廣州市白云區(qū)夏茅村巖溶地面塌陷特征及致災(zāi)因素和風(fēng)險分析

周心經(jīng)，郭 宇，鄭小戰(zhàn)，李晶晶，張俊嶺，朱照宇

（1.廣州市地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510440；2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州 510640）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，尤其是大規(guī)模的城市化進程導(dǎo)致各大城市人地關(guān)系緊張。位于廣州市西北部的廣花盆地分布有大面積的隱伏巖溶，目前區(qū)內(nèi)有大量工程建設(shè)項目，巖溶塌陷等問題成為制約城市建設(shè)的重大地質(zhì)因素。查明巖溶分布的范圍，摸清巖溶發(fā)育的規(guī)律，分析巖溶塌陷的致災(zāi)因素，探索行之有效的解決辦法，已成為巖溶發(fā)育區(qū)工程建設(shè)領(lǐng)域的重大技術(shù)難點之一。

近年來，國際上有大量的相關(guān)巖溶塌陷實例研究文章發(fā)表。DO?AN 等[1]對土耳其Obruk 地區(qū)的19 處巖溶塌陷點展開了相關(guān)調(diào)查，結(jié)果表明，引發(fā)當(dāng)?shù)貛r溶塌陷的主要因素是由農(nóng)業(yè)活動抽排地下水，導(dǎo)致水位下降。BENAC 等[2]對克羅地亞兩個典型巖溶地區(qū)的形成條件進行了對比研究，一個是上覆型巖溶地貌，一個是在古河流作用下發(fā)育的裸露型巖溶地貌。HEIDARI等[3]研究了伊朗西部地區(qū)的水文地質(zhì)資料與巖溶發(fā)育的關(guān)系，結(jié)果表明地下水循環(huán)強烈影響巖溶的發(fā)育，尤其是斷裂發(fā)育的位置影響更為顯著。RONGIERA 等[4]模擬了巖溶管道的空間三維分布。DURINGER 等[5]研究了東南亞地區(qū)的巖溶發(fā)育及影響因素。SONG 等[6]研究了韓國的巖溶發(fā)育，EPTING 等[7]研究了瑞士的巖溶與地下水，F(xiàn)IDELIBUS 等[8]、COOPER 等[9]和NOVEL等[10]也分別對意大利、英國和希臘等國的巖溶地下水及巖溶塌陷實例進行了研究，取得了較多的認(rèn)識和成果。

國內(nèi)除廣州以外，武漢市和桂林市也是巖溶塌陷高發(fā)的城市，胡亞波等[11]以武漢市烽火村塌陷為例分析了巖溶地面塌陷的形成機理，探討了塌陷的變化過程；羅小杰[12]對武漢市的淺層巖溶發(fā)育特征進行了研究并對巖溶塌陷災(zāi)害提出了防治建議；陳學(xué)軍等[13]以廣西桂林西城區(qū)為例進行了巖溶地區(qū)破壞性抽水致塌試驗研究；康春景等[14]對巖溶發(fā)育特征及其對鐵路線性工程的不利影響進行了研究。由此可見針對巖溶高發(fā)育地區(qū)展開深入研究對增強城市規(guī)劃、工程設(shè)計及施工建設(shè)的前瞻性、高效性和安全性具有重大的現(xiàn)實意義。

隨著城市用地緊張，近年廣花盆地內(nèi)因巖溶問題引發(fā)的工程事故屢見不鮮，已引起了相關(guān)專家和學(xué)者的高度重視，相關(guān)研究也相繼展開，如廣花盆地南部的金沙洲地區(qū)因巖溶發(fā)育產(chǎn)生了大量的巖溶塌陷事故[15]，黃健民等[16-17]、鄭小戰(zhàn)等[18-19]和郭宇等[20-21]等對其進行了大量調(diào)查研究，對引發(fā)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的成因機理做了詳細的研究和分析，認(rèn)為廣花盆地南部金沙洲地區(qū)廣泛發(fā)育的巖溶是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，武廣高鐵金沙洲隧道以及當(dāng)?shù)匾恍┕こ探ㄔO(shè)抽排地下水導(dǎo)致水位波動是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的誘發(fā)因素，相關(guān)研究在長期監(jiān)測地下水位的基礎(chǔ)上結(jié)合塌陷的發(fā)生時間，分析了塌陷形成的內(nèi)在機理和外部動力，為類似研究積累了寶貴的數(shù)據(jù)和資料。除金沙洲地區(qū)以外，廣花盆地南部另一重要地區(qū)大坦沙島也飽受巖溶塌陷的困擾，蘇扣林等[22]對廣州市荔灣區(qū)大坦沙島的巖溶穩(wěn)定性進行了評價，提供了該島的未來規(guī)劃建設(shè)性的建議。廣花盆地除南部多發(fā)巖溶塌陷外，西北部也是重點多發(fā)區(qū)，駱榮等[23]對廣花盆地西北部的赤坭地區(qū)進行了實地調(diào)查，并對巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的形成機制進行了深入的分析，為當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)災(zāi)害防治提出了指導(dǎo)性的意見。

廣州市地質(zhì)調(diào)查院在2009年對夏茅區(qū)進行了應(yīng)急調(diào)查和普查工作，2013年開展了地質(zhì)災(zāi)害詳細調(diào)查，部署了鉆探實物工作量，后期該地塊進行了地質(zhì)災(zāi)害治理和原地復(fù)建結(jié)合并于2019年完工，目前正在開展地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作，本文整理了夏茅村巖溶地面塌陷的現(xiàn)場資料和有關(guān)數(shù)據(jù)，從地質(zhì)災(zāi)害的基本情況、巖溶發(fā)育特征以及致災(zāi)主控因素等方面，深入研究夏茅地區(qū)巖溶發(fā)育、演化及致塌的機理原因，為其他城市和地區(qū)在城市規(guī)劃建設(shè)、運營管理和地質(zhì)災(zāi)害防治等方面提供研究實例以供借鑒。

1 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特征

研究區(qū)夏茅村位于廣州市白云區(qū)，廣花盆地中南部。東面與均禾、嘉禾、鶴龍街，南與黃石、新市、石井相鄰，西面與石門街接壤，北面為白云區(qū)江高鎮(zhèn)。交通十分便利，東有機場高速公路及廣花一級公路，南有黃石西路可達市區(qū)，西有廣清高速公路，北有華南城市快速路。

2008年12月19日16 時，夏茅村向西街5 巷18 號開展房基勘探，鉆孔將地下土洞打穿，受此影響向西街及沙園坊華富街發(fā)生大規(guī)模巖溶地面塌陷。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，共發(fā)育5 個地面塌陷坑，分別位于向西街8 巷16 號、6 巷16 號、3 巷13 號、5 巷北端及沙園坊華富街7 巷6 號（圖1），其中向西街6 巷16 號房低層建筑全部沉入塌陷坑中，沙園坊華富街7 巷6 號房底部大半沉入塌陷坑中（基礎(chǔ)為10～13 m 樁基），5 巷北端塌陷坑面積最大，達163 m2，其它單個陷坑面積為70.4～86.0 m2，坑內(nèi)均被水充填，水面距地面約0.5 m，地下水沒有流動跡象。

圖1 夏茅村巖溶地面塌陷坑及地面變形裂縫位置分布圖Fig.1 Distribution of karst ground collapse pits and ground deformation cracks in Xiamao Village

本次地面塌陷致使8 幢房屋直接損毀，數(shù)十處房屋墻壁及地面出現(xiàn)變形和開裂，事故未造成人員傷亡，但影響范圍較大約5 000 m2。根據(jù)有關(guān)方面的鑒定，受本次巖溶地面塌陷影響損傷的村民自建房有81 棟，建筑面積23 308 m2。其中38 棟房屋受到輕微損壞，其主體承重構(gòu)件保持完好；15 棟住宅樓存在一般性損傷，主體承重構(gòu)件少量損壞，圍護墻體稍有裂縫和地基基礎(chǔ)有輕微不均勻沉降現(xiàn)象；2 棟房屋承重構(gòu)件嚴(yán)重損壞，顯著影響整體承載功能和使用功能，影響正常使用；18 棟住宅房屋屬于危房，應(yīng)立即停止使用；8 棟直接損毀。

2 研究區(qū)地質(zhì)背景

研究區(qū)位于白云區(qū)石井街夏茅村向西北街與沙園坊華富街交界一帶，區(qū)內(nèi)地勢較為平坦，地面標(biāo)高6.5～8.3 m，地貌類型屬廣花盆地河谷沖積平原地貌，巖性為可溶性石灰?guī)r，地層時代為石炭系壺天群，灰?guī)r為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)或微晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，溶洞是區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育的主要形態(tài)，溶隙發(fā)育帶和溶溝也較為常見。區(qū)內(nèi)發(fā)育北北東向F10 和近東西向F12 兩條斷裂構(gòu)造帶，斷層帶物質(zhì)為構(gòu)造角礫巖，巖體較為破碎，斷層破碎帶及影響帶為地下水運移提供了良好的通道，同時沿斷層破碎帶灰?guī)r的溶蝕作用強烈，溶洞、溶溝及溶槽等巖溶形態(tài)較為發(fā)育。

3 巖溶發(fā)育特征

研究區(qū)屬于廣花斷陷盆地，形成于白堊紀(jì)以前，受廣州-從化活動深斷裂控制。廣花復(fù)式向斜的可溶性碳酸鹽巖受褶皺和斷裂構(gòu)造的影響，在特定的地質(zhì)歷史時期，由于地表水和地下水的侵蝕溶蝕作用，形成了溶洞、溶蝕溝槽、巖溶洼地、巖溶漏斗甚至巖溶地下河。后期受構(gòu)造沉降作用，原來位于地表的巖溶地貌被上覆土體覆蓋而隱埋于地下，形成隱伏巖溶，隱伏巖溶在地下水動力條件的作用下，溶洞進一步發(fā)育，第四系松散覆蓋層中伴生的土洞也極易出現(xiàn)頂板坍塌，從而造成巖溶地面塌陷。

3.1 基巖面發(fā)育特征

區(qū)內(nèi)巖溶基巖面起伏劇烈，高程變化較大，基巖面發(fā)育的形態(tài)各異，有溶溝、溶槽、石芽、漏斗和溶脊等（表1，圖2）。據(jù)鉆孔資料顯示，基巖面的溶蝕紋溝寬度6～8 cm，深度3～5 cm?；鶐r面的高程變化較大，相對高差一般4.3～10 m，最大高差達22.3 m，最大坡度高達70°，局部地段存在突變性溶溝陡坎，如BZK2 與BZK2-1 兩孔之間水平距離不足1 m，巖面高差可達3 m，BZK8 與BZK8-1 兩孔之間水平距離約0.6 m，而高差竟高達7.7 m。此外，在XMZK4～XMZK1-1（四巷與五巷交界部位）兩孔之間還有一條溶槽，寬5.0～12.1 m，深7.8～11.7 m，長約13.0 m，向北北東方向延伸，其東側(cè)存在一條溶脊，位于BZK5～BZK12（三巷與四巷交界部位），溶脊走向北北東，脊背寬約5～8 m，兩側(cè)基巖面坡度陡峭，約為50°～70°。

圖2 BZK15 孔巖面溶溝形態(tài)和BZK13 孔巖面溶溝形態(tài)Fig.2 Rock surface karst ditch morphology of BZK15 and BZK13 hole

表1 夏茅村巖溶地面塌陷區(qū)鉆孔揭露基巖面統(tǒng)計表Table 1 Statistics of bedrock surface exposed by boreholes in karst ground collapse area of Xiamao Village

根據(jù)淺層地震反射數(shù)據(jù)，塌陷區(qū)基巖面起伏變化較大，埋深在6.65～88.74 m，區(qū)內(nèi)存在一個基巖凹陷區(qū)，深度范圍在30～88.74 m，面積約4 066.91 m2，走向北西，中部有向北東方向延伸的趨勢，斷裂F10 恰好從基巖凹陷區(qū)中部穿過，使其成為最復(fù)雜的局部地帶?；鶐r凹陷區(qū)的西南部和東部相對平緩，深度分別在16～30 m和20～35 m 之間變化。

3.2 溶洞發(fā)育特征

2013年鉆探施工的22 個鉆孔中，19 個揭露到溶洞，見洞率高達86%，總計發(fā)現(xiàn)溶洞58 個，單個鉆孔普遍揭露到2～5 層溶洞，最多的一個鉆孔揭露到8個溶洞，多層溶洞呈串珠狀相連通，單孔線巖溶率10.22%～91.52%，巖洞埋深普遍在18.0～30.0 m。溶洞的頂板厚度一般0.2～2.6 m，較薄，溶洞一般都漏水、大多數(shù)為半充填狀，少量全充填狀，很少見未充填的溶洞。溶洞充填物一般為礫質(zhì)粉質(zhì)黏土，礫石的成分較雜，有石英砂巖、灰?guī)r和鋁土質(zhì)巖等，礫徑0.2～10 cm，土質(zhì)以軟塑為主，少數(shù)為可塑（圖3）。

圖3 鉆孔揭露巖溶發(fā)育特征Fig.3 Karst development characteristics exposed by borehole

據(jù)鉆探施工所揭露的58 個溶洞情況顯示，溶洞高度一般為0.5～9.5 m，最大高度可達15.4m（編號14），最小的高度為0.2 m，高度0.2～4 m 的最多，占總量的50%，其中0.2～2 m 的占38%，2～4 m 的占12%。溶洞規(guī)模分布情況見圖4。

圖4 溶洞洞徑高度分布圖Fig.4 Distribution of cave diameter and height

鉆探施工過程中，當(dāng)實施BZK5 孔鉆進時，附近巖溶裂隙水監(jiān)測孔水位突然下降了1.68 m，這說明地下的溶洞存在連通性。當(dāng)施工BZK12 鉆孔至36.5～37.3 m 溶洞時，發(fā)生了嚴(yán)重的漏水導(dǎo)致無法施工，而相鄰的XM6 號CT 孔口冒水（圖5），同樣說明了兩孔之間溶洞是連通的。在施工BZK13 鉆孔至28.0～29.2 m段溶洞時，孔內(nèi)嚴(yán)重漏水，難以施鉆，而相鄰的XMZK4號CT 孔口冒水（圖5），同樣說明兩孔之間的溶洞是連通的。在施工BZK14 鉆孔至深度23.8～24.60 m 溶洞段時，孔內(nèi)發(fā)生了嚴(yán)重漏水，而相鄰的XMZK7 號CT 孔口先冒清水，后冒泥漿水（圖5），說明兩孔之間溶洞的連通或兩孔打到的溶洞為同一溶洞。此外，在BZK2-1 孔鉆至深度31.40 m 時，可見有人工混凝土塊與灰?guī)r膠結(jié)緊密，說明該孔溶洞與外圍巖溶系統(tǒng)相連通（圖5）。

圖5 鉆孔連通情況反映Fig.5 Reflection of borehole connection

3.3 巖溶垂向發(fā)育特征

根據(jù)鉆孔揭露溶洞在垂向上的分布統(tǒng)計，溶洞洞頂埋深基本分布在15.50～35.8 m，占到溶洞總數(shù)的91.4%，洞頂埋深在35.0～45.0 m 的有5 個，占8.6%，洞頂埋深小于15 m 和大于45 m 的溶洞個數(shù)為0，溶洞在垂向上的分布特征有單層、雙層和多層發(fā)育，多層發(fā)育呈串珠狀、蜂窩狀分布，溶洞之間的距離一般為0.2～8.7 m 不等，首層溶洞頂板厚度（距基巖面）一般為0.40～3.30 m，占總數(shù)的81%，少數(shù)首層溶洞頂板厚度大于5 m，占比為14%。巖面以下即基巖埋深15 m 以內(nèi)的巖溶最發(fā)育，其線巖溶率達26.43%～51.43%（圖6），多層溶洞發(fā)育的特征也反映了廣花斷陷盆地地殼的間歇性沉降。

圖6 線巖溶率隨巖面深度變化圖Fig.6 Variation of line karst rate with rock surface depth

3.4 物探剖面上巖溶異常特征

從研究區(qū)跨孔彈性波CT 反演波速影像（圖7）可看出，巖溶極為發(fā)育，溶洞規(guī)模大小不一，空間分布形態(tài)極不規(guī)則。據(jù)物探專項調(diào)查，跨孔彈性波CT 法完成了29 對剖面，按實際位置粘貼成17 條物探測線，發(fā)現(xiàn)了70 處低速異常，通過測線相對位置推斷了43 個溶洞，2 個土洞，溶洞頂板高程在-6.86～-37.44 m，洞底高程范圍在-10.14～-36.61 m，其溶洞規(guī)模大小不等，溶洞寬度一般都在10 m 以內(nèi)，占總數(shù)的80%，溶洞高度一般小于10 m，占比達76.3%，最大溶洞達31 m（寬）×22.1 m（高），溶洞為半填充或全填充砂及黏性土，半充填溶洞占總數(shù)的56%，在重點勘查區(qū)推斷的土洞和溶洞中，編號T002 的土洞最大（洞高和水平半徑都在10 m 以上）；編號R001、R005 和R009 的溶洞規(guī)模較大，其中R009 溶洞最大（垂向和橫向都延伸了20 m以上）。

圖7 研究區(qū)跨孔彈性波CT 反演波速影像Fig.7 Cross hole elastic wave CT inversion wave velocity image in the study area

跨孔彈性波CT 法推測的溶洞和土洞基本接近實際地層情況，部分溶洞相互連通，部分溶洞應(yīng)該與土層相連，形成陡坎或“鷹嘴”。該方法揭示的巖溶發(fā)育情況更為真實，是本區(qū)巖溶探測較好的方法之一。

4 致災(zāi)因素分析

4.1 規(guī)模巨大土洞是產(chǎn)生巖溶地面塌陷的物質(zhì)基礎(chǔ)

根據(jù)鉆探資料，位于塌陷區(qū)中部地段的基巖受F10 和F12 兩條斷裂構(gòu)造的影響曾經(jīng)受到了嚴(yán)重的風(fēng)化剝蝕，形成了局部低洼地帶，該處后期沉積了較厚的土層，一般為20.6～31 m，最厚處達到了50.2 m。該地段巖溶發(fā)育又受兩條斷裂構(gòu)造的疊加交匯影響，局部地下水活躍，容易形成土洞，BZK4 及XMZK3 兩個鉆孔揭露的土洞都屬于該地段的范圍。由于該處土層的厚度較大，一般規(guī)模的土洞在上覆土體的自重荷載作用下不易發(fā)生沖剪失穩(wěn)破壞而產(chǎn)生塌陷。但是當(dāng)土洞逐漸發(fā)育并向上發(fā)展擴大、上部土層被掏空而變薄，再加之后期其他動力的作用，才可能引起蓋層發(fā)生沖剪破壞而失穩(wěn)。2008年12月19日發(fā)生的塌陷，塌陷產(chǎn)生的坑深度大、平面直徑大，足以說明原土洞空間的規(guī)模較大。

4.2 大量修筑房屋加大土體蓋層的荷載

塌陷區(qū)和其他農(nóng)村地區(qū)一樣，以低矮疏散的建筑布局為主，但隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，村民新建的房屋越來越高，逐漸由二三層加高至六七層，甚至八九層，房屋密集使地面容積率逐漸加大，增加了地面的外荷載，使蓋層土體的支撐逐漸趨于臨界狀態(tài)，存在著一觸即發(fā)的嚴(yán)重隱患。

4.3 地下水的抽取改變了土洞邊界的應(yīng)力狀態(tài)

研究區(qū)外圍存在排污管道的檢查施工及石井河泵站施工開挖建設(shè)，這些施工建設(shè)都曾對第四系松散巖類孔隙水和巖溶水進行過不同程度的抽排水。雖然第四系水抽取量不大，但隨著地下水位的波動，已成形土洞內(nèi)的充水狀況將被改變，尤其是土洞內(nèi)地下水位突然降低，會產(chǎn)生瞬時真空狀態(tài)，從而改變土洞周邊的應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致局部應(yīng)力集中而失穩(wěn)掉塊，最終使土洞逐漸向上發(fā)展擴大。此外，研究區(qū)內(nèi)村民在挖樁、開挖豎井和開挖建基面等過程中抽排水，造成了區(qū)內(nèi)地下水位的波動變化，從而加速了水土臨界狀態(tài)的失穩(wěn)。

4.4 區(qū)內(nèi)樓房基礎(chǔ)施工擾動是地面塌陷的誘發(fā)因素

經(jīng)調(diào)查了解，研究區(qū)近年來新建的房屋多采用鉆孔樁，頻繁的樁基礎(chǔ)施工極大擾動了區(qū)內(nèi)地下水和土體，區(qū)內(nèi)的巖、土、水和氣等平衡狀態(tài)受到嚴(yán)重破壞。本次發(fā)生的大規(guī)模巖溶塌陷就是由于鉆探施工從砂性土層鉆穿下部的黏性土層，黏性土層形成的土洞蓋板被鉆穿，加上鉆孔的流水循環(huán)，使砂性土層很快變形破壞，導(dǎo)致土洞迅速擴大，在上部土體和外荷載的作用下，失穩(wěn)致塌，即5 巷18 號鉆孔樁施工破壞了區(qū)內(nèi)的地下水、氣平衡狀態(tài)，誘發(fā)了本次嚴(yán)重的巖溶塌陷發(fā)生。

5 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險初步定性評估

根據(jù)國土資源部《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)范》（DZ/T 0286-2015）以及廣東省地質(zhì)災(zāi)害防治協(xié)會《廣東省地質(zhì)災(zāi)害危險性評估實施細則》（2019年修訂版）的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合本區(qū)域巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的形成和發(fā)育特征，對建設(shè)用地——夏茅村集中居住區(qū)的巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險進行初步的定性評估。

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估一般原則，采用如下概念模型進行定性評估：

風(fēng)險度 = 易發(fā)度 × 易損度

對于本地區(qū)來說，巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)度主要考慮7 項地質(zhì)環(huán)境條件指標(biāo)，即：巖溶發(fā)育程度、巖溶地下水位及動態(tài)變化、覆蓋土層巖性與結(jié)構(gòu)、覆蓋土層厚度、地面地貌特征、地質(zhì)構(gòu)造、人類工程活動（鉆探、抽排水、基坑開挖、采礦等），其分級及具體內(nèi)容見表2。地質(zhì)災(zāi)害社會經(jīng)濟易損性指標(biāo)主要分5 項，即：土地利用類型、潛在經(jīng)濟損失、受威脅人數(shù)、房屋地基基礎(chǔ)、房屋結(jié)構(gòu)，其分級及具體內(nèi)容見表3。易發(fā)度與易損度疊加即為風(fēng)險度。本次評估暫不考慮各個指標(biāo)的分級數(shù)值、權(quán)重以及具體計算公式，只考慮各個指標(biāo)的級別進行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的初步定性評估。

表2 巖溶地面塌陷易發(fā)度指標(biāo)Table 2 Karst ground collapse susceptibility index

根據(jù)前述的地質(zhì)環(huán)境條件以及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的具體資料來看，夏茅村巖溶發(fā)育強度為強發(fā)育，本次鉆探施工的27 個鉆孔有19 個揭露到溶洞，見洞率高達86%，單個鉆孔普遍揭露到2～5 層溶洞，最多的一個鉆孔揭露到8 個溶洞，多層溶洞呈串珠狀相連通，單孔線巖溶率可達10.22%～91.52%；此外，土洞也十分發(fā)育。覆蓋層巖性為雙層或多層砂質(zhì)土與淤泥互層。覆蓋土層厚度15～20 m。地下水埋深小于1 m，在基巖面附近波動。地貌為巖溶盆地中河流低階地，臨近小河流主河道。塌陷區(qū)發(fā)現(xiàn)近東西向和北東向兩組斷裂破碎帶，巖溶地面塌陷觸發(fā)點正位于兩條斷裂帶交匯處。人類活動強烈，全部塌陷坑及威脅損害房屋均位于鉆探工程造成的塌陷觸發(fā)點中心四周100 m 以內(nèi)。這些基本數(shù)據(jù)多數(shù)位于穩(wěn)定性分級的“不穩(wěn)定”級別，少數(shù)屬于“較不穩(wěn)定”級別。因此，將夏茅村巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)度定性為不穩(wěn)定——“高易發(fā)度”。

受本次巖溶地面塌陷影響損傷的村民自建房有81 棟，如果以每間房一戶3 人計算，則潛在受威脅人數(shù)約243 人。如果以每間房屋基本價錢平均為15 萬元計算，則潛在經(jīng)濟損失約1 230 萬元。對照表3，這兩項對應(yīng)“損失大”的級別。同時，夏茅村多數(shù)村民建房的地基基礎(chǔ)為天然淺基礎(chǔ)，少數(shù)為樁基礎(chǔ)；房屋結(jié)構(gòu)多為預(yù)制件或者磚混結(jié)構(gòu)，少數(shù)為框架結(jié)構(gòu)。因此，總體來說，本地的地質(zhì)災(zāi)害易損性定性為“高易損性”。

表3 巖溶地面塌陷易損度指標(biāo)Table 3 Vulnerability index of karst ground collaps

根據(jù)上述地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險度概念模型，將易發(fā)度（高）與易損度（高）相疊加，則可以定性地評估夏茅村巖溶地面塌陷的潛在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險度為大。

6 結(jié)論與建議

6.1 結(jié)論

（1）研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件極其復(fù)雜，隱伏基巖為石炭系壺天群灰?guī)r，巖溶強烈發(fā)育，基巖面起伏劇烈，高程變化較大，溶洞普遍為多層且聯(lián)通性良好，上覆第四系覆蓋土層厚度大，底部粉質(zhì)黏土層土洞發(fā)育，形成產(chǎn)生巖溶地面塌陷的基礎(chǔ)條件。

（2）水動力條件和外部荷載的變化，加劇了區(qū)內(nèi)巖、土、水和氣等平衡狀態(tài)的打破，尤其是村民建房鉆探施工從砂性土層鉆穿下部的黏性土層，黏性土層形成的土洞蓋板被鉆穿，加上鉆孔的流水循環(huán)，使砂性土層很快變形破壞，導(dǎo)致土洞迅速擴大，在上部土體和外荷載的作用下，發(fā)生了此次嚴(yán)重的巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。

（3）運用7 項地質(zhì)環(huán)境條件指標(biāo)確定了研究區(qū)巖溶地面塌陷的易發(fā)度高，運用5 項經(jīng)濟人口指標(biāo)定性確定其易損度也為高，由此，將二者疊加則確定本區(qū)巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險大。

6.2 建議

（1）建議當(dāng)?shù)睾笃诮ㄖ锏牟季衷谠O(shè)計和施工實施時統(tǒng)一對溶、土洞進行處理，損毀房屋復(fù)建時盡量考慮將單棟結(jié)構(gòu)體連成片，從而增大房屋結(jié)構(gòu)的整體性，以防萬一出現(xiàn)塌陷，對上部房屋造成大的損失。

（2）塌陷區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜且脆弱，溶洞和土洞發(fā)育，當(dāng)?shù)乇仨殗?yán)格管理控制地下水的抽排，限制地面荷載的增加，規(guī)范私人建房的技術(shù)處理，最大限度降低引發(fā)巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的外部風(fēng)險。

（3）塌陷區(qū)所處區(qū)域人口及建筑密度大，人類工程活動極易破壞地質(zhì)環(huán)境，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，建議下一步加緊開展周邊區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估，為精準(zhǔn)開展地質(zhì)災(zāi)害防控提供依據(jù)。