我国岩溶塌陷研究综述

第18卷　第3期2007

年9月中国地质灾害与防治学报

TheChineseJournalofGeologicalHazardandControlVol.18　No.3Sep.2007

我国岩溶塌陷研究综述

张丽芬

1～3

,曾夏生,姚运生

51～3

,廖武林

1～4

(11中国地震局地震研究所,湖北武汉　430071;21地壳运动与地球观测试验室,湖北武汉　430071;

31中国地震局地壳应力研究所武汉创新基地,湖北武汉　430071;

41中国地震局地球物理研究所,北京　100081;51湖北中南勘察基础工程有限公司,湖北　430081)

摘要:随经济的不断发展,对岩溶区资源的开发日益增强,,已成为岩溶区可持续发展的一大障碍,有效减轻其造成的危害势在必行,概述了岩溶塌陷的三大形成条件:;律,,,有必要对岩溶塌陷的预测防治进行深入研究,。,归纳了有针对性的防治措施。关键词:;防治;安全评价文章编号:10032(2007)0320126206

中图分类号:P642125

文献标识码:A

1　岩溶塌陷概述

据不完全统计,全球已有16个国家存在严重的塌陷问题。就我国而言,可溶岩分布面积达365万km,占国土面积的1Π3以上,是世界上岩溶最发育的

2

和塌陷物质提供存储场所或通道;上部有一定厚度的

盖层,盖层可以是基岩,也可以是松散土层;其三是产生岩溶塌陷的主导因素———致塌作用力。211　空间条件

岩溶是漫长的地质历史所形成的。可溶岩中普遍存在的垂向岩溶是其上方岩土体中物质在水的入渗作用下发生的垂直通道,而层状岩溶、构造岩溶和层间岩溶,既是垂直通道运移来的物质在水动力作用下进一步运移的水平通道,也是当溶洞发展到一定规模时直接容纳冒落和塌陷物质的空间,它控制了岩溶塌陷的分布。简言之,洞隙是塌陷产生的基础,是地下水和塌陷物质的存储场所或通道。

岩溶洞隙主要分布于构造断裂带、褶皱轴部、相对易溶的地层岩性地段,或者与非可溶岩接触地带。如广东碳酸盐岩分布区,岩溶普遍发育,加上雨量充沛,浅部岩溶洞隙由于地下水活动频繁,连通性较好,地下往往形成错综复杂的洞隙网络系统,岩溶通过各种途径与向上开口的溶洞裂隙连通。这些向上开口的溶洞裂隙,是接受塌陷物质的门户和窗口,是塌陷

[5,6]

产生的重要因素。212　岩溶塌陷的物质条件

[4]

国家之一

[1]

。岩溶塌陷分布范围也相应很广,见于

22个省区,以南方的桂、黔、湘、赣、川、滇、鄂等省区

最为发育;北方的冀、鲁、辽等省也发生过严重的岩溶塌陷灾害

[2]

。

岩溶塌陷的产生,使岩溶区的工程设施,如工业与民用建筑、交通干线,矿山及水利水电设施等遭到破坏,还造成岩溶区严重的水土流失并恶化环境。如1981年5月8日发生在美国佛罗里达州的WinterPark的巨型塌陷,直径106m、深30m,毁坏街道、公用

设施和娱乐场所,损失超过400万美元。1996年1月28日发生于桂林市市中心的体育场塌陷,塌陷坑直

径915m,深度5m,造成邻近整个商业街关闭15天,营业额损失近千万元。1981年1月3日发生于广西玉林分界的塌陷,共形成塌陷坑400多个,使517hm农田被毁

[2]

2

。2000年3月,福建安溪县湖上乡岩溶塌陷

[3]

造成多处山上梯田破毁,经济损失达390余万元。

2　岩溶塌陷的形成条件

岩溶塌陷的形成,通常必须具备三个条件:下部

有岩溶地层,有溶蚀的空间(溶洞或土洞),为地下水

收稿日期:2006211216;修回日期:2006212223

),女,硕士,现从事水库诱发地震研作者简介:张丽芬(1981—

究。

　第3期张丽芬,等:我国岩溶塌陷研究综述127

岩溶地面塌陷是盖层土体在各种致塌因素作用下所产生的塌落现象,盖层的性质根据其胶结程度分为岩石和土石两类。岩石指各种坚硬岩石,裂隙发育,具破碎性;土石主要为松散土石,是主要的塌陷盖层。从致塌条件分析,随土的颗粒变粗,其抗塌性能变差,随含砂量的增加,其抗塌性降低,均匀结构的黏

[6]

土具有最好的抗塌性。岩土体的厚度因受岩溶地下水动力作用的大小、可溶岩接受溶蚀的时间长短、区域构造升降运动的缓急等因素控制,随地区的不同其差异较大。一般来说,塌陷大多分布于上覆盖层较薄部位,盖层越厚越不易产生塌陷。213　水动力条件

成塌陷,[7]

改变,。

地下水动力条件的改变,从某种程度上来讲就是使塌陷产生的作用力,即致塌力。这种力主要来自地下水位改变及水流产生的水、气作用力及岩土体的自重。由于水动力条件决定的岩溶洞穴扩展速率和上部岩土体物质转移的速率不同,岩溶塌陷有二种形式:一种是岩溶洞穴发展到一定规模时在重力作用下产生自然冒落,形成岩溶塌陷。岩溶洞穴容纳了塌陷

[8]

体,在我国北方大多数都属于这种类型。另一种是岩溶上部岩土体中薄弱部位在垂直入渗水动力和分界面水平运动水动力综合作用下形成土洞,当土洞发展到一定规模时,自然冒落形成岩溶塌陷,容纳塌陷体的是土洞而不是岩溶洞穴,据我国南方十省岩溶塌陷的资料统计,96117%的岩溶塌陷属于这种类[4,9]型。总之,地下水动力条件的改变是塌陷形成的主要原因;而可溶岩浅部岩溶发育强烈,溶洞发育,第四系土层较薄,结构较疏松,地势较低洼,则是塌陷发生必须具备的条件。只有上述条件同时具备,岩溶塌陷才有可能产生。

扩展而变大。还多产生于浅部隐伏岩溶发育地段,特

[10]

别是开口型岩溶形态发育地区。31112　在地层结构上,塌陷的产生与第四系岩性有关,第四系主要为松散冲积层,易产生塌陷。在第四系岩性大体相同的情况下,塌陷则往往发生在土层厚度较薄的地段。这些地段,由于地下水的潜蚀搬运作用,土层自然应力拱易失去平衡,引起地面塌[7,10,11]陷。31113　,多沿断裂构造,,、径流、排泄的通]

,产生的塌陷规模大且塌陷的延伸方向与构造线方向一致。31114　在地质发展史上,主要出现在浅层岩溶作用强烈的时期。312　随时间的变化规律

塌陷随时间的变化规律主要受塌陷水位变动的

[13]

控制,在抽排水初期,首先塌陷的是漏斗中心部位,因为此时漏斗中心部位的水位变动最大

;之后随地下水降落漏斗的扩展,塌陷范围也扩大,其发展具有向源性。一般自然塌陷多发生在雨季、降雨后期和

[14]

春耕泡田季节,这个时期是地下水强烈变动期。

4　岩溶塌陷成因机制分析

岩溶塌陷按产生的原因,可分为自然塌陷及人为塌陷。按岩溶塌陷成因机制分析,其产生的根本原因是盖层的部分土体受力失稳破坏,塌陷体受到的致塌力超过抗塌力。由于所处的地质环境和引起塌陷的作用不同,对一个岩溶塌陷来说,不可能同时受到上述所有力的作用,因受力状态不同,产生的力学效应不一样,却有不同的成因机制,形成不同的致塌模式,所以岩溶塌陷的形成是多机制的。

如山东省泰安市某塌陷,该塌陷缘于隐伏灰岩岩溶洞穴发育和地下水位下降。尤其是当岩溶水位处于岩溶水含水层顶板附近并上下波动时,灰岩以上第四系松散沉积物由于脱水、真空吸蚀、遭受岩溶水冲刷等作用而发生坍塌,从而产生土洞,并进一步波及地表附近,当土洞以上土体无法承受上覆盖层重量时即形成地面塌陷。

浙江省江山市城区石头山组(C22P1s)灰岩分布广,并构成北东向向斜构造的核部,同方向的压性断裂和北西向张性或扭张性断裂构造也十分发育,为岩

[15]

3　岩溶塌陷的时空分布规律

311　空间分布规律

31111　在地形地貌上,主要发生于丘陵地带或中低

山的山前,岩溶洼地及河谷 …… 此处隐藏：8987字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……