岩溶地面塌陷 岩溶地面塌陷的防治
岩溶地面塌陷是发生在碳酸盐岩类分布的覆盖型岩溶区一种较特殊的地质灾害，是指覆盖在溶蚀洞穴发育的可溶性岩层之上的松散土石体在外动力因素作用下，向洞穴运移而导致的地面变形破坏，其表现形式是产生塌陷坑。由于地面塌陷一般是突然发生的，可导致突发性的地质灾害。严重者可遭致建筑物和人民生命财产的重大损失。
岩溶地面塌陷的成因机制有多种解释，主要有潜蚀论、真空吸蚀论和气爆论。其中“潜蚀论”国内外已有不少文献论及，下面简要介绍一下。
在覆盖型岩溶（指的是地表堆积数米至数十米厚土层的岩溶化岩层）区，由于下伏碳酸盐岩岩溶发育，存在溶洞、落水洞、溶隙等地下水的良好通道，当天然或人为原因使地下水位大幅度下降时，地下水的流速和水力梯度相应加大，对上覆第四系土层和洞穴、溶隙中的充填物进行冲蚀、淘刷，并随水携走，这时在与碳酸盐岩体顶板接触处的土层中开始形成土洞。土洞形成后改变了土层中的原始应力状态，引起洞顶的坍落。在地下水不断潜蚀及土体重力坍落作用下，土洞逐渐发展成拱形。当土层厚度大时可以形成天然平衡拱，土洞停止发展而隐伏于地下；当土层较薄时，土洞则不能形成天然平衡拱，其顶部不断坍落，直至达到地表而形成塌陷坑。塌陷坑形成后，地面便成为地表径流汇集的场所，坑壁不断坍塌，同时还有地表水挟带物质的堆积作用，使陷坑逐渐形成为碟形洼地，地表塌陷暂时停止发展。其发育形成过程如图4-6所示。
图4-6 岩溶地面塌陷过程示意图
据研究，地面塌陷的形成必须具备3个条件：①下伏碳酸盐岩中岩溶发育；②孔隙水与岩溶水联系密切，且水动力条件变化大；③上覆土层较松散且厚度较小，且土层中塌落物质有被水流携走的通道和空间。地下水动力条件的变化有自然的和人为的因素，人为因素包括大量开采岩溶水作供水水源和疏干大水岩溶矿井，会大幅度降低地下水位，水动力条件急剧变化（水力梯度大增），较自然因素强烈。上覆土层以冲积和冲洪积成因者地面塌陷较突出，其厚度小于10m者塌陷严重，大于30m者塌陷少见。
根据本次调查和收集资料可知，在线路里程610km～618km南东侧的湖北段咸宁市官埠桥—北洪桥一线分布有数处岩溶塌陷，这些塌陷距离线路较近，故将其形成特征与已造成的危害论述如下。
塌陷地段多分布于垅岗前低洼地带，陷塌坑多呈圆形漏斗状，直径一般1～4m，最大者10m，深1～3m，最深达15m，塌陷规模520×104m2。表层多分布全新统黄褐色粘土和砂砾石构成的二元结构，厚5～13.8m；中更新统黄红至黄褐色粘性土，厚10～25m，最厚达42m。下伏基岩为岩溶较发育的石炭系黄龙组、二叠系栖霞组碳酸盐岩和白垩至古近系东湖群砾岩、砂砾岩为区内主要取水含水层，石炭、二叠系碳酸盐岩受构造影响，节理裂隙及岩溶发育。目前已造成107国道的11km水泥路面严重开裂受损，先后发生5次较大规模塌陷，形成26个陷坑。塌陷首发时间为1983年，1986年、1987年、1995年、1996年均有发展，目前处于较不稳定状况，在过量抽取地下水情况下，可能加剧地面变形。
塌陷使水井报废，工厂停产，交通中断等，并随时危及当地居民的安全。已造成经济损失约150万元，潜在危害近750万元。
需要强调指出的是，在湖北—湖南段管线里程 620～705km（咸宁—赤壁—临湘）地段分布有寒武、奥陶、石炭、二叠、三叠系的灰岩、白云岩等碳酸盐岩，具备发生岩溶地面塌陷的机制和地质、水文地质条件。目前该地段还未出现地面塌陷情况，但在工程施工或管道建成运营过程中，一旦因岩溶水开采等使水动力条件发生改变，引发岩溶地面塌陷的可能性是存在的。
岩溶塌陷现状及危害~
主要发生于鲁中南的临沂、泰安、莱芜、枣庄等地，仅2001～2005年共发生71起，直接经济损失170.763万元。
一、临沂市岩溶塌陷
临沂市近年发生岩溶塌陷主要有13起，毁房120间，造成经济损失55.1万元(表8-1)。
表8-1 临沂市近年发生岩溶塌陷及其危害情况统计表
1)2002年7月中旬，苗庄小区鲁光化工厂1992年建成并交付使用的职工宿舍33，34，35，49号楼房出现细小裂缝，后逐渐加密加宽，东密西疏，裂宽1～10mm，35号楼1单元地下储藏室地面变形，出现局部隆起现象，敲击水泥地面有“咚咚”声;四栋楼均为4层5个单元，至8月2日，35号楼大部分居民已被迫陆续迁出。初步分析与地下新形成的(隐伏)岩溶塌陷有关，具体成因仍待进一步调查。以上两起塌陷共毁房120间，造成经济损失50万元。
2)2003年5月8日，兰山小区拟建32号楼场区东北角，发生一起岩溶地面塌陷，地理坐标:东经118°18'44″，北纬35°04'23″。陷坑呈直径4.7m之圆形，深4m。此次塌陷若增加地基加固处理，将提高建房成本10万元。由于陷坑位于住宅楼密集的小区内，给附近居民造成心理恐慌，已有两栋楼居民撤出。
二、泰安市岩溶塌陷
泰安市近年发生岩溶塌陷主要有26起，产生地裂缝2起，塌陷坑25个，造成20余户民房出现不同程度开裂现象，造成直接经济损失63.7万元(表8-2)。
1)2003年5月31日凌晨4时，泰山区省庄镇东羊娄村以东300m的麦田里突发岩溶地面塌陷，地理坐标:东经117°13'20″，北纬36°09'11″，塌陷坑口呈东西长35m，南北宽27m的椭圆形，深度约30m，垂向呈漏斗状，规模之大为全省之最。陷坑底部有水，深不可测，约0.07hm2长势旺盛正待收割的小麦和1万m3砂质粘土瞬间化为乌有，周围多处出现椭圆形、直径大小不一的地裂缝，附近羊娄村多处民房出现裂缝，引起当地村民极度恐慌。6月4日下午4时20分，在原塌坑西50m处，又发现一条东西长14.3m、南北宽11.8m的椭圆形地裂缝，其内地面明显下沉，有进一步塌陷的可能;原陷坑北西部90m处发现一直径1.2m、深度0.2m的重复陷坑。塌陷原因主要是地下水过量开采所致(照片8-1，照片8-2)。
2)2003年5月30日，新泰市果都镇至天宝镇公路梁家庄村路段发生地面塌陷，地理坐标:东经117°28'2.5″、北纬35°57'35.6″，塌陷坑呈近东西向椭圆形，坑深6m，目前公路部门已用90余m3砂土将坑填平夯实。塌坑周围房子无裂缝现象发生，附近无大口井大量取水现象，其北100m处有一浅井，深7m，已干涸。6月26日，果都镇王家庄村南粮田先后发现2个塌坑，南边塌坑位于东经117°28'3.9″，北纬35°57'48.1″处，塌坑呈南北向椭圆形，南北长9m、东西宽6m，坑深0.38m，陷坑口呈坛形，坑口处裂缝最深处2m多，最大裂缝宽达0.2m。此塌坑北东37°，33m处还有一东西长8m、南北宽7.7m、坑深0.24m的东西向椭圆形塌坑;7月2日，在上述南边陷坑西南20m处，又发现一曲线形裂痕，目前裂痕深1m，其上裂缝宽0.2m。
三、莱芜市岩溶塌陷
根据已有资料，近几年莱芜市共有28起岩溶塌陷发生，产生塌陷坑42个，造成经济损失11余万元(表8-3)。
2005年7月2日，莱城区牛泉镇西泉河村东南农田内发生一起岩溶塌陷，主陷坑直径12m，深10m。受降雨冲蚀影响，陷坑较大，面积约150m2，深约4m。陷坑周围为秋季农作物，无人员伤亡及财产损失。该塌陷具多期发育特征，规模居全省第二位。在主陷坑周围约1km2范围内，共有新旧塌坑8个(照片8-3，照片8-4)。
四、枣庄市岩溶塌陷
枣庄市2001～2002年共发生岩溶塌陷11起，毁田85.1m2(表8-4)。
照片8-1 东羊娄村塌坑近景
照片8-2 东羊娄村塌坑远景
照片8-3 牛泉镇西泉河村塌陷全貌
照片8-4 牛泉镇西泉河村塌陷主塌坑
表8-2 泰安市近年发生岩溶塌陷及其危害情况统计表
续表
表8-3 莱芜市近年发生岩溶塌陷及其危害情况统计表
续表
表8-4 枣庄市2001～2002年发生岩溶塌陷及其危害情况统计表
(一)岩溶地面塌陷灾害预防
(1)查明洞穴分布。从防灾减灾的角度来考虑，岩溶地面塌陷的发生主要与地表浅部存在着天然岩溶洞穴有关，因此，查明洞穴的分布情况是防治工作中最基本的环节。也是岩溶地区建造各种人工建筑物之前必须进行的常规工作。
调查工作应在查明区域地质、水文地质背景的基础上，运用钻探和物探手段确定浅表洞穴的分布情况，并从危险性的角度进行分区。对松散堆积物厚度不大，且直接覆盖在溶洞和隙宽较大溶隙开口处的那些地段，要予以高度重视，不应布设任何建筑物。
(2)对已出现地面变形，但尚未塌陷的地点，要圈围出警戒区，及时撤离人员，以防酿成人身安全事故。
(3)拟建的以岩溶水为开采对象的供水源地布设地点，场地选择时，应事先进行致塌危险性的充分论证，并尽可能远离村镇和人口密集区。
(4)对分散开采的农村井机，应强调小流量小降深逐渐过渡到预定开采量的操作方法，以避免洞穴负压的形成。此外，分散的农用井的布设必须在水文地质人员指导下进行，避免井群干扰、降深过大问题的出现。
(5)在可能出现塌陷的地段，要防止地表水的进入，对严重漏水的河溪、库塘进行铺底防漏或人工改道。
(6)加强对岩溶水位，尤其是地面变形的监测，要注意宣传，加强群测群报的工作。
(二)岩溶地面塌陷的治理
(1)充填塌坑，填坑时首先应清除表土，先填块石和粗大骨料堵塞洞体，再填细料使之形成反滤层。
(2)跨越塌陷区的公路、铁路应修建桥梁，桥梁基础应坐落在厚度较大的基岩上。
地面塌陷的形成条件
答：地面塌陷主要发生在新构造运动的上升区，由于地壳上升，地下水位相对下降，包气带加厚，地下洞穴空洞扩大或处于潜水面以上，有利于地面塌陷的发生。我国云贵高原、黄土高原多发地面塌陷地质灾害(图77)。3.气候条件 久旱无雨会造成地下水位下降，从而引发地面塌陷。龙南县渡江镇象塘村田寮背村小组一块农田发生地...
岩溶地面塌陷
答：1. 岩溶地面塌陷是一种发生在碳酸盐岩类分布的覆盖型岩溶区的特殊地质灾害。这种灾害是由覆盖在可溶性岩层之上的松散土石体在外动力因素作用下向洞穴运移，导致的地面变形破坏，其典型表现形式为塌陷坑的形成。2. 地面塌陷通常突然发生，可引发突发性的地质灾害，严重时可能导致建筑物损坏和人民生命财产的...
岩溶地面塌陷
答：岩溶地面塌陷是发生在碳酸盐岩类分布的覆盖型岩溶区一种较特殊的地质灾害，是指覆盖在溶蚀洞穴发育的可溶性岩层之上的松散土石体在外动力因素作用下，向洞穴运移而导致的地面变形破坏，其表现形式是产生塌陷坑。由于地面塌陷一般是突然发生的，可导致突发性的地质灾害。严重者可遭致建筑物和人民生命财产的...
我国地面塌陷的分布
答：我国岩溶地面塌陷主要集中在扬子地台和华北地台的碳酸盐岩分布区，因构造特点、气候和地形的差异所造成的岩溶发育特点不同，大体可分为北方岩溶地面塌陷高发区和南方岩溶地面塌陷高发区。1.北方岩溶地面塌陷区 本区位于长江以北，由于华北地台大多为大型宽缓的褶皱和断块构造，气候较干旱，降水量少，岩...
岩溶地面塌陷的防治
答：(一)岩溶地面塌陷灾害预防 (1)查明洞穴分布。从防灾减灾的角度来考虑，岩溶地面塌陷的发生主要与地表浅部存在着天然岩溶洞穴有关，因此，查明洞穴的分布情况是防治工作中最基本的环节。也是岩溶地区建造各种人工建筑物之前必须进行的常规工作。调查工作应在查明区域地质、水文地质背景的基础上，运用钻探和物...
地面塌陷有哪些类型
答：1.岩溶塌陷 由于可溶岩(以碳酸岩为主，其次有石膏、岩盐等)中存在的岩溶洞隙而产生的。在可溶岩上有松散土层覆盖的覆盖岩溶区，塌陷主要产生在土层中，称为“土层塌陷”，其发育数量最多、分布最广;当组成洞隙顶板的各类岩石较破碎时，也可发生顶板陷落的“基岩塌陷”。我国岩溶塌陷分布广泛，除天津...
地面塌陷发生的机理
答：到目前为止，有关非采空区岩溶地面塌陷形成的机理可归纳为六种。需要注意的是，这些机理是针对近地表岩溶，特别是洞穴、溶隙上部开口处被松散的第四纪堆积物覆盖的条件下而讨论的，也可以说是围绕岩溶水饱水带与包气带之间的岩、土、水、气变化所导致的地面变形响应而展开的。其次，非采空区岩溶塌陷的...
岩溶地面塌陷的防治
答：在岩溶地区，地面塌陷往往与地表下的岩溶洞穴有关。因此，了解洞穴的具体位置是预防塌陷的关键步骤。在进行人工建筑物的建设之前，必须对区域地质和水文地质情况进行详细调查，并利用钻探和物探技术来确定洞穴的分布，从而进行危险性评估和区域划分。特别是那些松散堆积物较薄，直接覆盖在溶洞和宽大溶隙上的...
全国地面塌陷易发程度分区
答：地面塌陷主要分为岩溶塌陷和采空塌陷。 (1)岩溶塌陷 岩溶塌陷形成的地质环境条件和影响因素主要是存在开启的岩溶洞隙,并且其沉积物盖层为厚度不大的未固结物,以及有水活动的动力条件。 我国云贵高原及华南丘陵、盆地、平原区可溶岩连片分布,岩溶发育,塌陷集中,是我国岩溶塌陷灾害最多、最集中的地区。特别是湘、桂...
岩溶塌陷和地面沉降
答：煤矿地面喀斯特塌陷现象十分普遍，主要塌陷形式包括松散层下沉、地表开裂和塌陷洞等。在松散沉积物覆盖的喀斯特地区，当矿山大量排水和城市大量开采喀斯特地下水时，喀斯特地下水水位必然会大幅度下降，原来地下水位以下、现地下水位以上的溶洞充填物、覆盖层的浮托力削减，相当于使土体增加附加荷载，同时，又诱发...
