岩溶塌陷与地质环境.ppt

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1、岩溶塌陷与地质环境定义岩溶塌陷（karstbreakdownsurvey）：是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。分布我国岩溶塌陷分布广泛，除天津、上海、甘肃、宁夏、以外的26个省（区）中都有发生，其中以广西、湖南、贵州、湖北、江西、广东、云南、四川、河北、辽宁等省（区）最为发育。塌陷的中心部位主要分布在：1、地质构造分布带是构造密集或交叉部位；2、地下水集中径流带。3、地下水集中排泄带（群泉分布地段，沿河两岸，地形低洼常年积水段）。据统计，全国岩溶塌陷总数达2841处，塌陷坑33192个，塌陷面积

2、约332平方公里，造成年经济损失达1.2亿元以上。形成1.自然因素岩溶的发育程度和覆盖层厚度及其工程地质特性是塌陷形成的基本条件，气象、水文、地震是诱发塌陷的主要自然因素。(1)引起塌陷的主要气象因素是降雨。在岩溶区雨季降水入渗，地下水位迅速提高，雨后迅速下降，如此多次交替波动，使地下水对土体潜蚀、渗蚀、崩解等作用不断进行；同时重复的湿化作用使空腔上部土体的结构受破坏，在重力作用下引起塌陷。据统计，广西区内与降雨有关的塌陷共有1075处，约占塌陷总数的70％。(2)引起塌陷的水文因素主要表现为河水位的涨落，直接影响地下水位的升降。年地下水位在垂直方向上的交替变化，对塌陷形成起促进作用，

3、塌陷一般发生在洪水上升和消退即地下水位突然上升和回落两个阶段。由水文因素引起的塌陷主要发生于江河沿岸。如1994年2月7日～18日，桂林市白果树村西漓江沿岸南北长200m，河岸出现两个半圆环的地面裂缝下沉带，共产生塌陷11处，360m的河堤受损。(3)因地震引起的塌陷较少。地震时，地震波由震中向四面八方传播，受地震的影响，当土洞项板的抗剪强度小于地震波产生的剪切力时便发生塌陷。1958年9月25日灵山东北苏村一北庄一带地震，使得石塘苏村一带多处塌陷成穴生泉，局部地段形成沼泽，鹅境大队塌陷一处直径lOm，深3'一4m。2.人为因素在岩溶区，人类经济工程活动也是引起岩溶塌陷的主要因素。(1

4、)人工抽、排地下水在岩溶地下水水源地和岩溶充水矿山地区，由于地下水被大量开采或疏排，从而引起地下水位大幅度下降或频繁升降，加速了地下水对岩土体的潜蚀、搬运作用，导致岩溶空腔及土洞空腔不断扩大，顶部土层逐渐变薄，同时水位的升降对顶部岩土体起到顶托和真空吸蚀作用，从而引起塌陷。抽排地下水的方式、强度不同，其诱发塌陷程度也不同。①间歇性抽排水比持续抽水引起的潜蚀和搬运能力更强，因此更容易产生塌陷。间歇性抽水引起的塌陷规模和影响范围也远大于持续抽水试验引起的塌陷.即抽水量大、降深大、水位下降迅速，造成的地下水流速迅速加快，则抽水所形成的塌陷速度快，塌陷坑规模及影响也大。②在抽排水影响范围内，饱

5、和土体比非饱和土体更容易产生塌陷，同时塌陷范围远小于降落漏斗范围。③局部天然条件下较难发生塌陷的地段，受抽排水的影响也会引起塌陷。如桂林三里店一带第四系土层覆盖较厚(10～30m)地段，天然条件下较难发生塌陷，而当开采地下水后时有塌陷发生。(2)工程振动及荷载因振动而导致塌陷的原因有爆破和机械振动。随着现代化建设的不断发展，需进行爆破和机械施工的工程增多，从而引起土体振动，当振动效应产生的剪应力大于土洞顶板强度时，便产生塌陷。(3)水库蓄水水库蓄水后，坝体上，下游水位差增大，对库区下部岩溶管道的腐蚀增强，同时由于库水渗泡，库区内土层自重增加，力学强度降低，在长期高水位的高压条件下，下部

6、逐步潜蚀掏空，最后由于底部无法承受水体压力而产生塌陷，造成水库渗漏。(4)废水入渗受污染的地表水及酸碱含量较高的工业废水入渗地下，不仅改变地下水的水质状态，而且对岩土体产生化学潜蚀作用，加速土洞的形成、发展而导致塌陷。在我国覆盖型岩溶地区,地面塌陷的严重后果引起了各有关部门的关注;近年来,曾对此开展各种研究。国外亦非常重视岩溶地区的塌陷问题,美国在佛罗里达州专门成立了塌陷研究所,并于1984年10月召开了第一次国际性多学科的塌陷学术讨论会。导致塌陷的原因是多方面的,有因矿山和隧洞的疏干排水、供水源地抽水、爆破和机械振动以及采掘、地震、洞穴垮塌等所诱发,亦有因自然降雨或修建水库工程等引起

7、。其中岩溶水库区的塌陷所占比例很大,全国发生在岩溶库区的塌陷据初步统计有120多处,约占全国塌陷区总数的26％。产生岩溶塌陷的水库必然导致严重渗漏。岩溶库区的塌陷和渗漏,严重影响工程的效益,甚至危及人民生命财产的安全。岩溶塌陷对地下水的危害由于近年来工业的发展，大部分河流等地表水体水质较差，岩溶塌陷发生后，揭穿了灰岩含水层顶板，沟通了地表水系与地下水系，使得地表水通过塌坑大量涌入岩溶含水层，加之岩溶裂隙，溶洞连通性好，污水会在岩溶含水层中迅速扩