蚀及土体重力坍落作用下，土洞逐渐发展成拱形。当土层厚度大时可以形成天然平衡拱，土洞停止发展而隐伏于地下；当土层较薄时，土洞则不能形成天然平衡拱，其顶部不断坍落，直至达到地表而形成塌陷坑。
5. 塌陷坑形成后，地面成为地表径流汇集的场所，坑壁不断坍塌，同时还有地表水挟带物质的堆积作用，使陷坑逐渐形成为碟形洼地，地表塌陷暂时停止发展。其发育形成过程如图4-6所示。
6. 地面塌陷的形成必须具备三个条件：下伏碳酸盐岩中岩溶发育；孔隙水与岩溶水联系密切，且水动力条件变化大；上覆土层较松散且厚度较小，且土层中塌落物质有被水流携走的通道和空间。
7. 地下水动力条件的变化有自然的和人为的因素。人为因素包括大量开采岩溶水作供水水源和疏干大水岩溶矿井，这会大幅降低地下水位，水动力条件急剧变化（水力梯度大增），比自然因素更为强烈。
8. 上覆土层以冲积和冲洪积成因者地面塌陷较突出，其厚度小于10m者塌陷严重，大于30m者塌陷少见。根据本次调查和收集资料可知，在湖北段咸宁市官埠桥—北洪桥一线分布有数处岩溶塌陷，这些塌陷距离线路较近，形成特征与已造成的危害如下。
9. 塌陷地段多分布于垅岗前低洼地带，塌陷坑呈圆形漏斗状，直径一般1～4m，最大者10m，深1～3m，最深达15m，塌陷规模达到520×104m2。表层多分布全新统黄褐色粘土和砂砾石构成的二元结构，厚5～13.8m；中更新统黄红至黄褐色粘性土，厚10～25m，最厚达42m。
10. 下伏基岩为岩溶较发育的石炭系黄龙组、二叠系栖霞组碳酸盐岩和白垩至古近系东湖群砾岩、砂砾岩，为区内主要取水含水层。石炭、二叠系碳酸盐岩受构造影响，节理裂隙及岩溶发育。
11. 目前，已造成107国道的11km水泥路面严重开裂受损，先后发生5次较大规模塌陷，形成26个陷坑。塌陷首发时间为1983年，1986年、1987年、1995年、1996年均有发展，目前处于较不稳定状况，在过量抽取地下水情况下，可能加剧地面变形。
12. 塌陷使水井报废，工厂停产，交通中断等，并随时危及当地居民的安全。已造成经济损失约150万元，潜在危害近750万元。
13. 需要强调的是，在湖北—湖南段管线里程620～705km（咸宁—赤壁—临湘）地段分布有寒武、奥陶、石炭、二叠、三叠系的灰岩、白云岩等碳酸盐岩，具备发生岩溶地面塌陷的机制和地质、水文地质条件。目前该地段还未出现地面塌陷情况，但在工程施工或管道建成运营过程中，一旦因岩溶水开采等使水动力条件发生改变，引发岩溶地面塌陷的可能性是存在的。