巖溶塌陷類型及特征

1、巖溶塌陷類型及特征一、巖溶塌陷的類型劃分我國巖溶塌陷類型繁多（二）各種成因類型的發(fā)育特征我國巖溶塌陷主要發(fā)育于華南的連片巖溶區(qū)。（一）自然塌陷在天然作用下產生的塌陷，約占總數的 33%（不包括陷落柱），是各類塌陷中最多的一種。古塌陷：形成于第四紀以前，如“陷落柱”；老塌陷：形成于第四紀期間，具殘留形態(tài)，往往為后期堆積物充填或掩蓋；新塌陷：新近時期產生，或形成時期不明，但形態(tài)保持較好。它們多發(fā)育于地下水變化迅猛的巖溶山地的洼地、槽谷中，塌陷范圍小。強度弱，往往呈單個坑零星分布，塌陷規(guī)模隨結構不同而差異很大。按其成因，又可分為：1.暴雨引起的塌陷：暴雨可導致土體迅速充水和地表水的強烈滲透，并在一定

2、條件下引起巖溶地下水位的急劇上升而產生正壓沖爆作用，易于產生塌陷。2.洪水引起的塌陷：在近岸地帶第四系沖積層中潛水位和巖溶地下水位均隨洪水位而波動， 由于兩者滲透性的差異， 在波動過程中不但可產生有利于滲透潛蝕作用的附加水頭，而且還產生正負壓力的作用，這些作用都可導致塌陷的產生。3.重力引起的塌陷：在巖溶發(fā)育過程中，地下洞穴，管道在崩塌作用下不斷擴展，最后導致頂板蓋層在重力作用卞失穩(wěn)陷落的現象。在巖溶山區(qū)并不罕見。巖溶漏斗、地下河天窗巖溶障谷、天生橋等地巖溶形態(tài)有許多就是塌陷的遺跡，這些基、巖塌陷規(guī)模一般較大，形成之后一般不再復活。4.地震引起的塌陷：在構造地震作用下，在覆蓋層比較薄弱的地段也

3、可產生一系列的塌陷，如 1853 年 2 月在湖南新寧， 5 級地震的歷史記載 c“有聲如雷，陷成七潭，大小不一，皆有水涌出” 。此外，近幾十年來地震塌陷也常有，如： 1976 年唐山地震引起數十處塌陷等。（二）人類活動誘發(fā)的塌陷（簡稱人為塌陷）是由于人類的工程;經濟活動，改變了巖溶洞穴及其上覆蓋層的穩(wěn)定平衡狀態(tài)而引起的塌陷，約占總數的 60%，可見人為作用已成為現代塌陷的重要動力。 人為塌陷按成因又可分為坑道排水或突水、抽汲巖溶地下水、水庫蓄引水、震動加載及表水、污水下滲引起等類型塌陷 +前三者共古人為塌陷的92%.1.坑道排水或突水引起的塌陷是指由于礦坑、 隧道、人防及其它地下工程排水或突

4、水引起的塌陷，其中以礦坑排、突水塌陷為主，占人為塌陷的17%.巖溶地區(qū)由于礦產資源的開發(fā)， 礦坑排水或突水引起的塌陷較為頻繁。凡處于復蓋巖溶區(qū)的礦區(qū)，在其排水疏干過程中，幾乎都不可避免地產生塌陷，主要分布于湘中、鄂東南、贛中 ;贛東北及安徽的沿江地帶。由于礦坑排水降深達數十米至上百米， 疏干影響范圍達數公里至一、二十公里以外。 因此在所有各類塌陷中，這類塌陷范圍最廣，達數至數十平方公里；塌陷坑數量最多，達數百至數干個；持續(xù)時間最長，有的 20 年尚在繼續(xù)；影響也最嚴重，多屬大、中型塌陷。以土層塌陷為主，見有基巖塌陷；除碳酸鹽巖類塌陷外，還有少量紅層巖溶塌陷。例如湖南恩口煤礦于 1972 年 3

5、 月 21 日恩井放水試驗， 4 月溫塘泉水減少， 6 月 20 日開始塌陷， 8 月 20 日北面三口沖塌陷，以后河床附近排泄區(qū)相繼發(fā)展。 1975 年恩 I 井一 150 米水平開始排水后，塌陷加劇。 19771979 年因 25 號點突水，水量 1400 噸/ 時，塌陷劇烈發(fā)展達到高峰。隨后逐漸減弱。但仍向外圍緩慢擴展。至1986 年塌陷總數達 6100 多個，主要發(fā)育于煤系底板茅口灰?guī)r中，呈條帶狀分布，總長度 20 公里以上，煤系頂板長興灰?guī)r及大冶灰?guī)r中亦有少量塌陷發(fā)育，塌陷影響范圍達 20 平方公里。以土層塌陷為主，并見有紅層巖溶的基巖塌陷。 礦坑最大排水量 8165 噸/ 時，最低

6、排水標高一 350 米，塌陷破壞農田 9500 畝，拆遷民房18300平方米，毀壞小水庫 8 座，山塘 180 多口，河床塌陷改河鋪底5300米，河水灌入增加礦坑涌水量，最大灌入量 8000 噸/ 時，并將泥砂帶入礦坑；農業(yè)賠償和塌陷綜合治理費用每年平均 150 萬元至 1982 年賠償費用共 980 萬元。人為塌陷中的基巖塌陷都與礦坑排水或突水有關。基巖塌陷的蓋層可以是碳酸鹽巖， 各種碎屑巖甚至火成巖 （如大廣山鐵礦見于巖體邊緣的強風化帶中）?；鶐r塌陷一般具備兩個條件：一是有較大的隱伏洞穴，二是蓋層巖層（體）受構造破碎或風化而較軟弱?；鶐r塌陷的特征是：1）其規(guī)模不等，大者居多，塌陷直徑從數米

7、到數十米甚至數百米，塌陷坑深度和塌陷蓋層厚度可達數十米至百米以上。2）其分布明顯地受斷裂構造控制，一般多發(fā)育于構造交匯破碎帶。2.抽汲巖溶地下水引起的塌陷主要由于水井抽水引起，分布較為普遍，約占人為塌陷的49%，均為土層塌陷。 當覆蓋層厚度較薄 （一般小于 1020 米），抽水降深達到 5 10 米時，多有塌陷產生。由于抽水降深有限，其影響范圍約數百米至一、二公里；塌陷坑數量較少，一般數個至數十個，僅在集中供水水源地有較大規(guī)模的塌陷產生，如貴州水城水鋼供水水源地，16 口抽水井中有14 口井周圍出現塌陷1000 多個，范圍達4 平方公里；河北秦皇島柳江供水水源地自1987 年抽水以來，不到一年

8、的時間產生塌陷 286 個，范圍達 3.7 平方公里。抽水塌陷影響最大的是城市地區(qū)和鐵路沿線。前者已見于貴陽、昆明、武漢、杭州、南京、廣州等六個省會和20 余個中小城市。損壞建筑物，破壞風景名勝。并危及人身及財產安全； 后者影響顯著的有津浦線泰安車站、浙贛線分宜車站及沈大線瓦房店三家子等處，往往造成斷道停運， 甚至列車脫軌、顛復的災害。3.水庫蓄水或引水引起的塌陷巖溶山區(qū)、洼地、谷地的小型水庫及少量中型水庫，多在水體增荷，滲漏潛蝕及雨季地下水位迅猛變化產生的正負壓力和沖爆等多種作用下而在庫內產生塌陷， 成為廢庫或病庫。 這類塌陷約占人為塌陷的 26%，主要分布于廣西、貴州、四川、湖南、云南等省

9、區(qū)，湖北、江西等省也有發(fā)生。一般規(guī)模較小，塌陷坑數量少，強度較弱，但往往多次復活而不易穩(wěn)定。 水庫塌陷在懸托型河谷中極易產生， 如云南以禮河水槽子水庫，庫區(qū)第四紀復蓋層厚達 30 余米，上部 1.52 米為粘土，下為砂礫石粘土層， 基巖為灰?guī)r，白云質灰?guī)r，巖溶較發(fā)育，有地下管道，地下水時期很深， 達 103 米，水庫建成后自 19581965 年每年塌陷數十個， 累計達 117 個，形成長 400 米、寬 100 米的塌陷區(qū)，庫水漏失。后經處理，塌坑開挖開至基巖，先填大石塊，再填小石塊，其上鋪蓋 12 米的水泥板，再回填粘土，效果良好。此外，在峰叢、丘叢洼地中的水庫，其下往往有暗河管道發(fā)育，也

10、易塌陷，如江西德興萬村掛袍山水庫塌陷。這類水庫地下水位埋深很大，但季節(jié)變化帶常達到地表， 在這種情況下， 其處理一定要采取通氣減壓措施，作為地下管道的調壓井才能收效。貴州普定火石坡水庫的一個塌陷，多次處理，多次復活，甚至用鋼筋混凝土蓋板也未收效，原因恐在于此。引水渠道通過巖溶發(fā)育地段，也往往因渠水滲漏潛蝕形成塌陷。如湖南鳳凰龍溪河水庫引水渠道塌陷。蓄水和坑道排水、 抽水還往往引起紅層巖溶的塌陷， 它們產生于洞隙型巖溶發(fā)育的紅色鈣質膠結灰質礫巖，砂礫巖（湘、贛）及泥灰?guī)r夾層（四川）中。一般規(guī)模小，零星分布。4.震動或加載引起的塌陷震動或加載是使復蓋巖溶區(qū)處于接近極限平衡狀態(tài)的隱伏土洞產生塌陷的導

11、因， 它們往往與其它因素聯合作用。 該類塌陷占人為塌陷的 6%.如武漢中南軋鋼廠堆料場的塌陷，就是在抽水的潛蝕作用形成隱伏土洞的基礎上， 經鋼錠和煤堆的加載作用而塌陷的。 震動引起的塌陷在鐵路路基附近較為常見， 貴昆線 K586K612一段長 26 公里，屬丘狀溶原，多漏斗狀洼地，復蓋層為厚度不足 10 米的殘坡積紅色粘性土，地下水位在基巖頂板以下， 1974 年 1980 年沿路基塌陷 4 段共 38 個塌陷坑，其中，渾水塘車站、秧田沖車站及其區(qū)間內最為發(fā)育，見塌陷坑 25 個，單個塌坑規(guī)模小，多發(fā)生于雨季。其成因除了表水下滲潛蝕作用外， 主要是火車通過時的震動。 浙贛線分宜車站的塌陷除抽水

12、因素外與火車的震動也有密切關系。 公路上汽車的震動也能導致塌陷。如江西樂平縣邵家板前堂村樂（平）弋（陽）公路西側的粘性土中因汽車震動產生塌陷坑 5 個。以上這些塌陷都是發(fā)生于隱伏土洞發(fā)育的地區(qū)。5.表水或污水滲引起的塌陷在廠礦建筑區(qū)，由于場地排水不良造成表水下滲或化學污水下滲溶濾也能導致塌陷的產生， 如云南鎮(zhèn)雄板橋氮肥廠廠址， 復蓋層為亞粘土、含卵礫石粘土層，厚 5 米左右，最大 19 米，發(fā)育有土洞數十個，基巖為灰?guī)r，地下水位 7.615.7 米，位于基巖頂板以下， 1972 年產生塌陷 15 個，使工廠設備陷落。 其中 13 個塌陷分布于流水池和污水池一帶，顯示與表水和污水下滲作用有關。桂

13、林市第二造紙廠位于桂林市西北部，陽江右岸的巖溶洼地中，地面高出陽江水面約35m.廠區(qū)表層為棕黃色及紅黃色粘性土層，一般厚 710m，最厚達 12m 以上，據桂林地區(qū)所見，這類土層中往往有裂隙發(fā)育?；鶐r為灰?guī)r， 巖溶發(fā)育。廠區(qū)地下水主要受大氣降水補給，地表水滲入覆蓋土層后，一部分在土層中形成裂隙潛水，呈水平徑流緩慢排向陽江一級階地， 大部分的入滲水流沿土層裂隙向下滲到基巖面后，通過基巖中巖溶洞隙的開口處匯入巖溶洞穴通道，排出陽江。該廠于 1973 年建成投產。生產排放的廢水平均每日約1020 立方米，含鹽酸約 12%，具強腐蝕性。這些含酸廢水由磚砌及水泥沙砂漿抹面地溝或排水溝排入陽江。 由于水的酸性腐蝕， 使地和排水溝逐漸破壞漏水， 而終致完全失效。 車間排放的含酸廢水及雨水幾乎全部由車間內外的一些漏水點就地漏入地下。自 1977 年以來，水處理車間內及沿排水溝附近地面曾多次出現塌陷洞或坑。 1983 年 8 月 11 日下午一時零五分，一號混合罐地基突然陷落，罐體向北 325西方向傾覆，部分輸水管道扭斷壓碎，致使生產停頓。塌陷范圍包括一號罐體基礎及其周圍地面，略呈橢圓形，東西長約 3m 多，南