淺談巖溶地區(qū)地面塌陷及處理

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1、摘要巖溶塌陷是指在巖溶地區(qū)，下部可溶巖層中的溶洞或上覆土層中的土洞，因自身洞體擴(kuò)大或在自然與人為因素影響下，頂板失穩(wěn)產(chǎn)生塌落或沉陷的統(tǒng)稱。巖溶地區(qū)地面塌陷是一種較為常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象。引起塌陷的原因往往是由于巖溶地區(qū)地下普遍存在土洞，土洞埋藏淺、分布密、發(fā)育快，頂部土體強(qiáng)度低，它們對(duì)建筑物的穩(wěn)定性影響很大，不同程度地威脅著建筑物的安全和正常使用。本文通過對(duì)興業(yè)縣城區(qū)周邊地面塌陷及處理情況的分析，總結(jié)了巖溶地區(qū)地面塌陷的類型、特征，為巖溶地區(qū)勘察和地面塌陷的處理提供一些借鑒。關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū)；地面塌陷；穩(wěn)定性；處理；檢測(cè)淺談巖溶地區(qū)地面塌陷及處理

2、1工程實(shí)例興業(yè)縣地處廣西東南部，北回歸線以南，四周為低矮丘陵環(huán)繞，而城區(qū)位于巖溶盆地中部。興業(yè)縣城區(qū)及周邊為地面塌陷多發(fā)區(qū)，2013年下半年，較多場(chǎng)地在地質(zhì)勘探時(shí)發(fā)現(xiàn)較大土洞，而城區(qū)周邊多處出現(xiàn)地面塌陷現(xiàn)象，甚至發(fā)生了多次因地面塌陷引起建筑物拉裂而造成的糾紛案件。如興業(yè)縣政府前面廣場(chǎng)、中石油興業(yè)油庫(kù)、興業(yè)縣交通局新址、興業(yè)縣高中等場(chǎng)地，在勘探及建設(shè)時(shí)發(fā)現(xiàn)了直徑8～15m土洞；又如興業(yè)縣環(huán)江村、龐村就出現(xiàn)了大面積下沉塌陷，造成了幾十戶居民房屋拉裂案例。8為了查明興業(yè)縣城區(qū)及周邊地面塌陷原因，我院在地面調(diào)查的基礎(chǔ)上，整理歸納十多年來的地質(zhì)勘探資料進(jìn)

3、行分析，發(fā)現(xiàn)興業(yè)縣城區(qū)及周邊形成地面塌陷多發(fā)區(qū)主要是由于其特定巖溶地質(zhì)條件和大量抽取地下巖溶水造成的。興業(yè)縣城區(qū)上覆土層主要為沖洪積黏性土、粉土、砂土層，土層強(qiáng)度普遍較低，下伏基巖主要為石灰?guī)r，而基巖埋藏相對(duì)較淺為8～15m為主，淺部巖溶洞隙中等發(fā)育，遇洞率在30%～60%間，溶洞頂板較薄且破碎較多，易崩塌；地下巖溶水豐富，出水量為20～100立方左右。據(jù)查，興業(yè)縣大部分單位及居民飲用水均為抽采的地下巖溶水，如興業(yè)縣高中、興業(yè)縣醫(yī)院、興業(yè)縣多家水泥廠等均打有水井抽取地下巖溶水，抽水量均在20～80立方左右。經(jīng)過長(zhǎng)期采取地下水，溶洞頂板附加應(yīng)力增

4、加而崩塌，上覆土層不斷被潛（沖）蝕流失形成土洞，土洞頂板失穩(wěn)引起了地面塌陷。1地面塌陷成因分析巖溶地區(qū)地面塌陷情況是一種非常普遍的現(xiàn)象，根據(jù)塌陷的形成機(jī)理，一般分為3種，分別為：巖溶地區(qū)上覆土層的塌陷、巖溶溶洞頂板塌陷及上覆土層和下伏基巖溶洞頂板同時(shí)塌陷。而巖溶基巖溶洞頂板塌陷多為早期形成，而上覆土層塌陷多為近期形成，而同時(shí)塌陷主要發(fā)生在巖溶洞隙埋藏淺的地段。通過對(duì)上述案例分析，形成地面塌陷的直接原因是先期巖溶頂板塌陷、上覆土體流失形成土洞后，上覆土體塌陷，而其根本原因是大量抽取地下水造成。由于土洞形成受地層巖性、水文地質(zhì)、巖溶發(fā)育、地表排水以

5、及人為改變地下水動(dòng)力條件等諸多因素的影響，又決定了土洞和地面塌陷的不均性。下面通過對(duì)巖溶塌陷區(qū)的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)情況的綜合分析，探討巖溶地區(qū)地面塌陷的成因條件：（1）地層巖性8土洞是指埋藏在巖溶地區(qū)可溶性巖層的上覆土層內(nèi)的空洞。當(dāng)上覆有適宜被沖蝕的土體，其下有排泄、儲(chǔ)存沖蝕物的通道和空間，地表水向下滲透或地下水位在巖土交界處附近作頻繁升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于水對(duì)土層的潛蝕作用，產(chǎn)生土洞和塌陷。而上述地區(qū)為巖溶地區(qū)，下伏基巖為可溶性較好的石灰?guī)r，巖溶洞隙發(fā)育，地下水豐富，而上覆土層為沖洪積層，易被潛蝕，均具備了形成地面土洞和塌陷的地層條件。（

6、2）地質(zhì)構(gòu)造場(chǎng)地石灰?guī)r節(jié)理裂隙發(fā)育,特別是上部巖石較破碎；巖層較傾斜,傾角30o～50o，所以巖溶洞隙較一般地區(qū)發(fā)育。（3）水文地質(zhì)興業(yè)縣城區(qū)及周邊，以前有兩條小河交叉通過，所以上覆土層多為沖洪積黏性土、粉土、砂土層，特別是巖層面多為粉土、軟至流塑淤泥質(zhì)土和砂土，富水性較強(qiáng)，水位埋深1.50-2.50m，水量較豐富，局部地下水流通性較強(qiáng)。地下水具有較好補(bǔ)給來源，除大氣降雨滲入補(bǔ)給外，尚有原舊河床及區(qū)域水體側(cè)向補(bǔ)給，補(bǔ)給量的大小取決于地表巖性，砂性土補(bǔ)給條件優(yōu)于粘性土。地下水的水位變化與降雨強(qiáng)度基本一致，豐水季節(jié)水位上升，枯水季節(jié)水位下降。所以場(chǎng)

7、地具備了地表水下滲，地下水流動(dòng)的途徑。而城區(qū)及周邊大量打井抽取地下水，造成了地下水位的反復(fù)變化，形成了對(duì)上部土體不斷潛蝕的地下水條件。綜上所述，場(chǎng)地具備了可溶性巖層、具有溶解能力和足夠流動(dòng)的水、具有地表水下滲和地下水流動(dòng)的途徑、上覆土體強(qiáng)度較低易于潛蝕等形成溶洞和土洞的條件，所以該區(qū)域易產(chǎn)生土洞和地面塌陷不良地質(zhì)作用。3巖溶地區(qū)巖洞塌陷的穩(wěn)定性分析8巖溶地區(qū)地面的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)實(shí)際上可以歸結(jié)為巖溶頂板的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，影響頂板穩(wěn)定性的主要因素有：①頂板埋藏深度及厚度；②頂板的完整性；③溶洞大小及充填情況。當(dāng)場(chǎng)地存在有淺層洞體或溶洞群洞徑大、洞內(nèi)無充填或

8、半充填、頂板較薄或較破碎、上覆土體較軟弱等條件之一時(shí)，可判定為不穩(wěn)定地基。該城區(qū)大部分巖溶地層節(jié)理裂隙發(fā)育，土洞、溶洞極其發(fā)育，溶洞頂板薄，規(guī)模大，地