岩溶塌陷地质灾害的评估及防治措施

岩溶塌陷地质灾害的评估及防治措施
摘要：通过对岩溶塌陷区地质灾害发生的评估，分析岩溶塌陷形成的机理，提出针对性的岩溶塌陷勘查手段及预报措施，达到减灾防灾的目的
关键词：地质灾害；岩溶塌陷；灾情预测；防治措施
一、前言
地质灾害是由不良的地质作用引发的事件，可能造成重大人员伤亡、重大经济损失和环境改变。

随着国民经济的飞速发展，工程地质作用对人类生存环境及工程环境本身的影响与致灾性越来越明显。

地质灾害的发育分布及其危害程度与地质环境背景条件(包括地形地貌、地质构造格局和新构造运动的强度与方式，岩土体工程地质类型、水文地质条件等)、气象水文及植被条件，人类经济工程活动及其强度等有着极为密切的关系。

自然因素和人为因素都可能引起地表塌陷，例如地下空间开挖活动、矿产资源开发、地下工程施工、古溶洞、隐蔽工程、含水层中地下水流失、地层液化、建筑物自重、冲积层中含水量变化、化学物侵蚀作用、地壳移动、古窑老采区、地层滑移、地下水超量开采、陷落柱及淤泥地带等因素。

由于特殊的地质演化过程，岩溶地区相对于其他地区往往更频繁地发生地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，其中地质灾害最多表现形式为岩溶地面塌陷。

二、岩溶塌陷的概念及产生原因
岩溶地面塌陷是指覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体，在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏，其结果多形成圆锥形塌陷坑。

岩溶地面塌陷是地面变形破坏的主要类型，多发生于碳酸盐岩、钙质碎屑岩和盐岩等可溶性岩石分布地区。

激发塌陷活动的直接诱因除降雨、洪水、干旱、地震等自然因素外，往往与抽水、排水、蓄水和其他工程活动等人为因素密切相关，而后者往往规模大、突发性强、危害也就大。

岩溶地面塌陷发现于碳酸盐岩分布区，其形成受到环境和人类活动的双重影响。

1. 可溶岩及岩溶发育程度
可溶岩是由岩溶地面塌陷形成的物质基础，而岩溶洞穴的存在则为地面塌陷提供了必要的空间条件。

大量塌陷事件表明，塌陷主要发生在覆盖型岩溶和裸露型岩溶分布区，部分发育在埋藏型岩溶分布区。

溶穴的发育和分布受岩溶发育条件的制约，一般主要沿构造断裂破碎带、
褶皱轴部张裂隙发育带、质纯层厚的可溶岩分布地段、与非可溶岩接触地带分布。

一般情况下，岩溶越发育，溶穴的开启性越好，洞穴的规模越大，则岩溶地面塌陷也越严重。

2. 覆盖层厚度、结构和性质
松散破碎的盖层是塌陷体的主要组成部分，由基岩构造成的塌陷体在重力作用下沿溶洞、管道顶板陷落而成的塌陷为基岩塌陷。

塌陷体物质主要为第四系松散沉积物所形成的塌陷叫土层塌陷。

据南方十省区统计，土层塌陷占塌陷总数的96.7%。

3. 地下水运动
地下水运动是塌陷产生的动力条件——主要动力。

地下水的流动及其水动力条件的改变是岩溶塌陷形成的最重要动力因素，地下水径流集中和强烈的地带，最易产生塌陷，这些地带有：
（1）岩溶地下水的主径流带；
（2）岩溶地下水的（集中）排泄带；
（3）地下水位埋藏浅、变幅大的地带（地段）；
（4）地下水位在基岩面上下频繁波动的地段；
（5）双层（上为孔隙、下为岩溶）含水介质分布的地段，或地下水位急剧变化的地段；
（6）地下水与地表水转移密切的地段。

地下水位急剧变化带是塌陷产生的敏感区，水动力条件的改变是产生塌陷的主要触发因素。

水动力条件发生急剧变化的原因主要有降雨、水库蓄水、井下充水、灌溉渗漏、严重干旱、矿井排水、强烈抽水等。

此外，地震、附加荷载、人为排放的酸碱废液对可溶岩的强烈溶蚀等均可诱发岩溶地面塌陷。

三、岩溶塌陷勘查及预报
（一）勘查工作内容的一般要求
(1) 查明岩溶塌陷的发育现状、历史过程及其危害性。

(2) 确定岩溶塌陷的成因、类型、形成条件和地质模式，研究其分布规律。

(3) 确定岩溶塌陷发育的动力因素，研究其动态特征及其与塌陷的相关关系。

(4) 确定岩镕塌陷的机制及其临界条件。

(5) 研究岩溶塌陷综合评价预测和信息管理系统，评价其稳定性。

(6) 确定岩溶榻陷的前兆现象与监测预报方法，研究预警措施。

(7) 研究岩溶塌陷的防治工程方案和措施。

（二）勘查区岩溶环境调查研究
目的是了解勘查区所处的岩溶工程地质环境的特征及其组成要素的分布规律，以保证勘查工作的质量。

调查研究方法主要是综合分析研究已有助各种资料，必要时进行补充的路线调查。

调查研究范围以达到上述目的为原则，一般应包括一个完整的水文地质单元。

调查研究的主要内：
1. 地形地貌
调查研究山川形态与走势，地形切割起伏特征，地表水文网的配置格局，夷平面和阶地的发育特征和分布高程，地貌成因类型与形态特征。

着重调查岩溶地貌形态的成因类型和形态组合类型及其分布。

2. 气象与水文
(1) 气象要素中着重调查降水特征，包括多年长周期丰、贫水年变化特征，多年平均降水量，年降水量分布特征，单次最大降水量及持续时间，最大降水强度(以小时计)等。

(2) 水文要素包括地表汇流面积，径流特征，河、湖及其它地表水体(包括季节性淹没的洼地)的流量和水位动态，包括最高洪水位和最低估水位及出现日期和持续时间，汛期洪水频率及变幅等。

3．地层
调查研究组成地质环境的地层层序及时代、成因类型、岩性岩相特征与接触关系及其工程地质特征。

其中，侧重对碳酸盐岩及其它可溶岩和第四系松散沉积物的调查研究，
(1) 对碳酸盐岩及其它可溶岩，调杏研究其岩石成分和结构构造，非可溶岩夹层的岩性、厚度与分布，划分岩溶层组类型。

(2) 对第四系松散沉积物，调查研究其岩性结构、沉积年代和成因类型及其厚度与分布。

注意调查红粘土、软土及其它特殊土类的岩性成分、结构、厚度及埋藏分布条件。

4．地质构造
调查研究区域构造格架与构造线方向，主要构造的形态特征、产状、性质、规模与分布，其形成时期与组合关系。

着重调查断裂构造、其规模、产状、力学性质、组合与交切关系，以及破碎带的性状与特征。

5．新构造运动与地震
(1) 调查研究新构造运动的性质与特征。

根据地震活动性、地形变特征、地貌差异及水热活动等迹象判定活动性断裂，注意调查其产状规模和破碎带特征，切割的最新地层及最新充填情况，判明其活动时期、活动特点及强度。

着重调查构造现今活动迹象，根据地形变资料，分析现今活动特征。

(2) 搜集历史地震资料，了解震中位置与震级，分析评价地震活动水平。

6．岩溶发育特征
(1) 调查研究岩溶的形态、规模、组合特征及其分布，统计分析不同条件下岩溶发育密度。

分析研究岩溶发育与岩溶层组类型、构造、地貌及地下水动力条件的关系，了解岩溶发育与分布规律。

(2) 以岩溶层组类型及岩溶地貌特征为基础，结合地表岩溶形态、岩溶率及蓄水性等指标，评价岩溶的发育程度，一般可划分为强、中、弱三级。

(3) 对覆盖岩溶区、着重调查研究浅层岩溶洞隙的发育特征，包括其形态、规模、组合特征、连通情况及充填状况，分析研究强岩溶发育带在平面上的分布和剖面上的发育深度。

注意调查研究隐伏于松散覆盖层之下的岩溶形态及其分布特征．如漏斗、洼地、槽谷等，分析研究其与浅层岩溶发育的关系
7．岩溶水文地质条件
(1) 调查研究岩溶地下水的类型及其特征。