巖溶地面塌陷區(qū)地質(zhì)災害治理方法研究

席亞龍

福建省第八地質(zhì)大隊

1 前言

巖溶地面出現(xiàn)塌陷的情況，通常會在碳酸鹽地區(qū)或者鈣質(zhì)碎屑巖這類可溶性巖石分布區(qū)域出現(xiàn)。導致巖溶地面出現(xiàn)塌陷災害情況的原因具有多面性，在眾多的原因當中，大幅度降雨、干旱等自然因素會產(chǎn)生直接影響。而間接的影響因素則是人為活動干預，例如人類對該區(qū)域抽排水、深層開采等，破壞了地下飽和生態(tài)水。人為因素造成塌陷災害具有突發(fā)性，帶來的破壞性也很大。所以，應當盡快對巖溶塌陷地質(zhì)展開災害治理工作。

2 龍巖地區(qū)巖溶地面塌陷區(qū)地質(zhì)災害成因概述

針對龍巖地區(qū)地質(zhì)災害形式進行分析，可以知道基礎因素的表現(xiàn)形式，通常為地質(zhì)構(gòu)造、巖土體或者地勢地貌等。這些因素的形成是因為其特殊的地理環(huán)境造成的。造成地質(zhì)災害的動態(tài)因素通常是人造工程或者降雨等因素。而地質(zhì)災害的發(fā)生頻率，與降雨有著密不可分的關(guān)系。且地質(zhì)環(huán)境是直接的影響背景，影響地質(zhì)災害的群發(fā)程度。

本文第一部分主要針對龍巖地區(qū)發(fā)生的土質(zhì)松動為例，以此展開關(guān)于龍巖地域出現(xiàn)地質(zhì)災害情況的探究。在針對將特殊斜坡圖層表層表面作為生長環(huán)境的植物來說，這里的形態(tài)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、層面和節(jié)理等因素，都會影響到地下水的時空變化和分布情況。如果出現(xiàn)強烈的降雨天氣，雨水量超過了坡面覆蓋物的下滲接受能力。那么這些沒有滲入的雨水便會導致坡面出現(xiàn)水土流失的現(xiàn)象，對坡面帶來了明顯的沖擊影響。由于降雨情況會直接影響到坡面，一旦土體處于飽和狀態(tài)，下層結(jié)構(gòu)為不透水時[2]，一些水資源會沿著坡向流動，逐漸形成淺層流的情況。如果斜坡土質(zhì)發(fā)育不連貫，連續(xù)的降雨將會影響土質(zhì)的正常結(jié)構(gòu)，導致土質(zhì)下陷，進而發(fā)生地面塌陷等情況，如圖1。

此塌陷所在的地表巖溶發(fā)育區(qū)為順層狀“開口”型半充填溶洞，在地表水、地下水的長期作用下造成自然塌陷。

3 巖溶地面塌陷地質(zhì)災害現(xiàn)狀

由于各個地區(qū)的地質(zhì)條件和影響因素都出現(xiàn)明顯的區(qū)別，所以巖溶地面出現(xiàn)塌陷的地質(zhì)變化狀態(tài)也很多。實際類型比較多，像深坑、旋渦，產(chǎn)生巖溶漏斗等情況。而處于下坡地帶還會發(fā)生滑坡、泥石流以及崩塌等不良事件。此種情況下，存在的地質(zhì)災害包括建筑物倒塌、道路等正常建筑結(jié)構(gòu)，對周圍的建筑物、人類生命財產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生十分嚴重的影響。根據(jù)我國南北地區(qū)的地質(zhì)條件、氣象水文等特點，對地質(zhì)災害進行分析發(fā)現(xiàn)，巖溶地面塌陷產(chǎn)生的地質(zhì)災害類型多種多樣。

3.1 我國北方區(qū)域

國內(nèi)部分北方地區(qū)出現(xiàn)巖溶地面塌陷情況的區(qū)域，主要集中在長江以北的地區(qū)。這個地區(qū)的巖溶地質(zhì)會受到古代巖溶系統(tǒng)的影響，目前的巖溶多數(shù)為溶蝕。如果根據(jù)巖溶地區(qū)的實際分布情況來劃分，則以山東泰安、萊蕪以及遼寧南部地區(qū)為主。

3.2 我國南方區(qū)域

長江以南地區(qū)氣候宜人，長時間維持在溫熱濕潤的氣候，并且區(qū)域分布的碳酸鹽較多，這樣的環(huán)境為植被生長帶來有利條件。這個地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造主要為連接緊密的褶皺和斷塊。所以，當代巖溶呈現(xiàn)良好狀態(tài)，并且呈現(xiàn)出區(qū)域性發(fā)展的情況。展現(xiàn)出區(qū)域性巖溶管網(wǎng)情況。當前，我國主要以貴州某地區(qū)作為典型的巖溶集中發(fā)育區(qū)域，其也是當前最容易發(fā)生巖溶坍塌的地區(qū)。

3.3 礦山采空區(qū)域塌陷情況

礦山采空區(qū)域存在的地面塌陷情況，其是當代社會發(fā)展過程中，一個十分重要的地面塌陷形式。由于社會經(jīng)濟情況的發(fā)展，導致礦山開采情況愈發(fā)嚴峻，使得各類工程項目出現(xiàn)了區(qū)域性地面塌陷的情況。在當前的情況下，國內(nèi)礦山采空情況覆蓋范圍比較寬廣，涉及我國二十多個省市。并且在塌陷地質(zhì)災害的處理和治理過程當中，需要對礦山采空區(qū)域出現(xiàn)的地質(zhì)災害給予充足的關(guān)注，針對具體情況選擇合適的災害方式手段。

4 巖溶地面塌陷的地質(zhì)災害成因

4.1 巖溶地面塌陷區(qū)域的巖土內(nèi)部條件影響

導致巖溶地面塌陷區(qū)域發(fā)生多種地質(zhì)災害的主要原因的土地受力問題。因為一些地區(qū)存在地下洞穴，導致土地承受力下降，進而致使出現(xiàn)地面塌陷。出現(xiàn)地下洞穴的因素可以從兩點來闡述：第一，在自然地質(zhì)作用下造成的天然土洞和溶洞；第二，人為挖掘過程中，產(chǎn)生的空洞，像修建隧道、鐵路等道路產(chǎn)生的地下通道等。

地下圍巖等問題，因為地下洞穴在受力情況方面與當前建筑梁體的受力情況相同，是由地下洞穴頂板承受著上方給予的壓力。一旦頂板無法支撐，將會出現(xiàn)地面塌陷的情況[4]。

4.2 巖溶地面塌陷外部條件

首先，巖溶地面受到外界降雨因素的影響。地質(zhì)災害與降雨具有直接的聯(lián)系，在出現(xiàn)長時間的降雨情況或者惡劣強降雨天氣的時候，會沖擊巖溶地面塌陷地域，造成不良后果。若是雨水帶來了強烈的沖擊力，將會直接影響到地下水飽和程度，令巖土層內(nèi)部條件發(fā)生變化。例如，強烈的降雨水帶來大量的水分，這些水分會通過地表進入到土體內(nèi)，因此土體內(nèi)孔隙水會逐漸增多趨于飽和，進而超出飽和狀態(tài)。在這樣的情況下，土體的重量便會隨之增加，降低了土地的黏聚力，使得洞穴上方的部分土地出現(xiàn)脫落。脫落范圍一旦擴大，便會出現(xiàn)塌陷情況。

其次，地下水的主要來源為河流水文。當出現(xiàn)巖溶地面塌陷的時候，通常會有一定量的地下水。如果塌陷地區(qū)附近擁有很多河湖水等水源，會造成外來水量過多的情況。這些水源進入到地下水位中，拉升了巖溶內(nèi)原有的地下水位，增加了上覆蓋層土體產(chǎn)生正壓力作用，這樣可以為上層土體給予支撐力。如果之后出現(xiàn)了水位下降的情況，洞穴內(nèi)的上覆蓋層土體缺乏充足的浮托支撐力，便會形成洪水塌陷的情況。

4.3 其他災害對巖溶地面影響

在地球各個大陸板塊出現(xiàn)擠壓碰撞的時候，地殼會通過地震的方式釋放內(nèi)部能力，產(chǎn)生強烈的震動。在這樣的情況下，板塊邊緣會出現(xiàn)錯位和破裂。所以在出現(xiàn)地震的時候，往往會引發(fā)土地出現(xiàn)錯位和塌陷。地震帶來的力量也會令巖溶地面塌陷區(qū)域的洞隙增大，最終導致巖層破裂，造成一系列的地質(zhì)災害情況。

4.4 人類活動對巖溶地面的影響

在當前的時代背景之下，人類的活動范圍越來越大。而人類在活動的時候，通常將地面作為主要場所。例如交通道路建設、房屋建設、水庫建設等，這些工程項目較為龐大，需要進行挖掘措施，有的時候挖掘深度會達到地下水位附近。在進行深度挖掘的時候，如果到達了地下水位，那么便會通過強力抽排水來打破原本的地下水平衡。打破地下水平衡狀態(tài)，會造成土體缺乏足夠的浮托力，這樣便會造成嚴重的地面塌陷。

5 巖溶地面塌陷區(qū)域地質(zhì)災害治理措施

5.1 預防措施

地質(zhì)災害具有一定的延伸性質(zhì)，巖溶地面（如圖1 所示）塌陷引起的地質(zhì)災害，諸多情況下均屬于二次災害。因此，對地質(zhì)災害進行治理的過程中，通過加強巖溶地面塌陷的防治，可以減少發(fā)生塌陷的可能性。

圖1 巖溶地面圖

對巖溶地區(qū)地質(zhì)災害進行預防的措施包括以下幾種：（1）清除填堵：對較淺地區(qū)進行加固措施，避免后期由于水文氣象或者人為活動，對其產(chǎn)生影響，進而出現(xiàn)突然的滑坡、泥石流等情況。清除填堵主要是在塌陷地區(qū)填入石塊、碎石等物質(zhì)，并形成一種天然的過濾層，在過濾層上覆蓋黏土加固土體，以此增加塌陷地區(qū)的承載能力。（2）跨越法：常用于面積較大的塌陷地區(qū)，像建筑施工過程中，可以使用該技術(shù)對塌陷地區(qū)進行梁式基礎、拱形結(jié)構(gòu)的施工，以此避開溶洞，降低社會經(jīng)濟損失。（3）鉆孔充氣：常針對地下水位升降產(chǎn)生塌陷，通鉆孔充氣的方法，可以調(diào)節(jié)氣壓，進而改善巖溶的封閉條件，以此平衡壓力，降低塌陷產(chǎn)生的氣爆。（4）灌注填充：若巖溶塌陷地區(qū)較深時，可以選用此種方法，填充巖溶孔洞的空隙，進而實現(xiàn)阻隔地下水通道，降低土體自重的效果。

5.2 巖溶治理

對巖溶地面塌陷部位進行地質(zhì)災害管理的時候，需要保持科學嚴謹?shù)膽B(tài)度，制定出具體的解決方案。對實際的災害情況進行有效的治理工作，降低二次災害出現(xiàn)的可能性。在出現(xiàn)塌陷地質(zhì)事故時，需要整治這個區(qū)域受到破壞的土地。同時，巖溶地區(qū)人員還需采用塌陷地區(qū)的防治措施，當塌陷地區(qū)出現(xiàn)地質(zhì)災害之后，需在2年內(nèi)對該地區(qū)進行整理以及利用，以此保證土體處于穩(wěn)定的狀態(tài)。

5.3 災害預防

政府需做好各個方面的宏觀調(diào)控措施，提高對巖溶地質(zhì)災害的認識。由于當其該災害屬于較大概率的時間，需對巖溶地面塌陷區(qū)具有正確的認知后，才能全面對危害進行預防，并制定有效的預防以及治理。并且，政府還需完善巖溶地區(qū)施工制度，以此保證工程施工質(zhì)量，避免該地區(qū)出現(xiàn)非法經(jīng)營活動。比如，礦山經(jīng)營活動中，需建立生態(tài)保護體系，并提高開礦的標準，對其進行嚴格的行政審核后，保證人員可以充分認識到地質(zhì)災害的重要性，提高作業(yè)人員的安全意識。最后，需要施工單位采取嚴格的監(jiān)督管理制度，將各個崗位的職責進行明確要求，對當前的工程項目施工方案進行優(yōu)化和改進，對施工設計給予足夠的重視與監(jiān)管。在出現(xiàn)地面塌陷的區(qū)域，需要給予科學合理的治理工作后才能推進后續(xù)施工，這樣可以保障施工項目的質(zhì)量。

6 結(jié)束語

總而言之，巖溶地質(zhì)塌陷區(qū)域的災害防治工作起步比較晚。由于我國處于快速發(fā)展的階段，科學發(fā)展觀已經(jīng)得到了全面落實。在地質(zhì)災害出現(xiàn)的時候，需要保持科學嚴謹?shù)膽B(tài)度，利用先進的科學技術(shù)給予有效治理。例如注漿加工方式，通過對巖溶塌陷地區(qū)側(cè)面給予高壓注漿，為土體給予加工作用。與此同時，治理人員也需要提升地質(zhì)災害預防意識，及時地進行宏觀調(diào)控，制定具體的法規(guī)政策，保證人類在進行生產(chǎn)建設的時候，可以保護好生態(tài)環(huán)境。