塌陷形成的基本条件
咸阳彬长矿区采空地面塌陷发育特征及其形成条件
153管理及其他M anagement and other咸阳彬长矿区采空地面塌陷发育特征及其形成条件侯小峰，赵秋鹏，刘博涛（中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队，陕西 西安 710003）摘 要：咸阳彬长矿区地面塌陷地质灾害较发育，地面塌陷主要分布在河谷阶地区和黄土塬区，区内地面塌陷的形态特征主要表现为地面裂缝和次生的滑坡、崩塌。
本文在对区内地质环境论述的基础上，总结了区内地面塌陷的发育特征和演化过程，分析了该区地面塌陷的形成条件。
关键词：地面塌陷；分布特征；形成规律中图分类号：TD325.3 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）20-0153-2收稿日期：2020-10作者简介：侯小峰，男，生于1980年，陕西西安人，高级工程师，研究方向：水文地质、工程地质和环境地质方面。
彬长矿区位于陕西省北部的长武、彬县二县境内，矿区面积约670km 2，可采资源量达69亿吨。
在地貌单元上处于渭北黄土高塬沟壑区，塬区黄土盖层厚度多在250m 左右，但周边沟壑密集，沟坡陡峻，相对高差达200m 左右。
然而矿区黄土覆盖层厚，山地丘陵密集，黄土本身的特性，如湿陷性、大空隙、垂直节理发育、力学强度较低等，造成了这些地区地面塌陷的特殊性。
破坏土地资源，水土流失严重，上访等现象增多，加剧了社会矛盾，给当地人民的生活带来了严重的影响。
本文对彬长矿区因开采导致的地面塌陷进行了现场调查，明确了主要采空区地面塌陷分布的范围、对人们生产生活的影响、发育类型以及影响地面塌陷的因素[1]。
1 区域地质环境1.1 地形地貌彬长矿区属陕北黄土高原与陇东黄土高原结合部的塬梁沟壑区，基本地貌有河谷阶地、黄土塬和黄土梁峁三种。
泾河河谷高程+850m ～+870m，塬面高程+1050m ～+1320m，地形相对高差200m，为残塬梁峁地貌。
1.2 气象水文属典型的暖温带大陆性季风气候，年平均气温11.1℃，年平均降水量538.2mm。
岩溶地面塌陷
（2）跨越法
用于较深大的塌陷坑或土洞。对建筑物地基 而言，可采用梁式基础、拱形结构，或以刚性大 的平板基础跨越、遮盖溶洞，避免塌陷部位，采用整体网 格垫层的措施进行整治。
岩溶地面塌陷形成过程示意图
自然条件下，地下水对岩溶洞隙充填物质和上覆 土层的侵蚀作用也是存在的，丌过这种作用很慢，规 模一般丌大；人为抽采地下水，对岩溶洞隙充填物和 上覆土层的侵蚀搬运作用大大加强，促进了地面塌陷 的发生和发展。
因此，自然条件下产生的岩溶塌陷一般规模小， 发展速度慢，丌会给人类生活带来较大的影响。但在 人类工程活动中产生的岩溶塌陷规模较大，突发性强， 且常出现在人口聚集地区，给地面建筑和人身安全带 来严重威胁，造成地区性的环境地质灾害
• 造成的岩溶塌陷大体形成过程
（1） 抽水、排水，地下水位下降，上覆土层浮力减小， 水流速加快，侵蚀作用加强，松散层底部下落，形 成隐伏土洞 （2）土体崩落、迁移，洞体丌断向上扩展，引起地面 沉降 ( 3 )地下水的侵蚀使隐伏土洞继续扩展，上覆土体的 自重压力逐渐接近洞体的抗压枀限时，地面出现开 裂 ( 4 )上覆土体自重压力超过洞体的抗压枀限地面产生 塌陷
（3）强夯法
在土体厚度较小、地形平坦的情况下，采用 强夯砸实覆盖层的方法消除土洞，提高土层的强 度。
（4）钻孔充气法
随着地下水位的升降，溶洞空腔中的水气压 力产生变化，经常出现气爆或
冲爆塌陷，设置各种岩溶管道的通气调压装 置，破坏真空腔的岩溶封闭条件，平衡其水、气 压力，减少发生冲爆塌陷的机会。
（5）灌注填充法 在溶洞埋藏较深时，通过钻孔灌注水泥砂 浆，填充岩溶孔洞或缝隙、隔断地下水流通道， 达到加固建筑物地基的目的。灌注材料主要是 水泥、碎料（砂、矿渣等） 和速凝剂（水玻 璃、、氧化钙） 等。
崩塌形成条件、形成机制、典型案例
崩塌形成条件、形成机制、典型案例崩塌的形成条件崩塌是在特定⾃然条件下形成的。
地形地貌、地层岩性和地质构造是崩塌的物质基础；降⾬、地下⽔作⽤、振动⼒、风化作⽤以及⼈类活动对崩塌的形成和发展起着重要作⽤。
地形地貌地形地貌主要表现在斜坡坡度上。
从区域地貌条件看、崩塌形成于⼭地、⾼原地区；从局部地形看、崩塌多发⽣在⾼陡斜坡处，如峡⾕陡坡、冲沟岸坡、深切河⾕的凹岸等地带。
崩塌的形成要有适宜的斜坡坡度、⾼度和形态，以及有利于岩⼟体崩落的临空⾯。
这些地形地貌条件对崩塌的形成具有最为直接的作⽤。
崩塌多发⽣于坡度⼤于55°、⾼度⼤于30m、坡⾯凹凸不平的陡峻斜坡上。
据我国西南地区宝成线风州⼯务段辖区57个崩塌落⽯点的统计数据（见下表），有75.4％的崩塌落⽯发⽣在坡度⼤于45°的坡度。
坡度⼩于45°的14次均为落⽯，⽽⽆崩塌，⽽且这14次落⽯的局部坡度亦⼤于45°，个别地⽅还有倒悬情况。
崩塌落⽯与边坡坡度关系的统计（据蒋爵光，1991）地层岩性与岩体结构1.地层岩性岩性对岩质边坡的崩塌具有明显控制作⽤。
⼀般来讲，块状、厚层状的坚硬脆性岩⽯常形成较陡峻的边坡，若构造节理和（或）卸荷裂隙发育且存在临空⾯，则极易形成崩塌。
相反，软弱岩⽯易遭受风化剥蚀，形成的斜坡坡度较缓，发⽣崩塌的机会⼩得多。
沉积岩岩质边坡发⽣崩塌的⼏率与岩⽯的软硬程度密切相关。
若软岩在下、硬岩在上，下部软岩风化剥蚀后，上部坚硬岩体常发⽣⼤规模的倾倒式崩塌；含有软弱结构⾯的厚层坚硬岩⽯组成的斜坡，若软弱结构⾯的倾向与坡向相同，极易发⽣⼤规模的崩塌。
页岩或泥岩组成的边坡极少发⽣崩塌。
岩浆岩⼀般较为坚硬，很少发⽣⼤规模的崩塌。
但当垂直节理（如柱状节理）发育并存在顺坡向的节理或构造破裂⾯时，易产⽣⼤型崩塌；岩脉或岩墙与围岩之间的不规则接触⾯也为崩塌落⽯提供了有利的条件。
变质岩中结构⾯较为发育，常把岩体切割成⼤⼩不等的岩块，所以经常发⽣规模不等的崩塌落⽯。
地质灾害特征及形成条件分析
地质灾害特征及形成条件分析黄土高原地区是我国生态环境最为脆弱的地区之一，自然地理和地质环境背景特殊，区内沟壑纵横，崩塌、滑坡等地质灾害频发。
宁夏盐池县南部地处黄土高原，地质环境条件极为脆弱，是宁夏地质灾害较为严重的地区之一，严重威胁着当地人民群众的生命和财产安全，并阻碍了当地社会经济的发展。
为进一步查明宁夏盐池县地质灾害隐患的发育特征、分布规律及其形成的地质环境条件，保护人民生命财产安全，最大限度地减少地质灾害造成的损失，宁夏地质调查院开展宁夏盐池县地质灾害详细调查工作，为盐池县划分地质灾害易发区和危险区以及减灾防灾提供依据。
１地质环境条件盐池县位于宁夏回族自治区东部、毛乌素沙漠南缘。
属陕、甘、宁、蒙四省（区）交界地带，东邻陕西定边县，南接甘肃环县，北靠内蒙鄂托克前旗，面积约８５５７．７ｋｍ２，辖４乡４镇，全县总人口１６５４７４人。
境内属中温带大陆性气候，年际降水变化大，同一年内降水分布极不均匀，一般多集中在６～９月份，雨季和旱季分明。
盐池县地形复杂，总体呈南部高、北部低，中部高、东西两侧低的特点。
地貌类型主要为低山丘陵、缓坡丘陵和黄土梁峁。
盐池县地层区划属华北地层区，以车道－阿色浪断裂为界，西侧为鄂尔多斯西缘地层分区之桌子山－青龙山地层小区，东侧为鄂尔多斯地层分区之盐池－环县地层小区；境内出露最老地层为中元古界王全口组，奥陶系、三叠系、二叠系、侏罗系仅零星出露，白垩系主要分布在县城东部苏步井－红沟梁－佟记圈－青山一带，新生代地层分布广泛。
地震烈度为Ⅵ－Ⅷ度，地震动峰值加速度为０．０５～０．２０ｇ，最大的一次地震发生在高沙窝镇一带，震级为６．０级。
２地质灾害特征２．１地质灾害发育概况盐池县境内地质灾害较发育，主要有滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡和地面塌陷５种类型，以滑坡、崩塌为主。
境内地质灾害点共计４２６处，其中滑坡２９５处、崩塌９２处、泥石流１９处、不稳定斜坡１７处、地面塌陷３处，分别占地质灾害点总数的６９％、２２％、４％、４％、１％。
施工中塌陷原因及预防措施
施工中塌陷原因及预防措施在施工过程中，天然材料不断被开采，人工挖土，地基挖掘，土方运输等操作频繁进行，这些都会在一定程度上改变原有的土地结构，使土壤变得不够稳定，从而导致施工中发生塌陷事故。
为了避免这种情况发生，必须采取一定的预防措施。
一、施工中塌陷原因
1. 环境因素
环境因素是施工中最直接的原因，环境因素影响了土壤的稳定性，如降雨天气、自然灾害、地形高低、土壤成分等。
2. 施工设备
施工中设备的选择对于施工的稳定性非常重要，如果使用不当的施工设备或设备损坏，就会导致土地不稳定。
3. 施工方式
施工方式是塌陷的主要因素之一，在施工前必须对所建筑物的地质条件进行详细的调查和分析，选择合适的施工方式。
二、预防措施
1. 加强监管
针对施工中的每个过程进行精细化的监管，保证每个阶段操作的规范化与标准化，避免不必要的误操作或疏忽。
2. 合理布局施工设施
合理的设备布局可以有效降低土体影响，减少人工开挖土量与所占土壤面积，同时也能减少车辆的频繁通行。
3. 加强安全教育
加强安全教育，教会工人正确的操作和施工方式，防止疏忽大意或者擅自操作。
4. 合理划分土体减挖规模
在施工之前需要对土体进行详细的勘测，根据实际情况制定出切割线设计，并进行合理的取土方案，减少土体被挖掉的程度。
5. 使用科学技术
随着技术的发展，越来越多的科学技术被应用到了施工中，例如微震监测、激光测量、3D扫描等等，这些科学技术可以有效帮助施工人员确定所处位置的是否合适、土壤是否稳定等问题。
本文简单阐述了施工中塌陷原因及预防措施，针对每一个细分的问题进行管理和指导，实施所述的建议，施工中才能更加安全高效。
地面塌陷现象
地面塌陷现象引言：据统计：截至2012年，中国24省市区都有地面塌陷发生，其中主要分布于辽宁、河北、江西、湖北、湖南、四川、贵州、云南、广东、广西等省区。
一、定义：地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种地质现象。
二、基本类型1.根据形成塌陷的主要原因分为自然塌陷和人为塌陷两大类1)自然塌陷：是地表岩、土体由于自然因素作用，如地震、降雨、自重等，向下陷落而成，如黄土湿陷。
2)人为塌陷：由于人为作用导致的地面塌落。
2.根据塌陷区是否有岩溶发育，分为岩溶地面塌陷和非岩溶地面塌陷1)岩溶地面塌陷：主要发育在陷伏岩溶地区，是由于隐伏岩溶洞隙上方岩、土体在自然或人为因素作用下，产生陷落而形成的地面塌陷。
2)非岩溶地面塌陷：根据塌陷区岩，土体的性质又可分为黄土湿陷、火山熔岩塌陷和冻土塌陷等多种类型。
三、主要特征1.岩溶塌陷：岩溶塌陷的平面形态具有圆形、椭圆形、长条形及不规则形等，主要与下伏岩溶洞隙的开口形状及其上复岩、土体的性质在平面上分布的均一性有关。
其剖面形态具有坛状、井状、漏斗状、碟状及不规则状等，主要与塌层的性质有关。
粘性土层塌陷多呈坛状或井状，砂土层塌陷多具漏斗状，松散土层塌陷常呈碟状，基岩塌陷剖面常呈不规则的梯状。
2.采空塌陷：一般较大，面积一般在几百米以上，大者如湖南杨梅山煤矿塌陷，长2km，宽1km，深12m，塌陷面积达几百万平方米。
3.黄土湿陷：湿性黄土在干燥状态下可以承受一定荷重而变形不大。
当浸水后，土粒间水膜增厚，水溶盐被溶解，土粒联结力显著减弱，从而引起土体结构破坏并产生湿陷。
由于湿陷往往是突然发生的，所以常使建筑物突然发生沉陷，甚至导致建筑物破坏。
四、工程案例（塌陷形成原因、对工程影响、处理方法）案例一：2008年4月广东省平远县石镇洋背村发生岩溶地面塌陷，塌陷造成X036县道砼路面出现两处悬空，公路中断，房屋裂缝，地表坍塌，给公路交通和当地村民带来了不同程度的损失。
为什么会出现凹陷？
为什么会出现凹陷？一、土地沉降土地沉降是导致凹陷的一个重要原因。
在城市建设和开采矿产过程中，地下水资源的过度开采、地下室建设、地铁施工等会造成地下水位下降，导致土地失去了支撑力而发生沉降，最终形成凹陷。
1.地下水过度开采：地下水是维持地下土层稳定的重要因素，当地下水被过度开采时，会导致土壤干燥收缩，失去了支撑力，从而引发土地沉降和凹陷。
2.地下室建设：城市发展过程中，为了扩大建筑面积，常常会建设地下室。
但是地下室建设时挖掘了大量土地，造成地下土层减少，导致上方地表失去了支撑力，最终形成凹陷。
二、地质结构地质结构是凹陷形成的另一个重要原因。
某些地区由于地质构造特殊或者地质构造松散，使得地下土层容易发生变形，导致地表出现凹陷。
1.地质构造特殊：有些地区地质构造特殊，如断裂带、断层带等，这些地质构造上的变化会导致土壤收缩与变形，从而引发地表凹陷。
2.地质构造松散：某些地区地下土层松散，容易发生变形，当地下发生水文地质变化时，土层可能会发生塌陷，导致地表凹陷。
三、人为因素除了上述自然因素外，人为因素也是凹陷形成的重要原因。
人类活动不当会对地下水资源和地质结构造成损害，促使凹陷发生。
1.过度开采地下水资源：在一些地区，人们为了灌溉、工农业生产、城市生活等目的过度开采地下水资源，使得地下水位下降，土地失去了支撑力，从而形成凹陷。
2.随意开挖：有些地区由于随意开挖，破坏了地下土层结构，导致地表凹陷。
特别是一些私自采砂采矿行为，更是造成严重地表凹陷的主要原因之一。
在日常生活中，我们应该加强环境保护意识，合理利用地下水资源，避免随意开挖等不当行为，共同保护我们的家园，减少凹陷事件的发生。
安徽省铜陵某矿山引发塌陷地质灾害成因分析
管理及其他M anagement and other 安徽省铜陵某矿山引发塌陷地质灾害成因分析汪 璐摘要：地面塌陷在很多情况下会对周围的自然资源和项目建设带来极为严重的负面影响，因此要深入分析地质灾害，并采取针对性的防治处理措施。
本文中，以安徽省铜陵某矿山发生的塌陷地质灾害为例，着重探讨塌陷事故的形成原因以及具体应采取的防治措施，以供参考。
关键词：铜陵；水文地质条件；采矿排水；塌陷灾害；成因分析从综合角度来看，塌陷地质灾害通常会对其周边的建筑、工程结构等产生不同程度的影响。
因此，全面提高塌陷地区的防范能力已成为当前社会发展的必然趋势。
在这个过程中，相关政府部门需要从多个方面提高塌陷预防和治理水平，包括灾害原因的深入研究和动态优化等多个层面。
在考虑预防和治理结合的前提下，全面规避塌陷地质灾害的发生也是至关重要的。
1 安徽省铜陵塌陷勘查区概述1.1 地质条件位于铜陵市狮子山区的塌陷区，属于亚热带湿润季风气候区，具有春夏多雨、气候温暖湿润、夏季炎热、秋季干旱、冬季温和等基本特征。
在温度和湿度方面，该区域一直以来秉持着16摄氏度的平均气温和40摄氏度的最高气温作为基本标准，在降水方面，平均降水量约为1375.9毫米，年平均蒸发量可达到1359.8毫米。
降水量呈现明显的周期性特征，相隔6至8年左右就会出现丰水年，而在每年10月至次年2月期间，地下水位往往会不断下降。
在这种情况下，地表泉水流量也会因此而枯竭。
整体上看，该区域地貌条件主要为丘陵平原区，微地貌则包括岗地、低丘、冲积平原等。
1.2 水文地质条件1.2.1 地下水类型首先，勘查区地表结构的岩性为松散岩类，主要表现为可塑状粉质黏土，部分也包含少量碎石土，这种岩性具有较强的渗水性。
其次，碳酸盐盐类裂隙水也是一种地下水类型，其特点在于水量极其丰富，主要分布在灰色、肉红色厚状白云岩和灰岩中，在变质后则呈现为白云质大理岩和中粒大理岩。
这种地下水含水量并不均匀，更容易在岩体接触位置和不整合地面范围内的发育水平较高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
煤矿塌陷应该分为采空区塌陷和岩溶塌陷两种。
采空区塌陷：长期的大规模的开采形成采空区，随着采空区面积不断加大，煤层的顶板（覆岩）失去支撑，顶板岩层随之发生弯曲、断裂、垮落，产生倾斜变形和水平移动。
垮落过程中引发采空区周围的岩体变形、松动、乃至破坏使采空区上覆岩层随之弯曲下沉，覆岩层的这种弯曲到达地面后，形成地表沉陷现象。
这类塌陷可通过调查采矿活动情况和地面迹象预防。
岩溶塌陷：岩溶塌陷（karst breakdown survey）是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。
在矿区通常是由于在岩溶地区抽排地下水造成周边地下水位变化，地下水掏空溶洞充填物形成土洞。
这类塌陷的诱因通常和水位变化有关，如暴雨，或者长时间干旱后的降雨，还有就是地表水的下渗。
这类塌陷预防主要通过物探方法探查土洞。
***地区塌陷灾害发育的基本条件：一是岩溶洞隙和断层发育；二是地表存在一定厚丨$的松散盖层；三是雨水侵蚀和易于改变的岩溶地下水动力条件；四是地下采空区保安矿柱被非法采矿破坏较为严重。
(一)岩溶洞隙发育是产生岩溶塌陷的基础
育，岩溶发育越强烈，其岩溶洞隙的数世和规模就越大，岩层也就较为破碎，有利于岩溶塌陷的形成。
从对岩溶塌陷灾情调查证实，塌陷坑的规模大小与开口洞隙存在着密切的垂向对应关系，洞隙的规模和洞隙平面形态决定塌坑的规模与塌陷区的平面形态,洞隙的开口越大，塌陷的可能性就越大。
(二)松散盖层是塌陷的主体
经对发生的23起塌陷灾害踏勘得知，由黏土、砂、砾石组成的土层是塌陷体的主要组成部分，在水流渗透作用下，松散盖层下部被潜蚀和淘空，土层自重加大，抗塌力减弱，当风化破碎岩层超过荷载时产生塌陷。
(三)地下水活动对岩溶的潜烛作用
地下水活动是岩溶塌陷形成的重要动力因素。
地下水位的变化，使岩土体含水量增大，其潜蚀冲刷和淘空作用促使岩溶洞隙快速发育，黏性土塑性变软，强度降低—在洞隙管道中流动的地下水,其涡流有很强的冲击和掏蚀能力，在洞隙的开口处，上部馥土层被淘蚀逐而形成土洞并不断扩张导致塌陷。
(四）地下采矿活动的影响
万山特区具有数百年的汞矿开采史，因地下采矿爆破震动造成采矿区岩层破碎，部分保安矿柱多年来遭人为破坏，矿洞顶板岩在难以支撑上部重力条件下失稳而引发10余处塌陷..铜仁地区此类塌陷灾害皆为非岩溶性塌陷，属于矿山采空区的采空塌陷。
滑坡：是指斜坡上的岩体由于某种原因在重力的作用下沿着一定的软弱面或软弱带整体向下滑动的现象。
崩塌：是指较陡的斜坡上的岩土体在重力的作用下突然脱离母体崩落、滚动堆积在坡脚的地质现象。
滑坡与崩塌的关系
滑坡和崩塌如同孪生姐妹，甚至有着无法分割的联系。
它们常常相伴而生，产生于相同的地质构造环境中和相同的地层岩性构造条件下，且有着相同的触发因素，容易产生滑坡的地带也是崩塌的易发区。
例如宝成铁路宝鸡?绵阳段，即是滑坡和崩塌多发区。
崩塌可转化为滑坡：一个地方长期不断地发生崩塌，其积累的大量崩塌堆积体在一定条件下可生成滑坡；有时崩塌在运动过程中直接转化为滑坡运动，且这种转化是比较常见。
有时岩土体的重力运动形式介于崩塌式运动和滑坡式运动之间，以至人们无法区别此运动是崩塌还是滑坡。
因此地质科学工作者称此为滑坡式崩塌，或崩塌型滑坡、崩塌、滑坡在一定条件下可互相诱发、互相转化：崩塌体击落在老滑坡体或松散不稳定堆积体上部，在崩塌的重力冲击下，有时可使老滑坡复活或产生新滑坡。
滑坡在向下滑动过程中若地形突然变陡，滑体就会由滑动转为坠落，即滑坡转化为崩塌。
有时，由于滑坡后缘产生了许多裂缝，因而滑坡发生后其高陡的后壁会不断的发生崩塌。
另外，滑坡和崩塌也有着相同的次生灾害和相似的发生前兆。