泰安市泰山區(qū)巖溶塌陷成因分析及防治措施.docx

泰安市泰山區(qū)巖溶塌陷成因分析及防治措施張廣安1 ,魯 峰2 ,渠 濤2 ,賈東亮1 ,彭 云1(1 . 泰安市國(guó)土資源局泰山區(qū)分局 ,山東 泰安271000 ;2 . 山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 ,山東 濟(jì)南250014)摘要 :泰安市泰山區(qū)為巖溶塌陷易發(fā)區(qū) 。通過對(duì)該區(qū)巖溶塌陷現(xiàn)狀和成因的分析研究 ,認(rèn)為巖溶洞隙的開口程度是影響巖溶塌陷形成的重要因素 ;松散蓋層是巖溶塌陷形成的物質(zhì)基礎(chǔ) ,而厚度 、巖性結(jié)構(gòu)則對(duì)其穩(wěn)定性起著明顯 的控制作用 ;地下水動(dòng)力條件的改變是巖溶塌陷形成的誘發(fā)因素 。加強(qiáng)地下水合理規(guī)劃開采 ,建立完善的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可以有效減少塌陷所造成的危害 。關(guān)鍵詞 :巖溶塌陷 ;易發(fā)區(qū) ;現(xiàn)狀 ;成因 ;防治措施 ;山東泰安中圖分類號(hào) : P613 . 3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : A泰安市泰山區(qū)地處山東省中部 ,北依泰山 ,南瀕汶水 ,轄區(qū)內(nèi)有 2 個(gè)鎮(zhèn) ,5 個(gè)街道辦事處 。區(qū)內(nèi)水文 地質(zhì)條件復(fù)雜 ,為巖溶塌陷多發(fā)區(qū) 。自 20 世紀(jì) 70 年代中期以來 ,受人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)及降水的影響 , 區(qū)內(nèi)巖溶塌陷及伴生地裂縫地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生 ,由此造成的 經(jīng)濟(jì) 損失 和 危 害 程 度 十 分 嚴(yán) 重 1 。2003年 5 月 31 日 , 發(fā) 生 在 區(qū) 內(nèi) 省 莊 鎮(zhèn) 東 羊 婁 村 東 北800 m處特大型巖溶 塌陷 就 是一 例 , 在即 將成 熟 的 麥田中 出 現(xiàn) 一 橢 圓 型 塌 陷 坑 , 長(zhǎng) 軸 近 EW 向 , 長(zhǎng)35 m ;短軸近 SN 向 ,長(zhǎng) 27 m ,深 24 m ( 由地面到巖溶水面) (圖 1) 。因此 ,在該區(qū)加強(qiáng)巖溶塌陷治理研 究工作是非常必要的 。1巖溶塌陷現(xiàn)狀巖溶塌陷區(qū)主要分布于區(qū)內(nèi)中部的城區(qū)水源地和南部的舊縣水源地 。到目前為止 ,共發(fā)生 233 處 。其發(fā)生規(guī)模大 ,發(fā)生頻率高 ,造成社會(huì)影響 、經(jīng)濟(jì)損 失及危害程度都十分嚴(yán)重 。1 . 1城區(qū)水源地巖溶塌陷巖溶塌陷區(qū)主要分布于舊鎮(zhèn) 訾家灌莊一帶 。 自 1976 年舊鎮(zhèn)鐵路三角區(qū) 、訾家灌莊等地首先發(fā)生 大規(guī)模塌陷以來 ,到目前為止 ,在東西向長(zhǎng)約 4 km ,2南北向?qū)捈s 2 km ,面積 8 km 的范圍內(nèi)共出現(xiàn)塌坑130 余處 ,其中 ,1976 1985 年間共發(fā)生 90 余處 ,頻 率 、數(shù)量為至今之最 。1986 1990 年 ,隨著上述地段 塌陷的持續(xù)發(fā)生 ,繼而擴(kuò)展到南關(guān)以及東部的韓家結(jié) 莊 、寧家結(jié)莊等地 ,造成了大量房屋開裂倒塌 ,尤其是 鐵路三角區(qū)塌陷曾造成鐵路運(yùn)行中斷 ,并長(zhǎng)期迫使列 車在此減速緩行 ,經(jīng)濟(jì)損失巨大 ,僅旱橋工程治理費(fèi) 用就達(dá) 3000 萬元 。1991 年以后 ,對(duì)區(qū)內(nèi)巖溶地下水 采取了限量開采措施 ,城區(qū)塌陷已處于基本穩(wěn)定狀 態(tài) ,但東部訾家灌莊一帶仍持續(xù)發(fā)生 。據(jù)不完全統(tǒng) 計(jì) ,塌陷造成的經(jīng)濟(jì)損失約 50100 萬元/ a 。1 . 2 舊縣水源地巖溶塌陷舊縣水源地明顯的巖溶塌陷出現(xiàn)于 1988 年以圖 1 2003 年 5 月 31 日東羊婁村巨大巖溶塌陷現(xiàn)場(chǎng)收稿日期 :2007208207 ;修訂日期 : 2007209203 ;編輯 :陶衛(wèi)衛(wèi)作者簡(jiǎn)介 :張廣安 ( 19612) ,男 ,山東泰安人 ,主要從事礦產(chǎn)資源管理工作 。31 山 東 國(guó) 土 資 源第 23 卷第 10 期2007 年 10 月后 。在此之前多為微變形或小范圍 、小規(guī)模地裂縫現(xiàn)象 ; 至 1990 年 ,集中塌陷區(qū)僅在舊縣以北附近不 足 1 k m 范圍內(nèi) ,產(chǎn)生塌陷坑 11 處 。隨著地下水的 大量持續(xù)開采 ,塌陷范圍迅速向北擴(kuò)展至許家埠 、圣 元官 莊 、東 西 苑 莊 、西 羊 婁 、東 羊 婁 一 帶 , 面 積 約20 k m2 ,累計(jì)塌陷坑 60 余處 ,最大直徑和可見深度為 27 m 。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) ,到目前為止 ,區(qū)內(nèi) 11 個(gè)自 然村 3000 余間民房遭受不同程度破壞 ,其中危房高 達(dá) 20 %以上 ,舊縣新村 、西羊婁 、羊婁東村 、東羊婁 被迫搬遷 ,累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 1 億元 。土的緩沖作用 ,其抗塌能力稍強(qiáng) ;均一粘性土或底部為粘性土的多層結(jié)構(gòu)土層 ,由于粘性土具有一定的 凝聚力 ,抗塌能力較強(qiáng) ,塌陷數(shù)量較少 ,塌陷速度也 要慢一些 。2 . 3 地下水動(dòng)力條件地下水動(dòng)力條件的改變是巖溶塌陷形成的誘發(fā) 因素 。由于該區(qū)巖溶地下水埋藏較淺 ,循環(huán)交替強(qiáng) 烈 ,大量開采地下水造成動(dòng)水位變化劇烈 ,使灰?guī)r以 上的第四系松散沉積物由于脫水 、真空吸蝕 、遭受巖 溶水沖刷等作用而發(fā)生坍塌 ,從而形成土洞 ,并進(jìn)一 步波及地表附近 ,當(dāng)土洞以上土體無法承受上覆重 量時(shí) ,即形成地面塌陷 。據(jù)舊縣水源地 225 孔監(jiān)測(cè) 資 料 可 知 , 1988 年 以 前 地 下 水 位 標(biāo) 高 處 在106 . 76 m ,巖溶水位高 于 灰?guī)r 頂界 面 3 m 以 上 , 尚 處在采 、補(bǔ)平衡狀態(tài) ,無巖溶塌陷發(fā)生 ; 隨著開采量 的不斷增加 ,巖溶水位下降至 103 . 08 m ( 低于灰?guī)r 頂界面3 . 68 m) 時(shí) ,塌陷開始發(fā)生 ,且隨著地下水位 的不斷下降致使塌陷范圍不斷擴(kuò)大 。2 巖溶塌陷成因分析2 . 1 可溶巖的巖溶發(fā)育程度該區(qū)巖溶塌陷主要分布于寒武 、奧陶紀(jì)灰?guī)r隱 伏區(qū) 。區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育強(qiáng)烈 , 巖溶洞隙數(shù)量多 , 規(guī)模 大 ,連通性強(qiáng) ,巖溶洞隙的發(fā)育一般受巖溶水排泄基 準(zhǔn)面的控制 ,多發(fā)育于淺部 ,即形成“天窗”,巖溶洞 隙的發(fā)育隨深度的增加而逐漸減弱 。淺部巖溶洞隙 由于地下水活動(dòng)頻繁交替強(qiáng)烈 ,一般連通性好 ,成為 塌陷物質(zhì)的儲(chǔ)集空間和運(yùn)移通道 。巖溶洞隙的開口 程度是影響巖溶塌陷形成的重要因素 ,巖溶地下水 的活動(dòng)和塌陷物質(zhì)的運(yùn)移都是通過洞隙開口處進(jìn)行 的 。據(jù)鐵路三角區(qū) 125 個(gè)鉆孔資料統(tǒng)計(jì) ,在灰?guī)r頂 板之下 30 m 深度范圍內(nèi) , 遇溶洞鉆孔達(dá) 93 個(gè) , 占74 . 4 % , 且多呈半充填狀態(tài) , 溶洞最大揭露深度達(dá)5 . 34 m ,為地下水強(qiáng)烈活動(dòng)和塌落物質(zhì)的運(yùn)移提供 了有利空間 ,是巖溶塌陷產(chǎn)生的基礎(chǔ)條件 。2 . 2 松散蓋層厚度及巖性結(jié)構(gòu)松散蓋層是巖溶塌陷形成的物質(zhì)基礎(chǔ) ,而厚度 、 巖性結(jié)構(gòu)則對(duì)其穩(wěn)定性起著明顯的控制作用 。土層厚度對(duì)塌陷產(chǎn)生也有明顯影響 ,泰山區(qū)巖溶塌陷土層厚度小于 10 m 的塌陷占大多數(shù) , 厚度1030 m 的塌陷數(shù)量要少得多 ,而大于 30 m 的僅 零星出現(xiàn) 。第四系松散堆積層廣泛分布灰?guī)r頂板之上 ,由 粘土 、砂 、礫等各種組分組成 ,形成單層 、雙層或多層結(jié)構(gòu) 。巖性結(jié)構(gòu)對(duì)塌陷的形成有著明顯的影響 : 均 一的砂土由于顆粒間無粘結(jié)力 ,在一定水頭的水流 滲透作用下 ,其細(xì)小顆粒易于被潛蝕搬運(yùn)進(jìn)而掏空 破壞 ,在巖土體自重情況下 ,抗塌陷能力最差 ,塌陷 數(shù)量相對(duì)較多 ;雙層或多層結(jié)構(gòu)的土層 ,由于有粘性32 3 巖溶塌陷防治措施3 . 1突發(fā)性應(yīng)急措施(1) 加強(qiáng)管控 ,避免災(zāi)情進(jìn)一步發(fā)展 。加大地質(zhì) 災(zāi)害防治力度 ,嚴(yán)禁從事誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的各種活動(dòng) ; 禁止大型機(jī)械在塌陷坑周圍 3 k m 范圍內(nèi)作業(yè) , 禁 止在塌陷區(qū)內(nèi)抽水 、灌溉 ,禁止大型載重車輛通行 。 對(duì)房屋裂縫較為嚴(yán)重的居民 ,及時(shí)做工作進(jìn)行搬遷 、 避讓 。安排專人對(duì)塌陷危險(xiǎn)區(qū)實(shí)行 24 小時(shí)值班監(jiān) 測(cè) ,實(shí)行每日一報(bào) ,發(fā)現(xiàn)異情立即上報(bào) 。并在各村災(zāi) 害易發(fā)區(qū)落實(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)制度 、動(dòng)態(tài)巡查制度和災(zāi)情 速報(bào)制度 。(2) 積極開展地質(zhì)災(zāi)害勘查和評(píng)估工作 。多方 籌集資金及時(shí)開展地質(zhì)災(zāi)害物探調(diào)查和危險(xiǎn)性評(píng)估 工作 。同時(shí) ,對(duì)羊婁新區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估 , 為羊婁新區(qū)的規(guī)劃建設(shè)提供了安全保證 。3 . 2建立長(zhǎng)效防災(zāi)機(jī)制(1) 健全工作網(wǎng)絡(luò) 。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害防治工作需 要和人員變化情況 ,及時(shí)調(diào)整充實(shí)地質(zhì)災(zāi)害防治工 作領(lǐng)導(dǎo)小組和突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害搶險(xiǎn)救災(zāi)指揮部 ,進(jìn) 一步明確各成員單位的職責(zé)分工 。及時(shí)制定下發(fā)年 度汛期地質(zhì)災(zāi)害防治方案以及應(yīng)急預(yù)案 ,對(duì)全區(qū)的 地質(zhì)災(zāi)害防治工作及時(shí)進(jìn)行安排部署 。 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 成 果 與 方 法第 23 卷第 10 期2007 年 10 月(2) 加強(qiáng)防災(zāi)宣傳 。加大宣傳力度 ,積極開展地質(zhì)災(zāi)害防治知識(shí)宣傳教育 。設(shè)立永久性地質(zhì)災(zāi)害易 發(fā)區(qū)防治宣傳欄和地質(zhì)災(zāi)害防治警示牌 ,以進(jìn)一步 增強(qiáng)群眾的防災(zāi)自救意識(shí) 。(3) 落實(shí)防災(zāi)各項(xiàng)制度 。認(rèn)真落實(shí)汛期值班制 度 、險(xiǎn)情巡查制度和 災(zāi)情 速 報(bào)制 度 , 認(rèn)真 做好 防 災(zāi)“工作明白卡”“、避險(xiǎn)明白卡”的填報(bào) 、發(fā)放和歸檔工 作 。同時(shí)認(rèn)真做好巖溶塌陷易發(fā)區(qū)內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目的地 質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作 。(4) 加大地災(zāi)監(jiān)測(cè)力度 。在重點(diǎn)防范地區(qū)安裝 地下水自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀 ,根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果 ,通過數(shù)據(jù)庫(kù)和繪圖分析 ,可以較為準(zhǔn)確地預(yù)警預(yù)報(bào)巖溶地面塌陷 ,實(shí)現(xiàn)了地面塌陷監(jiān)測(cè)預(yù)警信息化 。(5) 實(shí)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)與規(guī)劃管理 。進(jìn)一 步查明地面塌陷的發(fā)育歷史 、成因類型 、形成條件 、 分布規(guī)律和動(dòng)態(tài)特征 ,預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì) ,從而為科學(xué) 合理地制定巖溶塌陷防治方案提供準(zhǔn)確 、可靠的地 質(zhì)依據(jù) 。嚴(yán)格按照規(guī)劃分區(qū) ,加強(qiáng)建設(shè)項(xiàng)目地質(zhì)危 險(xiǎn)性評(píng)估工作 。參考文獻(xiàn) : 1 魯峰 ,戴忠全 ,張少妮 ,等. 高密度電阻率法在泰安市東羊婁村巖溶塌陷區(qū)的地質(zhì)應(yīng)用效果 J . 山東國(guó)土資源 ,2006 ,22 ( 8) :49250 .Origin and Prevention Countermea sures of KarstColla pse in Ta ishan District of Ta ian CityZ H A N G Gua ng - a n1 , L U Fe ng2 , Q U Tao2 , J IA Do ng - lia ng1 , P EN G Yun1(1 . Tai sha n Di st rict B urea u of Taia n B urea u of L a nd a nd Re so urce s , Sha ndo ng Taia n 271000 , Chi na ; 2 . No . 1 Exp lo ratio n In stit ut e of Geolo gy a nd Mie nral Re so urce s , Sha ndo ng J i na n 250014 , Chi na)Abstract : Tai sha n di st rict i n Tai a n cit y i s collap se ea sy happ e ni ng a rea . Thro ugh a nal ysi s a nd st udy o np re se nt co nditio n a nd o ri gi n of ka r st collap se i n t hi s a rea , it i s rega r de d t hat op e n degree s of ka r st crack a re i mpo r t a nt ele me nt s , co a r se co ve ri ngs a re mat e rial ba si s , deep ne ss a nd roc k st r uct ure a re co nt rolli ng ele2 me nt , w hile dyna mic co nditio n of u nde r gro und wat e r i s i nduced ele me nt fo r fo r mi ng ka r st collap e . St re ng2 t hei ng rea so na ble p la n a nd e xp loit atio n of under gro und wat er a nd set ti ng up geolo gical mo nito ri ng net ca n reduce da ma ge s ca u se d by ka r st collap se eff ectively .Key words : Ka r st collap se ; ea sy - happ e ni ng a rea ; p re se nt co nditio n ; o rigi n ; p reve ntio n co unt e r mea sure s ;Taia n cit y i n Sha ndo ng p ro vi nce(上接第 30 頁(yè))Study on Synthent ic Improvement of Gravel Terra Nera in La ixi CityXU Zhe n - xi ng , L IU Ch un - yi ng , WA N G Zhi - lia ng , HA O Pi ng(L ai xi B urea u of L a nd a nd Re so urce s , Sha ndo ng L ai xi 266600 , Chi na)Abstract : Gra vel t er ra nera occupie s 34 . 1 % of to t al cultivat ed la nd squa re i n L ai xi cit y. It di st ri b ut e s wi de2l y wit h la r ge squa