巖溶分布區(qū)地面塌陷成因機(jī)制分析
——以黔東南某機(jī)場飛行區(qū)為例

潘 凱 謝春慶 譚 洵 吉 鋒

(1.廣東中煤江南工程勘測設(shè)計(jì)有限公司,廣州 410440;2.中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所 巖土力學(xué)與工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430071;3.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都 610059)

近30年來,我國在巖溶地區(qū)新建、擴(kuò)建了數(shù)十個(gè)機(jī)場,僅西南地區(qū)就達(dá)30余個(gè).這些機(jī)場在建設(shè)中對道槽區(qū)巖溶進(jìn)行了重點(diǎn)治理,加上道面硬化層的阻水作用,目前還未發(fā)現(xiàn)道槽區(qū)地面塌陷情況.但由于對土面區(qū)處理不足或處理方式不當(dāng),數(shù)個(gè)機(jī)場的土面區(qū)發(fā)生塌陷,如昆明長水機(jī)場、貴州龍洞堡機(jī)場、畢節(jié)機(jī)場、瀘沽湖機(jī)場等,對飛行安全和機(jī)場地面工作人員安全造成了較大影響[1-6].本文以黔東南某機(jī)場地面塌陷為例,研究了該機(jī)場地面塌陷的分布規(guī)律、成因機(jī)制及控制因素,并預(yù)測了未來可能的塌陷區(qū)域及發(fā)展趨勢,提出了針對性的處理措施建議.

1 工程概況

1.1 機(jī)場概況

機(jī)場飛行區(qū)等級為4C 級,跑道中點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高481 m,跑道長2 200 m,寬45 m,于2005年11月6日建成通航.2014年初機(jī)場挖方土面區(qū)截排水溝沿線開始零星出現(xiàn)地面塌陷,雨季后塌陷數(shù)量急劇增加,至今已形成規(guī)模不等的塌陷20余處.

1.2 工程地質(zhì)概況

機(jī)場地處云貴高原東南邊緣與湘西丘陵過渡地帶,原始地形北東高、南西低,海拔高程大致在460～509 m 之間,屬巖溶低山丘陵地貌.場地內(nèi)第四系覆蓋層主要為棕黃色、黃褐色紅黏土和坡洪積含碎石黏土,平均厚度11.6 m,最大達(dá)35 m.下伏基巖主要為二疊系下統(tǒng)棲霞、茅口組灰?guī)r(P1),二疊系下統(tǒng)梁山組泥灰?guī)r(P1l),石炭系上統(tǒng)灰?guī)r(C2+3),巖層產(chǎn)狀10°～30°∠5°～10°.地下水類型主要為巖溶水,水位埋深在設(shè)計(jì)道面高程以下30余米,其次為第四系松散層孔隙水和基巖裂隙水,無統(tǒng)一地下水位.

由于構(gòu)造作用場地基巖垂直節(jié)理發(fā)育,其中走向70°～90°和180°～200°兩組節(jié)理特別發(fā)育.受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地貌的影響,場地不良物理地質(zhì)現(xiàn)象以巖溶為主,溶蝕洼地、槽谷、漏斗、落水洞、豎井、溶洞等較多,特別是場地西南段地勢相對較低處,受垂直節(jié)理影響,多見落水洞、豎井.據(jù)調(diào)查,場地地表水通過這些通道與地下高程450～455 m 高程處地下暗河連通,沿NNE 向流入場外低處的河流中.據(jù)機(jī)場勘察資料,鉆探遇溶洞、溶隙的鉆孔共44個(gè),占總鉆孔數(shù)的33.8%,巖溶總進(jìn)尺105.5 m,占基巖總進(jìn)尺的16.6%,場地地下巖溶總體中等發(fā)育,局部強(qiáng)發(fā)育.

2 地面塌陷特征

2.1 分布特征

據(jù)現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn),目前形成的塌陷主要集中在跑道兩側(cè)挖方土面區(qū),并沿排水溝呈帶狀發(fā)育,目前已形成塌陷22處,還有大量正處于進(jìn)一步發(fā)展變形的潛在塌陷,如圖1所示.

圖1 地面塌陷位置分布圖

2.2 形態(tài)及規(guī)模特征

塌陷形成的陷坑以兩種類型為主.第一類塌陷,地下潛蝕通道主要為石芽、溶溝、溶槽間的溶隙、溶蝕帶,地面塌陷坑口平面上呈不規(guī)則的橢圓狀,底部被覆土充填,坑壁呈錯(cuò)落的臺階狀,可見石芽出露,整個(gè)陷坑呈“碟狀”,塌陷形成的坑口直徑一般為2～20 m,最大可達(dá)30 m,深度1～5 m.該類塌陷占飛行區(qū)地面塌陷總數(shù)的60%～70%,本文稱這類塌陷為“溶隙型土洞塌陷”,后文用字母A 表示,如圖2所示.

圖2 “A 類”地面塌陷特征

第二類塌陷,地下潛蝕通道主要為豎井、落水洞等寬大的溶蝕通道,地面塌陷坑口平面上多呈不規(guī)則圓狀或橢圓狀,整個(gè)陷坑呈“椎臺狀”或“圓柱狀”,塌陷坑口直徑一般1～15 m,陷坑深3～15 m,坑壁陡立,多基巖出露,該類塌陷占飛行區(qū)地面塌陷總數(shù)的30%～40%,本文稱為“落水洞、豎井型土洞塌陷”,后文用字母B表示,如圖3所示.

圖3 “B類”地面塌陷特征

該類地面塌陷與“溶隙型土洞塌陷”相比,塌陷面積相對較小,但塌陷形成的陷坑深度往往較大,且由于該類塌陷地下滲流通道寬大,聯(lián)通性較好,土體被潛蝕的速度快,形成地面塌陷的進(jìn)程較第一類迅速.

3 地面塌陷成因機(jī)制分析

3.1 地貌與巖性因素

機(jī)場場區(qū)屬巖溶低山丘陵地貌,基巖主要為灰?guī)r,地形和巖性特征為巖溶的發(fā)育、地表地下水的匯集創(chuàng)造了巖性和地勢條件,同時(shí)受區(qū)域NNE 及NE向壓扭性斷裂的影響.場區(qū)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,且連通性較好,為地下水的徑流,固體顆粒物質(zhì)的運(yùn)移提供了必要的空間通道條件.

3.2 巖溶發(fā)育程度因素

飛行區(qū)處于巖溶垂直發(fā)育帶,巖溶的發(fā)育受豎向節(jié)理裂隙控制,多見埋藏型石芽、落水洞、豎井等.

場地地下巖溶中等發(fā)育,局部強(qiáng)發(fā)育,但由于場地位于現(xiàn)代侵蝕基準(zhǔn)面之上,因此場地內(nèi)的巖溶均為古巖溶,不具備進(jìn)一步發(fā)展的條件.建設(shè)階段,場地溶洞在施工平場后部分被清除,對于未清除的溶洞,經(jīng)穩(wěn)定性評價(jià)不穩(wěn)定的溶洞,已采用清爆強(qiáng)夯、板梁跨越、灌漿等方法進(jìn)行了處理.同時(shí)在土石方施工階段,挖方土面區(qū)采用了三邊輪壓路機(jī)進(jìn)行沖擊碾壓地基處理,且施工作業(yè)中經(jīng)過載重大于30 t的重型卡車反復(fù)碾壓,均未發(fā)生溶洞塌陷,說明研究區(qū)地面塌陷并非溶洞塌陷引起.

3.3 覆蓋層特征因素

根據(jù)前期的設(shè)計(jì)、施工資料,經(jīng)建設(shè)期間場地平整及地基處理,挖方土面區(qū)覆蓋層大部分已被挖除,殘余覆蓋層較薄,一般厚度0～2.0 m,在局部地勢低洼,隱伏石芽發(fā)育部位,覆蓋層較厚,一般2.0～8.0 m.

場地內(nèi)第四系覆蓋層主要有坡洪積黏土混碎石、坡洪積黏土、紅黏土,大多呈棕紅色、黃褐色,表層土體主要以硬塑和可塑狀為主,根據(jù)土工試驗(yàn),各主要土層的物理力學(xué)參數(shù)見表1.

表1 主要土層物理力學(xué)參數(shù)表

通過物理力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)可以看出,3種土層的液限值均較高,且坡洪積含碎石黏土的滲透系數(shù)要大于黏土,紅黏土的滲透系數(shù)最小.據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,塌陷區(qū)大都集中在坡洪積碎石黏土和坡洪積黏土分布區(qū),紅黏土分布區(qū)相對較少,形成這種現(xiàn)象的原因在于,坡洪積土體中往往含有大量的塊碎石,級配相對較差,粗顆粒成分普遍高于殘坡積層,滲透性要好于殘坡積層,同時(shí)級配差、含粗顆粒的土更容易發(fā)生滲透破壞,造成細(xì)顆粒的潛蝕流失.

通過對昆明長水機(jī)場、威寧機(jī)場、滄源機(jī)場、瀾滄機(jī)場、文山機(jī)場、銅仁機(jī)場、黎平機(jī)場、興義機(jī)場、瀘沽湖機(jī)場、畢節(jié)機(jī)場等西南地區(qū)十余個(gè)巖溶機(jī)場的統(tǒng)計(jì)分析得出,土洞發(fā)育和塌陷的規(guī)模、密度或頻率,在沖洪積成因覆蓋層分布區(qū)最大,坡洪積成因覆蓋層分布區(qū)次之,殘坡積成因覆蓋層分布區(qū)最小,這種統(tǒng)計(jì)結(jié)果與研究區(qū)土洞塌陷發(fā)育、分布特征相一致.

因此覆蓋層的特征對土洞的形成和塌陷的影響顯而易見,其主要通過粒組、孔隙度、滲透性控制了地(表)下水的入滲量、滲流速度以及對細(xì)顆粒物質(zhì)的搬運(yùn)能力等,從而間接控制土洞的形成和塌陷.

3.4 機(jī)場地勢及排水設(shè)計(jì)因素

為利于機(jī)場的排水,土面區(qū)地勢設(shè)計(jì)有3°～5°的坡度,地勢向排水溝一側(cè)傾斜.在降雨過程中,道肩及土面區(qū)大部分地表水順地勢流入排水溝,一部分地表水則滲入土體之內(nèi),在重力作用和地勢影響下產(chǎn)生豎向和橫向的滲流.一方面,排水溝沿線區(qū)域地勢較低,在高處地(表)下水不斷補(bǔ)給的情況下,排水溝沿線易形成富水帶,為滲流潛蝕創(chuàng)造了水源條件；另一方面,排水溝采用漿砌片石或鋼筋混凝土現(xiàn)澆而成,排水溝未設(shè)置泄水孔,一定程度上阻斷了淺層地下水的運(yùn)移通道,造成地下水在截排水溝沿線聚集,浸泡軟化和滲流潛蝕沿線低洼段淺層地基土,經(jīng)過長期作用而造成排水溝沿線土洞塌陷頻發(fā).

3.5 地表(下)水因素

場區(qū)地下(巖溶水)埋藏深度大于30 m,遠(yuǎn)低于基巖面,土洞基本不受深部穩(wěn)定地下水位的影響,而是主要受降雨形成的地表水及入滲形成的淺層地下水(上層滯水)的影響.

工程區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候,降雨時(shí)空分布極不均勻,春夏季濕潤多雨,秋冬季干旱少雨,年降雨量8 000～13 500 mm.2014年5月22日、6月2日、7月25日,該機(jī)場遭受暴雨天氣的影響,3 h累計(jì)降雨量分別為55.2、62.8、66.2 mm,這是近10年來該機(jī)場遭受到的最嚴(yán)重的災(zāi)害性強(qiáng)降水天氣,降雨造成場內(nèi)排水溝大量漫水,并損毀部分溝道、圍界和護(hù)坡結(jié)構(gòu),如圖4所示.

圖4 低洼地段暴雨后雍水特征

地下水的滲流與土洞的形成、塌陷有著非常密切的聯(lián)系,通常地(表)下水作用主要表現(xiàn)為增濕加載作用、強(qiáng)度劣化作用、滲流潛蝕作用、孔隙水壓力作用、真空吸蝕作用和沖刷作用等[7-8].

1)增濕加載作用

降雨入滲一方面增加了土的含水量,使其容重增大；一方面低洼地段產(chǎn)生地表積水,將增大土洞頂板的上部荷載,且隨著降雨的持續(xù),增濕加載作用將越發(fā)明顯.根據(jù)極限平衡理論,降雨作用增大土洞的致塌力,促使土洞向不穩(wěn)定方向發(fā)展.

2)強(qiáng)度劣化作用

地下水作用,一方面對土體中的大顆粒產(chǎn)生一定的潤滑作用,降低顆粒間的摩擦阻力,另一方面使得細(xì)小顆粒間的結(jié)合水膜變厚,降低土的內(nèi)聚力,使土體變軟,抗壓和抗剪性能急劇降低[9].同時(shí),水土作用過程中,會(huì)發(fā)生一系列的物化作用,使土體孔隙度增大、體積膨脹、濕化崩解、削弱顆粒的聯(lián)接力等.特別是在干濕循環(huán)作用下,土體會(huì)膨脹和崩解,內(nèi)部裂隙得到擴(kuò)展,破壞其完整性,一方面降低土體的力學(xué)性能,另一方面有利于水向深部滲流發(fā)展.因此,地下水的強(qiáng)度劣化作用,對土洞的塌陷起到強(qiáng)烈的推動(dòng)和加速作用.

3)滲流潛蝕作用

水在土體中流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生滲流作用力[10].降雨入滲的地下水在向下滲流的過程中,地下水水位下降,水力坡度增加,產(chǎn)生動(dòng)水壓力,土層中滲透壓力也隨之增加,當(dāng)水力坡度值增加到足以使巖溶充填物或土層中的細(xì)小顆粒遷移時(shí),潛蝕作用便會(huì)發(fā)生.地下水滲流主要有垂直滲流和水平滲流兩種模式,垂向滲流產(chǎn)生的滲透壓力一方面有利于疏通基巖中被堵塞的溶隙、落水洞、豎井等導(dǎo)水通道,另一方面可以使土體產(chǎn)生滲透破壞,縮短地面塌陷的時(shí)間；水平滲流易在基覆界面處產(chǎn)生沖刷作用,造成土體顆粒的損失,從而在基覆界面附近形成空洞.滲流潛蝕作用受降雨量、降雨歷時(shí)、土體滲透系數(shù)等因素的綜合影響[11-12],結(jié)合本工程,其還受地勢、巖溶通道的填充情況、連通性等因素影響.

綜上,研究區(qū)地面塌陷主要受地形、巖性、水文地質(zhì)條件、巖溶發(fā)育程度、機(jī)場結(jié)構(gòu)布局等因素影響,其是內(nèi)因、外因綜合作用的結(jié)果.

4 數(shù)值模擬分析

4.1 塌陷模型的概化

為分析A、B 兩種塌陷模式變形破壞機(jī)理,本節(jié)建立數(shù)值計(jì)算模型進(jìn)行分析.

為便于分析,將兩種塌陷形式進(jìn)行適當(dāng)?shù)膸缀胃呕?A 類塌陷,下部落水洞、豎井等寬大潛蝕通道可概化為圓柱或椎臺,如圖5～6所示.

圖5 A 類豎井、落水洞型土洞斷面示意圖

圖6 A 類土洞塌陷幾何概化模型

B類塌陷,石芽、溶溝、溶槽間的溶隙等潛蝕通道可概化為椎體或楔形體,如圖7～8所示.

圖7 B類溶隙型土洞斷面示意圖

圖8 B類土洞塌陷幾何概化模型

4.2 模型的建立

建立A、B 類兩種模式的數(shù)值分析模型,建模采用的巖土體物理力學(xué)參數(shù),見表2.

表2 建模采用的主要巖土體物理力學(xué)參數(shù)取值表

4.3 條件設(shè)定

(1)頂板厚度：3.0 m；(2)洞跨：A 類初始洞徑采用豎井口徑控制,分別為0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 m；B類土洞,初始洞徑采用石芽張開角θ控制,石芽垂高為5 m,θ分別為10°、20°、30°、40°、50°.

4.4 計(jì)算結(jié)果分析

數(shù)值分析得出,土體的塌落將造成頂板應(yīng)力重分布,隨洞徑的擴(kuò)大土洞頂板應(yīng)力集中程度越來越高,塑性變形區(qū)范圍逐步擴(kuò)大,發(fā)展到后期,地面開始變形、開裂,最后垮塌.兩種模式土洞頂板塑性變形區(qū)及沉降變形特征,如圖9所示.

圖9 A 類、B類土洞頂板沉降及塑性變形特征云圖

根據(jù)模型地表沉降監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù),地表沉降隨土洞的擴(kuò)展而增大,中心點(diǎn)位移量最大,向四周延展位移量逐步減小,如圖10～11所示.

圖10 “A 類”距中心點(diǎn)距離與沉降量關(guān)系曲線

圖11 “B類”距中心點(diǎn)距離與沉降量關(guān)系曲線

在土洞形成初期,土洞在基覆界面附近緩慢發(fā)展,逐步形成拱效應(yīng),隨潛蝕作用持續(xù),土洞以內(nèi)部塌陷的形式不斷地?cái)U(kuò)大,頂板中心點(diǎn)的位移、影響半徑、應(yīng)力集中程度隨土洞洞跨的增大而增大,當(dāng)頂板厚度突破臨界厚度時(shí),拱效應(yīng)將會(huì)失效而形成塌陷.

變形監(jiān)測點(diǎn)顯示,A 類土洞洞徑5.0 m 時(shí)頂板中心點(diǎn)位置沉降量達(dá)70.6 mm,而洞徑0.5 m 時(shí),沉降量僅12.3 mm；B類土洞石芽張開角θ為60°時(shí),土洞頂板中心點(diǎn)位置沉降量達(dá)46.9 mm,而張開角為10°時(shí),沉降量僅10.1 mm.

上述分析反映出,土洞的發(fā)展速率、地表沉降量與洞徑呈正相關(guān)關(guān)系,洞徑越大地表沉降變形量越大,土洞形成初期,土洞規(guī)模較小,洞頂沉降不明顯,土洞未塌陷,當(dāng)土洞規(guī)模發(fā)展到一定程度時(shí),變形量將超過臨界閾值而塌陷.同時(shí),土洞塌陷的速率與土洞頂板的初始厚度有較為密切的關(guān)系,一般頂板越薄塌陷越快,越厚則反之,這主要與地下水滲流潛蝕作用和土洞內(nèi)部塌陷的歷程相關(guān)聯(lián).

5 地面塌陷預(yù)測分析

5.1 地面塌陷的時(shí)間累積效應(yīng)

地面塌陷一般是經(jīng)過多期地表水入滲潛蝕循環(huán)作用的結(jié)果,具典型的“時(shí)間累積效應(yīng)”或“累進(jìn)性破壞效應(yīng)”特征.該機(jī)場自2005年11月6日建成通航至今已經(jīng)過去十余年,這段時(shí)間里隨著干濕季節(jié)的交替,潛蝕作用不斷進(jìn)行,土洞逐漸形成并發(fā)展.

根據(jù)場區(qū)工程地質(zhì)條件和土洞發(fā)育的歷史進(jìn)程,可將飛行區(qū)地面塌陷的發(fā)展歷程劃分為5 個(gè)階段,即：①穩(wěn)定階段→②緩慢發(fā)育階段→③加速發(fā)育階段→④初始塌陷階段→⑤加速塌陷階段.

穩(wěn)定階段至加速發(fā)育階段：屬于地面塌陷的內(nèi)部塌陷階段,該階段主要特征是覆蓋層在滲流的循環(huán)作用下逐步被潛蝕,土洞逐漸形成,規(guī)模不斷擴(kuò)大,地面開始出現(xiàn)沉降變形.

初始塌陷-加速塌陷階段：屬于頂板沉降變形塌陷階段,特征為潛蝕作用突破了洞頂板零界厚度,頂板抗力小于其致塌力而發(fā)生地面塌陷,塌陷規(guī)模、面積隨降雨的沖刷和入滲潛蝕作用而不斷擴(kuò)大.地面塌陷發(fā)展歷程趨勢,如圖12所示.

圖12 地面塌陷發(fā)展趨勢圖

根據(jù)上述分析,機(jī)場飛行區(qū)目前正處于地面塌陷的加速發(fā)展階段,如不及時(shí)治理,地面塌陷的速率、數(shù)量、規(guī)模、面積將進(jìn)一步擴(kuò)大,并從土面區(qū)向道面區(qū)發(fā)展,影響機(jī)場安全.

5.2 地面塌陷的半定量預(yù)測

地面塌陷受諸多因素的影響,采用物理模擬試驗(yàn)或現(xiàn)場塌陷試驗(yàn)進(jìn)行研究存在很大的局限性[13].數(shù)值模擬作為巖溶物理勘探的延伸,是地面塌陷空間預(yù)測的重要手段,一定程度上可實(shí)現(xiàn)地面塌陷的可視化、定量化.

在前人研究的基礎(chǔ)上[14-15],本文提出,可采用工程物探、工程勘察、現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合,探明地下巖溶的分布、發(fā)育規(guī)律、規(guī)模、發(fā)育程度,再以室內(nèi)試驗(yàn)、原位試驗(yàn)為基礎(chǔ),運(yùn)用數(shù)值模擬分析地面塌陷的發(fā)展、變形、破壞特征及控制因素敏感性,而后采用權(quán)重分析法進(jìn)行半定量評價(jià),并考慮時(shí)間累積效應(yīng),對地面塌陷進(jìn)行綜合預(yù)測,預(yù)測流程如圖13所示.

圖13 地面塌陷預(yù)測分析流程圖

具體流程為：(1)通過調(diào)查、物探、勘探、測繪、監(jiān)測等查明飛行區(qū)地面塌陷的空間分布特征及基本條件,賦予各基本條件一定的權(quán)重.(2)通過數(shù)值模擬等分析各特征條件的影響程度,并賦予權(quán)重；綜合確定各致塌因素對塌陷形成的影響權(quán),并賦予相應(yīng)的權(quán)重.(3)考慮時(shí)效性因素對機(jī)場工程區(qū)地面塌陷水平及風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行綜合預(yù)測.因此,進(jìn)行地面塌陷預(yù)測試時(shí),應(yīng)首先根據(jù)基礎(chǔ)資料、綜合地質(zhì)勘察結(jié)果,確定全場區(qū)基本條件(F i),再進(jìn)一步細(xì)化特征條件的影響(Q i),賦予各致塌因素對應(yīng)的權(quán)重(T i),將各致塌因素的權(quán)重(T i)相加,得到對應(yīng)預(yù)測區(qū)域的潛在塌陷水平(λ),進(jìn)而對塌陷風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行定級.

對于本工程,當(dāng)塌陷水平λ≥71%時(shí),判定為“極易塌陷區(qū)”,當(dāng)50%≤λ＜71%時(shí),判定為“易塌陷區(qū)”,當(dāng)29%≤λ＜50%時(shí),判定為“零星塌陷區(qū)”,當(dāng)λ＜29%時(shí),判定為基本穩(wěn)定區(qū).

通過上述分析得出,機(jī)場范圍內(nèi)巖溶中等及以上發(fā)育的灰?guī)r分布區(qū)(覆蓋層薄,地勢低、排水不暢的土面區(qū))為“極易塌陷區(qū)～易塌陷區(qū)”,見表3.

表3 地面塌陷預(yù)測表 (單位：%)

飛行區(qū)未來地面塌陷風(fēng)險(xiǎn)程度預(yù)測,如圖14所示,土面區(qū)塌陷繼續(xù)發(fā)展未來有向跑道、聯(lián)絡(luò)道、機(jī)坪等擴(kuò)展的趨勢,若不及時(shí)采取防治措施,未來可能造成道面脫空,甚至塌陷,威脅飛行和地面工作人員的安全.

圖14 預(yù)測飛行區(qū)易塌危險(xiǎn)區(qū)平面圖

根據(jù)該機(jī)場業(yè)主單位2021年6月委托相關(guān)單位開展的“地面塌陷病害專項(xiàng)治理工程勘察”階段性結(jié)果反饋,飛行區(qū)內(nèi)地面塌陷數(shù)量已達(dá)到40多處,專項(xiàng)勘察布設(shè)的物探和鉆探發(fā)現(xiàn)在跑道道肩附件的土面區(qū)土層中已出現(xiàn)許多小型空洞,并有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢,說明地面塌陷正向道槽區(qū)附近發(fā)展,塌陷的規(guī)模和數(shù)量正逐年增加,病害治理專項(xiàng)勘察的結(jié)果與本文預(yù)測的結(jié)果基本一致.

6 結(jié)論

1)由于機(jī)場飛行區(qū)地面塌陷地處巖溶垂直發(fā)育帶,降雨產(chǎn)生的地表水入滲侵蝕并潛蝕土體,土顆粒沿潛在的巖溶蝕縫隙、豎井、漏斗、溶蝕管道等滲流通道流失,從而在覆蓋層中形成土洞塌陷.

2)根據(jù)地下巖溶潛蝕通道形態(tài),可將飛行區(qū)地面塌陷分為“A 類”豎井、落水洞型土洞塌陷和“B類”石芽溶隙、溶蝕帶型土洞塌陷.

3)飛行區(qū)土洞的塌陷,受地形地貌與巖性、巖溶發(fā)育程度、覆蓋層特征、機(jī)場結(jié)構(gòu)、地表(下)水等因素控制,并具時(shí)間累積效應(yīng)和空間差異性分布特征.

4)采取工程物探、工程勘察、現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的手段,探明地下巖溶的分布、發(fā)育規(guī)律、規(guī)模、發(fā)育程度,以室內(nèi)試驗(yàn)、原位試驗(yàn)為基礎(chǔ),運(yùn)用數(shù)值模擬分析地面塌陷的發(fā)展、變形、破壞特征及控制因素敏感性,采用權(quán)重分析法進(jìn)行半定量評價(jià),考慮時(shí)間累積效應(yīng)因素,可對地面塌陷進(jìn)行綜合預(yù)測.

5)對類似工程地面塌陷災(zāi)害治理,可采取分區(qū)、分類型進(jìn)行處理：地面塌陷集中發(fā)育的重災(zāi)區(qū)可按“片”進(jìn)行集中處理,零星塌陷區(qū)可按“點(diǎn)”進(jìn)行分散處理,避免盲目擴(kuò)大處理,以減少處理費(fèi)用、提高處理效果.豎井、落水洞型地面塌陷采用清爆回填強(qiáng)夯并結(jié)合壓力注漿處理,溶隙、溶蝕帶型地面塌陷采取水泥注漿或水泥摻和細(xì)骨料注漿處理,均可達(dá)到較好的治理效果.