廣西玉林某場地巖溶塌陷形成機(jī)理研究

何娜

摘? 要：通過地面調(diào)查查明了某場地巖溶塌陷的形成條件，進(jìn)而探討其形成機(jī)理。所得結(jié)論準(zhǔn)確可靠，對于該類巖溶塌陷的防治具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：巖溶;塌陷;機(jī)理;措施

中圖分類號：P642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）05-0055-02

Abstract： Through the ground investigation， the formation conditions of karst collapse in a site are found out， and its formation mechanism is discussed. The conclusion is accurate and reliable， which has a certain guiding significance for the prevention and control of this kind of karst collapse.

Keywords： karst; collapse; mechanism; measures

1 巖溶塌陷概況

研究場地共發(fā)生了3次巖溶塌陷，形成T1、T2、T3等3個(gè)塌陷坑（見圖1），其中T1塌陷坑大致呈長方形，長軸方向68°，長11.0m、寬8.0m、深2.2m、坑口面積約88m2，單坑規(guī)模等級為中型，坑中有積水，水深0.2m;在塌陷坑南東側(cè)1～3m范圍內(nèi)的地面出現(xiàn)弧形裂縫，裂縫寬1～5cm不等，塌陷坑一側(cè)地面下錯(cuò)了0.5～3cm;坑內(nèi)未見有基巖，塌陷坑北側(cè)邊壁緊貼教工宿舍樓基礎(chǔ);塌陷造成宿舍樓的化糞池全部陷入塌陷坑中，宿舍樓西側(cè)2個(gè)單元的露臺地面下沉，圍欄彎曲、開裂變形。T2塌陷坑大致呈圓形，直徑約3m、坑口面積約3.2m2、深約2.5m，單坑規(guī)模等級為小型;坑中無基巖及地下水出露。T3塌陷坑大致呈圓柱形，坑口直徑6.0m、面積約9.5m2，可測深度4.3m，坑中未見基巖露頭，但有地下水出露，水位埋深1.0m，坑中水渾濁，塌陷坑周圍地面無明顯下沉、開裂現(xiàn)象，但北側(cè)綜合樓墻體接近地面處出現(xiàn)了1道細(xì)微的水平裂隙。

目前，T1、T3塌陷坑已經(jīng)多次擴(kuò)大、變深，旁邊的教工宿舍樓、綜合樓墻體開裂或地基下沉現(xiàn)象逐漸加劇，這說明該塌陷群尚處于發(fā)展期。

2 場地地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 氣象、水文

研究場地位于地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，光熱豐富，雨量充沛，降雨多集中在4～9月，雨熱同季，氣候溫和。多年平均降雨量1569mm，最大月降雨量772.5mm，最小月降雨0mm。

2.2 地形地貌

場地位于玉林巖溶盆地東南部邊緣，地貌類型為河流階地。

2.3 地層巖性

場地屬于第四系覆蓋型巖溶區(qū)，地表覆蓋層為第四系全新統(tǒng)沖洪積層黏土、粉質(zhì)黏土，厚5～6m，呈可塑～軟塑狀，下伏基巖為厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。

根據(jù)區(qū)域資料，該地區(qū)的灰?guī)r淺部巖溶中等～強(qiáng)發(fā)育，基巖面附近發(fā)育有溶洞、溶槽、溶孔和溶蝕裂隙等巖溶形態(tài)，溶洞洞高0.8～3.5m、頂板厚0.5～1.0m、洞頂埋深5.0～13.5m，鉆孔遇洞率22.2%、平均線巖溶率7.3%。

2.4 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及地震

博白～梧州區(qū)域性深斷裂帶從塌陷分布區(qū)西側(cè)邊緣通過，受其影響，場地區(qū)域性構(gòu)造線方向以北東～南西向?yàn)橹?，由于塌陷分布區(qū)均為第四系沖洪積層所覆蓋，地表無斷裂構(gòu)造特征不明顯。

巖溶塌陷區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.1g，地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期為0.35S。該區(qū)域地震基本烈度為7度，屬區(qū)域地殼次不穩(wěn)定區(qū)。

3 巖溶塌陷形成機(jī)理分析

（1）場地一帶屬覆蓋型巖溶區(qū)，上覆第四系沖洪積層松軟、飽和，下伏碳酸鹽巖溶強(qiáng)發(fā)育，局部發(fā)育有溶洞、溶槽、溶蝕裂隙等巖溶空腔。在地下水流長期侵蝕作用下，易被水流潛蝕帶走而在土層中形成土洞（見圖2）。

（2）特殊的構(gòu)造部位上。場地處于博白～梧州深斷裂帶邊緣。有關(guān)資料表明，博白～梧州深斷裂帶近期仍有活動(dòng)，受斷裂破碎帶導(dǎo)水作用影響，區(qū)內(nèi)巖溶基本上沿?cái)嗔褞С时睎|～南西向發(fā)育。巖溶水流向集中、水交替頻繁，因而容易在基巖面附近形成土洞和淺層溶洞。

（3）場地及附近村莊都鉆（深）井集中開采地下水作為生產(chǎn)、生活用水，抽水水位降深多在15～30m，地下水開采強(qiáng)度約為2000m3/（d·km2）。長期大規(guī)模開采地下水造成區(qū)內(nèi)地下水位陡漲陡落，地下水水力坡度陡增、地下水流速加快，容易帶走松散土粒及淺層溶洞中的充填物而在較短時(shí)間內(nèi)即可在土體松散、軟弱等薄弱部位形成土洞或淺層巖溶空洞。另外當(dāng)水位快速下降時(shí)，還會在洞腔形成真空，在真空負(fù)壓的“吸蝕掏空”作用下，洞頂土體容易陷落而產(chǎn)生巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。

（4）近期干旱少雨，大氣降雨補(bǔ)給地下水明顯不足，造成深井抽水影響范圍、程度明顯加大。另外，由于近期干旱少雨，地表土體多已龜裂，力學(xué)強(qiáng)度降低，在重力的作用下，易發(fā)生塌陷。

（5）地面加載，卡車及施工車輛對地面加載，改變了土洞或淺層溶洞洞頂土體的穩(wěn)定狀態(tài)。

4 防治建議

（1）為避免災(zāi)害造成人員傷亡，臨近住戶應(yīng)立即臨時(shí)搬遷避讓，災(zāi)害未治理穩(wěn)定前不應(yīng)回遷。（2）繼續(xù)開展巡視監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)地面開裂、凹陷下沉、震動(dòng)等異常情況時(shí)要立即組織受威脅人員撤離危險(xiǎn)區(qū)。（3）加強(qiáng)對群眾的地質(zhì)災(zāi)害防治知識宣傳培訓(xùn)工作。（4）鑒于該區(qū)屬于覆蓋型巖溶區(qū)，地下水位大幅頻繁、劇烈波動(dòng)容易加速土洞形成，進(jìn)入引發(fā)巖溶地面塌陷。因此在本地區(qū)及附近開采地下水時(shí)應(yīng)以小流量連續(xù)開采的方式進(jìn)行，防止地下水位大幅或頻繁快速升降;在本地區(qū)不宜開展大藥量爆破、重型沖孔樁施工、強(qiáng)夯等產(chǎn)生劇烈震動(dòng)的工程活動(dòng)。在本地區(qū)開展涉及到巖溶的工程必須進(jìn)行專門的巖溶勘察工作;涉及到地下水的工程則必須開展專門的水文地質(zhì)勘察工作。（5）鑒于本地區(qū)屬于第四系覆蓋型巖溶區(qū)，具備發(fā)生巖溶地面塌陷的基本條件，為避免災(zāi)害對工程建設(shè)造成危害，建議以后在本地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)前，應(yīng)開展建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估、巖土工程地質(zhì)勘察等基礎(chǔ)性地質(zhì)工作，并按評估、勘察報(bào)告做好巖溶地基、軟弱地基處理工作。（6）采用有針對性地采取相應(yīng)的防治措施進(jìn)行治理，如壓漿硬化、灌漿充填、人工揭露洞頂然后回填等。

5 結(jié)束語

巖溶塌陷是在多個(gè)因素下共同作用形成的，其影響因素主要有地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、人類工程活動(dòng)等，鑒于該巖溶塌陷的變形破壞特征和穩(wěn)定性現(xiàn)狀，提出灌漿回填等治理建議。

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