巖溶地面塌陷類型及其發(fā)生、分布規(guī)律

1、1巖溶地面塌陷類型及其發(fā)生、分布規(guī)律近年在一些城市圈內(nèi)的隱伏巖溶分布區(qū)，巖溶地面塌陷時(shí)有發(fā)生。如武漢、廣州、深圳等大城市，由隱伏巖溶造成覆蓋層地面塌陷曾導(dǎo)致居民財(cái)產(chǎn)嚴(yán)重受損，或建筑工程停頓，或堤防受損加固，其經(jīng)濟(jì)損失非常巨大。其中以武漢市最為突出，2000年4月近郊的烽火村出現(xiàn)22個(gè)塌陷坑，造成49棟農(nóng)居樓房易地重建，經(jīng)濟(jì)損失500余萬(wàn)元；2008年4月漢南紗冒鎮(zhèn)鄰近長(zhǎng)江大堤發(fā)生地面塌陷，僅加固堤防就耗資近3000萬(wàn)元；深圳某體育中心，

2、施工過(guò)程中發(fā)生地面塌陷，不但使工程停頓，還增加了大量勘探工作和加固費(fèi)用，總增加投資超過(guò)1000萬(wàn)元。由此可見(jiàn)巖溶地面塌陷的危害之大。巖溶地面塌陷這一不良地質(zhì)現(xiàn)象，似乎是大家都熟知的一種地質(zhì)災(zāi)害。但事實(shí)證明，許多人對(duì)它的實(shí)質(zhì)含義、類型、發(fā)生及分布規(guī)律并不真正了解，甚至存在一些誤區(qū)。比如一遇到地面塌陷就誤認(rèn)為是地下溶洞發(fā)生垮塌，這類塌陷本來(lái)是一種自然的物理地質(zhì)現(xiàn)象，人為活動(dòng)在多數(shù)情況下是誘發(fā)因素，只是在特殊情況下成為主導(dǎo)因素。但在塌陷發(fā)生后

3、，往往是不分青紅皂白地追究人為責(zé)任，而不去深入探討自然規(guī)律。有鑒于此，特作如下闡述。一、定義所謂“巖溶地面塌陷”，是指隱伏在第四紀(jì)覆蓋層下的可溶巖中存在巖溶空洞，且存在與覆蓋層相連的通道。在某些自然因素或人為因素作用下，覆蓋層物質(zhì)沿著巖溶通道漏失到巖溶空洞中，引起覆蓋土體發(fā)生塌陷，導(dǎo)致地面出現(xiàn)塌陷的自然現(xiàn)象。這里要強(qiáng)調(diào)兩層含義，一是“地面塌陷”，二是“覆蓋層土體”塌陷，而非可溶巖溶洞塌陷。二、機(jī)理不同地質(zhì)條件具有不同的塌陷機(jī)理。最早流行

4、的是“潛蝕”機(jī)理。上世紀(jì)80年代出現(xiàn)了“真空吸蝕”機(jī)理。本文提出“潛蝕——液化——漏失”機(jī)理。實(shí)際情況是三種機(jī)理并存，不同地質(zhì)條件下的塌陷符合不同機(jī)理。1、潛蝕機(jī)理3同機(jī)理。其共同特點(diǎn)是，必須具備巖溶空洞及聯(lián)系通道和地下水的運(yùn)動(dòng)，所不同的是覆蓋土層與巖溶的組合性質(zhì)不同和觸發(fā)因素不同。前兩者機(jī)理是以自然因素為基本因素，最后一種則以人為因素為主。三、類型巖溶地面塌陷基本上分為三種類型：一是飽和松散層（粉土、砂、礫石）“漏失”型，即飽和松散層

5、在地下水位變化過(guò)程中發(fā)生潛蝕——液化，直接漏失到巖溶空洞中，造成地面塌陷。此類塌陷規(guī)模大，突發(fā)性強(qiáng)，危害最大。如武漢市漢南紗冒鎮(zhèn)塌陷，最大陷坑160m60m，最深處10m，陷入土方達(dá)15000方；烽火村塌陷22個(gè)陷坑，最大者達(dá)60m50m，深10余米，其中三棟小樓陷入坑中（圖1）。巖溶承壓水位孔隙水位高程（m）201001020201001020高程（m）Z137.5028.50Z229.30Z431.40ZK829.00ZK11N45

6、E11陷坑#5陷坑1陷坑##Q4Q4Q4Q4Q4N1TZ228.5012345671、亞粘土2、粉細(xì)砂3、含礫粘土巖4、粘土巖5、灰?guī)r6、地下水位7、鉆孔編號(hào)及孔深圖1烽火村巖溶地面塌陷地質(zhì)剖面圖二是“土洞塌陷型”，即粘性土（多為Q3Q2老粘性土）在土巖界面上長(zhǎng)期受地下水潛蝕而形成土洞。當(dāng)土洞頂板土層厚度減小到不能自撐時(shí)，受某種觸發(fā)因素（強(qiáng)降雨、抽水或打樁、爆破振動(dòng)或地震）作用產(chǎn)生塌陷。此種塌陷一般規(guī)模不大，地表陷坑直徑為幾米至十幾米，