淺析唐山某地巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害勘查研究

高嘉琳

摘要： 唐山市位于河北省東部，是一座濱?，F(xiàn)代化城市，曾多次發(fā)生滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，給當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了很大的影響。隨著唐山市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，開(kāi)展唐山市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性勘查對(duì)預(yù)測(cè)未來(lái)地質(zhì)災(zāi)害的演化趨勢(shì)，對(duì)該區(qū)的減災(zāi)、防災(zāi)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展均具有重要意義。

關(guān)鍵詞： 地質(zhì)災(zāi)害;勘查;地面塌陷

【中圖分類號(hào)】P642【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1674-3733（2020）12-0005-01

1工作區(qū)概況

唐山市地處燕山南麓山前傾斜平原，地勢(shì)北高南低，北部為丘陵區(qū)，波狀起伏，沖溝發(fā)育;南部地勢(shì)平坦。工作區(qū)均被新生界第四系所覆蓋，鉆探揭露第四系松散沉積層厚度30.3～32.3m，主要巖性為粉質(zhì)粘土、粉、細(xì)砂、卵石等。下伏基巖為奧陶系地層，巖性主要為灰?guī)r等。

2主要地質(zhì)災(zāi)害研究

2.1地質(zhì)災(zāi)害類型及特征

2.1.1地質(zhì)災(zāi)害類型。

根椐國(guó)務(wù)院令第394號(hào)頒布的《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》及國(guó)土資源部國(guó)土資發(fā)[2004]69號(hào)文《關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作的通知》，地質(zhì)災(zāi)害是指包括自然因素或者人為活動(dòng)引發(fā)的危害人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。結(jié)合我省實(shí)際將軟土地基變形、黃土濕陷、砂土液化、膨脹土脹縮、海水入侵作為次要災(zāi)種進(jìn)行評(píng)估[1]。

2.1.2地質(zhì)災(zāi)害特征。

由于巖溶水的超采導(dǎo)致巖溶水位不斷下降，使其對(duì)覆蓋層的托浮力消減，同時(shí)由于巖溶水坡降和流速增大，可沖刷帶走溶洞、溶隙中的松散填充物，并對(duì)覆蓋層底部產(chǎn)生潛蝕和掏空作用，尤其是巖溶水位在基巖面上下波動(dòng)時(shí)最為強(qiáng)烈，在下伏溶洞（隙）開(kāi)口處形成土洞的雛形，土洞不斷向上擴(kuò)展，當(dāng)洞頂上部覆蓋層的自重力超過(guò)土體抗剪強(qiáng)度時(shí)，洞頂垮塌，塌陷形成[2]。

2.1.3唐山市巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害特征。

唐山市中心區(qū)坐落在巖溶淺埋區(qū)，在構(gòu)造作用下巖溶裂隙發(fā)育，受地下水的開(kāi)采影響，上覆第四紀(jì)土體結(jié)構(gòu)遭到不同程度的破壞。相繼出現(xiàn)了影響較大的十中操場(chǎng)塌陷（1979.10.6）、體育中心第二訓(xùn)練館塌陷（1988.6.6）、鳳凰山公園蓮漁池塌陷（1991.9.6）等，給社會(huì)帶來(lái)了一定的負(fù)面影響。據(jù)調(diào)查唐山市的巖溶塌陷主要分布在唐山市路北區(qū)的鳳凰山公園和熱力總公司一帶，分別稱為鳳凰山公園巖溶塌陷群和熱力總公司巖溶塌陷群。

2.2地質(zhì)災(zāi)害勘查結(jié)果。

為進(jìn)一步查明本場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度及空間分布，第四系土層是否存在土洞及潛蝕擾動(dòng)現(xiàn)象等，本次評(píng)估采用高密度地震映像方法，布置4條測(cè)線。測(cè)線1位于文化路西側(cè)，測(cè)線方向自北向南，測(cè)線長(zhǎng)度365m;測(cè)線2位于1號(hào)地塊西部，測(cè)線方向自北向南，測(cè)線長(zhǎng)度170m;測(cè)線3位于2號(hào)地塊東部，測(cè)線方向自北向南，測(cè)線長(zhǎng)度204m;測(cè)線4位于2號(hào)地塊北部，測(cè)線方向自西向東，測(cè)線長(zhǎng)度170m;布置鉆孔2眼，累計(jì)進(jìn)尺103.4m。

2.2.1高密度地震映像勘察成果。

測(cè)線1：有效波時(shí)間范圍在300ms，深度約45m，第77道-87道、第92道-102道、第120道-130道、第168道-182道、第214道-223道均存在同相軸錯(cuò)斷、凌亂等異常;

測(cè)線2：有效波時(shí)間范圍在300ms（深度約45m）以上，第11道-23道、第40道-53道、第64道-72道、第88道-102道、第119道-130道均存在同相軸錯(cuò)斷、凌亂等異常;

測(cè)線3：有效波時(shí)間范圍在300ms（深度約45m）以上，第21道-30道、第49道-62道、第85道-94道、第115道-126道、第140道-159道均存在同相軸錯(cuò)斷、凌亂等異常;

測(cè)線4：有效波時(shí)間范圍在300ms（深度約45m）以上，第8道-18道、第69道-113道、第123道-137道均存在同相軸錯(cuò)斷、凌亂等異常。

以上均推測(cè)此處為溶洞或裂隙。

2.2.2鉆探驗(yàn)證成果。

為驗(yàn)證物探成果，在測(cè)線1、測(cè)線2異常點(diǎn)處布置鉆孔2眼：ZK1鉆孔揭露巖芯溶孔、溶隙發(fā)育，在41.1-42.0m處發(fā)育溶洞，洞高0.9m，以卵石及粘性土充填，結(jié)構(gòu)松散，易坍塌，鉆進(jìn)過(guò)程中漏水嚴(yán)重。鉆至53.1m時(shí)孔壁掉塊，發(fā)生卡鉆事故，停鉆。

ZK2鉆孔揭露巖芯溶孔、溶隙發(fā)育，31.8-32.7m處溶洞發(fā)育，洞高0.9m，以棕紅色粘性土充填，可塑狀態(tài)，膠結(jié)性差;38.6-39.3m處溶洞發(fā)育，洞高0.7m，以卵石充填，結(jié)構(gòu)松散，易坍塌，鉆進(jìn)過(guò)程中漏水嚴(yán)重，鉆至50.3m時(shí)孔壁掉塊，發(fā)生卡鉆事故，停鉆。

2.3結(jié)論。

本次投入的高密度地震映像勘察共解譯出巖溶發(fā)育異常18處，鉆探驗(yàn)證結(jié)果表明：物探異常處巖溶發(fā)育，其發(fā)育部位與物探推測(cè)基本一致，綜合判定為本工作區(qū)巖溶發(fā)育強(qiáng)烈。下面就主要影響因素探討工作區(qū)發(fā)生巖溶塌陷的可能性及其危害程度：

（1）工作區(qū)位于陡河斷裂與唐山斷裂之間的隆起地帶，受多期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的反復(fù)作用，使這一地帶上的斷層和節(jié)理構(gòu)造十分發(fā)育，有利于地下水循環(huán)和巖溶發(fā)育。

（2）根據(jù)物探及鉆孔資料，評(píng)估區(qū)下部碳酸鹽巖裂隙發(fā)育，基巖面以下存在多處溶洞，卵、礫石、粘性土填充，說(shuō)明基巖頂面存在開(kāi)口型溶洞。

（3）第四系覆蓋層為土～砂相間多層結(jié)構(gòu)，厚度30.3～32.3m，第四系細(xì)砂、卵石含水層下部與基巖接觸部位粉質(zhì)粘土層厚度較?。?.4～1.7m），局部可能缺失，構(gòu)不成穩(wěn)定隔水層，極易在該層形成潛蝕擾動(dòng)。

（4）地下水活動(dòng)對(duì)塌陷產(chǎn)生的作用主要是滲透潛蝕作用，雙層水頭差較大，越有利于孔隙水越流下滲。根據(jù)本場(chǎng)地鉆孔揭露，工作區(qū)第四系厚度約30.3～32.3m，屬雙層含水介質(zhì)分布地段。工作區(qū)第四系松散巖類孔隙水水位埋深22.5～23.5m;巖溶水水位埋深47.0m，位于基巖面以下14.7m～16.7m，構(gòu)成了“雙層”結(jié)構(gòu);第四系松散巖類孔隙水與基巖裂隙水水頭差23.5m～24.5m?；鶐r頂部的粉質(zhì)粘土隔水層厚度較小，可能存在天窗，第四系孔隙水很易直接補(bǔ)給下部碳酸鹽巖巖溶裂隙水，滲透潛蝕、搬運(yùn)作用強(qiáng)烈。

（5）該區(qū)域巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，一旦發(fā)生塌陷，會(huì)造成重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，危害性極大。

3結(jié)束語(yǔ)

本次工作采用淺層地震勘查可溶巖分布區(qū)下伏基巖的溶洞及第四系土洞發(fā)育位置進(jìn)行初步確定;通過(guò)鉆探手段對(duì)可溶巖分布區(qū)的下伏基巖巖溶發(fā)育程度、基巖裂隙發(fā)育情況及第四系土體的潛蝕、擾動(dòng)情況進(jìn)行查明;同時(shí)兼顧全區(qū)，初步查明區(qū)內(nèi)巖土層工程地質(zhì)性質(zhì)，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件。為該區(qū)地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)，以期為巖溶塌陷的預(yù)防、防災(zāi)減災(zāi)及城市建設(shè)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]劉志剛.2008年度河北省地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估與礦山環(huán)境恢復(fù)治理技術(shù)培訓(xùn)材料（上冊(cè)）[M].河北省國(guó)土資源廳，2008.12，179，216.

[2]趙宗壯.河北省唐山市巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治前期報(bào)告[R].河北省地礦局第四水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，1994.5，20～22，59-68.