廣州市夏茅村巖溶塌陷的影響因素分析

高楊

【摘 要】廣州市夏茅村位于廣花盆地內(nèi)，地質(zhì)條件復(fù)雜，區(qū)內(nèi)淺部巖溶、土洞發(fā)育。受人類工程活動(dòng)的影響，地下水平衡條件失衡，無法支撐上部土體及外荷載，導(dǎo)致研究區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】巖溶;地面塌陷;成因;廣州市;夏茅村

中圖分類號： P642.25 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）12-0082-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.12.039

【Abstract】Xiamao village of Guangzhou city is located in guanghua basin， the geological condition is complex，the shallow part Karst and earth hole develop in the area.Affected by human engineering activities，the conditions of underground water balance are unbalanced and can not support the upper soil body and external loads，resulting in the occurrence of ground collapse Geological disasters in the research area.

【Key words】Karst;Ground collapse;Cause;Guangzhou City;Xia mao village

可溶性碳酸鹽類巖在地下水的化學(xué)和物理作用下被溶蝕，極易產(chǎn)生溶洞、溶蝕溝槽、巖溶洼地及巖溶漏斗[1]。在自然或人為工程活動(dòng)條件下，由于地下水動(dòng)力條件的改變，隱伏巖溶以及第四系松散覆蓋層中伴生的土洞極易出現(xiàn)頂板坍塌，形成巖溶地面塌陷，造成經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。廣州市巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害主要分布在廣州市西北的廣花盆地隱伏巖溶區(qū)，廣州市夏茅村巖溶塌陷是其中造成較大影響的代表之一[2-3]。夏茅村于2008年12月及2015年9月先后2次共發(fā)生了6次巖溶地面塌陷，形成的塌陷坑分別位于向西街8巷16號、6巷16號、3巷13號、2巷北端及沙園坊7巷6號，陷坑面積一般30～300m2。巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害損毀房屋12幢，數(shù)十處房屋墻壁及地面出現(xiàn)開裂、變形，地面裂縫多呈近東西向，災(zāi)害影響范圍約5000m2，事故幸未造成人員傷亡，直接經(jīng)濟(jì)損失約300萬元[4-5]。本文從氣象、地層、構(gòu)造、水文、巖土、人類活動(dòng)等多方面分析，研究夏茅村溶地面塌陷形成的主要影響因素。

1 內(nèi)在因素

1.1 地層巖石條件

研究區(qū)廣泛分布隱伏的石炭系壺天群灰?guī)r及二疊系下統(tǒng)棲霞組泥灰?guī)r、含燧石灰?guī)r，它們都屬于碳酸鹽巖，厚度較大，分布較廣，純度越高的碳酸鹽巖，越易被地下水溶蝕，形成大大小小的隱伏巖溶、溶洞?；?guī)r、泥灰?guī)r為巖溶的發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。第四系沖積層中的的粘性土，含砂、礫、碎石，既具有一定的粘性，又具有一定的滲透性。越靠近基巖頂面溶洞發(fā)育帶的粉質(zhì)粘土層，越易形成土洞，為土洞的發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，鉆孔中常是土洞與溶洞形影相隨，彼此相連。第四系上部含水砂層分布廣泛，厚度大，為松散巖類孔隙水提供了地下水的儲藏空間，同時(shí)給覆蓋型巖溶裂隙溶洞水提供了豐富的地下水補(bǔ)給資源。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造條件

研究區(qū)自東往西揭露的地層依次為二疊系下統(tǒng)童子巖組（P1t）、孤峰組（P1g），棲霞組（P1q）、上石炭統(tǒng)壺天群（C2ht）、三疊系小坪組（T3x）及下石炭統(tǒng)測水組（C1c），巖層走向北北東，總體傾向南東，巖層傾角約60～70°，構(gòu)成新市向斜的西翼，次級褶皺發(fā)育，地層褶曲變形強(qiáng)烈。除此，研究區(qū)內(nèi)北北東向及近東西斷裂構(gòu)造發(fā)育，縱橫交錯(cuò)分布有十余條之多，斷層破碎帶及影響帶不僅為地下水的運(yùn)移提供了良好通道，而且沿?cái)鄬悠扑閹Щ規(guī)r的巖溶作用強(qiáng)烈，溶洞發(fā)育。

1.3 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)第四系普遍發(fā)育含水砂層，局部地段發(fā)育上、下兩層結(jié)構(gòu)體，厚度約3.5～11.1m，含有豐富的地下水，地下水向基巖垂直下滲補(bǔ)給，為巖溶、土洞的發(fā)育提供了充足的地下水補(bǔ)給水資源。塌陷地段第四系上部為中粗砂含水層，厚度3.2～9.80m，呈近南北向展布，下部為粉質(zhì)粘土，質(zhì)地不均，普遍含有角礫、碎石或砂，厚度12.9～>35.7，構(gòu)造上發(fā)育斷層帶，并因斷層帶的發(fā)育形成一條北北東向巖溶拗槽，該區(qū)域巖溶發(fā)育，亦為巖溶水的一個(gè)良好通道。這一地段是松散巖類孔隙水補(bǔ)給巖溶裂隙溶洞水活躍的地塊，巖溶、土洞發(fā)育。地下水的作用是巖溶、土洞成生的主導(dǎo)因素。研究區(qū)北東向、近東西向斷層發(fā)育，巖石破碎，斷層為地下水提供了良好通道。

1.4 巖土工程條件

研究區(qū)第四系淤泥類土和松散中粗砂、粉細(xì)砂土發(fā)育，厚度變化較大。軟土呈軟塑狀，屬高壓縮性、含水量高、高孔隙比和低強(qiáng)度、低滲透性軟土，工程性質(zhì)極差;松散的砂類土，自然壓密程度低，結(jié)構(gòu)松散，在其上負(fù)載荷或大量地下水波動(dòng)下易流失，軟土被壓實(shí)、固結(jié)將產(chǎn)生地面沉降變形破壞。研究區(qū)隱伏的石炭系壺天群灰?guī)r、二疊系棲霞組泥灰?guī)r屬于碳酸鹽巖。壺天群灰?guī)r厚度大，純度高，斷裂發(fā)育，巖溶發(fā)育程度高。棲霞組泥灰?guī)r含炭質(zhì)、泥質(zhì)較高，純度相對偏低，巖溶發(fā)育程度相對偏弱。土洞多發(fā)育于第四系土體與基巖接觸帶的粉質(zhì)粘土層中，空間標(biāo)高約在-8.60m～-30.64m，洞高約1.50～7.30m，埋藏較深，規(guī)模較大，大小懸殊，呈北北東向串珠狀展布。溶洞呈北北東向串珠狀展布為主，分布空間約在標(biāo)高-5.80m～-24.80m之間，洞高0.15～13.24m，位于基巖面附近，埋藏較淺，規(guī)模大小不一，受北北東向斷裂控制，連通性較好，這些都是發(fā)生巖溶地面塌陷的有利因素。

2 外在因素

2.1 氣象條件

極端氣象條件是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要因素之一。研究區(qū)處于南亞熱帶季風(fēng)型氣候區(qū)，降雨極為豐富，年平均降雨量1612.0～1909mm。據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)降雨對地下水年變化幅度有一定影響，但近年來降雨量屬正常范圍，不至于因降雨而誘發(fā)地面塌陷。因此，氣象水文對地下水水位影響較小，自然因素不會(huì)導(dǎo)致地下水位大幅下降。

2.2 人類工程活動(dòng)

研究區(qū)及周邊建筑物密集，人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為工業(yè)和民用建筑、水利、公路、橋梁、鐵路、煤礦開采及人工取水等。二十世紀(jì)九十年代及以前，市第四煤礦和大朗煤礦地下采煤、開挖和抽排地下水活動(dòng)頻繁，后期關(guān)閉后逐漸減弱。近期，周邊2km內(nèi)有廣花公路、機(jī)場高速、華南快速干線三期等高速公路，白云湖東湖水利建設(shè)，污水排污管道埋設(shè)等市政建設(shè)，村鎮(zhèn)居民生活用水，九十年代以后的居民建筑等都存在挖樁、開挖堅(jiān)井、開挖建基面等不同程度的抽排地下水活動(dòng)。這些人工的抽排水活動(dòng)為地下水的運(yùn)移、第四系松散巖類孔隙水下滲補(bǔ)給巖溶裂隙溶洞水提供了動(dòng)力條件，地下水平衡條件失衡，無法繼續(xù)支撐上部土體及外部荷載。

3 結(jié)論

1）研究區(qū)近十年來降雨量屬正常，氣象條件對研究區(qū)地下水水位影響小，不會(huì)導(dǎo)致研究區(qū)地下水位大幅波動(dòng)，不是導(dǎo)致地面塌陷的主要誘因之一。

2）研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，第四系含水砂層、隱伏巖溶和斷層發(fā)育。受斷層影響，第四系含水砂層、隱伏巖溶在地下水的作用下極易形成溶洞、土洞和地下水通道，使地下水水力聯(lián)系密切，加上人類工程活動(dòng)過程中不合理的大量抽排地下水，地下水平衡條件失衡，無法繼續(xù)支撐上部土體及外部荷載，最終導(dǎo)致地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳彥竹，劉安培，陳思宇，郭龍飛.不同水動(dòng)力條件下碳酸鹽巖溶蝕能力及機(jī)理[J].云南化工，2018（10）：110-111.

[2]劉江龍，劉會(huì)平，吳湘濱.廣州市地面塌陷的形成原因與時(shí)空分布[J].災(zāi)害學(xué)，2007（04）：62-65.

[3]鄭小戰(zhàn)，郭宇，戴建玲，李晶晶，陳小月.廣州市典型巖溶塌陷區(qū)巖溶發(fā)育及影響因素[J].熱帶地理，2014，34（06）：794-803.

[4]廣州市地質(zhì)調(diào)查院.廣州市白云區(qū)石井街夏茅村巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害綜合勘查報(bào)告[R].2009.

[5]石曉龍.廣州市夏茅村巖溶塌陷形成條件與預(yù)防措施[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（21）：64-65.

※基金項(xiàng)目：廣東省廣州市地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查（1：50000）（4111600000015）。

作者簡介：高楊（1991—），男，碩士，主要從事水文工程環(huán)境地質(zhì)相關(guān)工作。