岩溶塌陷及其防治措施

论文题目 论文题目 岩熔塌陷及其防治措施 课程名称 课程名称 水文地质学基础 学学 院 院 资源与环境工程学院 专专 业 业 资源勘查工程 年年 级 级 2013 级 学学 号 号 学生姓名 学生姓名 黄绩俊 姜凌锋 刘忠权 吴洪江 指导教师 指导教师 王益伟 2015 年 12 月 15 日 水文地质学基础水文地质学基础 论文论文 1 摘要 摘要 近年来 随着岩溶区城市化建设的飞速发展 岩溶区土地资源 水资源和矿产资源开发的不断增强 由此而引发的岩溶塌陷问题日 益突出 已成为岩溶区主要地质灾害问题 严重妨碍城市经济建设与 发展 因此研究岩溶地面塌陷的形成机制和防治对策具有十分重要的 现实意义 本文主要根据相关的参考资料 对岩溶塌陷形成的原因 形成条件和防治对策方面进行研究 关键词 关键词 熔岩塌陷 形成原因 形成条件 防治措施 引言引言 岩溶塌陷 karst breakdown survey 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 国内外均有 熔岩塌陷的发生 作为地质灾害 给社会带来了不同程度的损失 随着日益强烈的人类经济活动 塌陷的坑数不断增多 熔岩塌陷问 题已经是当前急需解决的一个问题 作为一名学地质的大学生 对 岩熔塌陷我们应该有一个清楚地认识 对岩熔塌陷的研究更有其重 要性 一 一 岩溶塌陷的形成原因岩溶塌陷的形成原因 岩溶塌陷多发生于上覆厚度不大松散沉积物的岩溶发育地区 岩溶洞穴 上覆沉积物及地下水 构成固体 液体及气体三相力学 平衡体系 地下水位变动达到一定幅度 平衡破坏 上覆松散沉积 2 物突然塌落 形成上大下小的圆锥形塌陷坑 岩溶塌陷的形成原因 分为自然因素和人为因素 1 1 自然因素 自然因素 长期干旱使地下水位明显下降 或者暴雨使地下水位迅速抬升 均可发生天然的岩溶塌陷 地下水位下降时 上覆载荷得不到足够 的支撑 引起地面塌陷 地下水位抬升时 封闭气体受压发生气爆 上覆松散沉积物破坏而塌陷 天然的岩溶塌陷规模小 分布有限 危害不大 2 2 人为因素 人为因素 开采地下水 采矿排水 基坑排水等人为活动 会引起浅层地下 水位的降低 有时还伴随着封闭气体负压吸引 触发岩溶塌陷 人 为活动引发的岩溶塌陷 多发生于人口密集的城镇厂矿 危害严重 二 二 岩溶塌陷的形成条件岩溶塌陷的形成条件 1 1 岩溶洞隙是岩溶塌陷产生的基础岩溶洞隙是岩溶塌陷产生的基础 岩溶 国际通用术语 Karst 译名喀斯特 是指水对可溶性石 在 我国以碳酸盐岩为主 局部尚有硫酸盐岩 卤化物岩等 这里主 要对前者进行论述 进行以化学溶蚀作用与特征 并包括水的机 械侵蚀和崩塌使用以及物质的携出 转移和再沉积 的综合地质 作用 以及由此而产生的现象统称 岩溶作用的结果在可溶岩表 面及其内部形成各种岩溶现象 在地表的如洼地 槽谷 漏斗 落水洞 溶沟溶槽 石芽 石柱 溶峰等 在地下的则为各种形 态的溶洞 溶隙 管道等 受各种因素的影响 岩溶的发育有强 3 弱之分 岩溶发育愈强烈 岩溶洞隙数量愈多 其规模也愈大 愈有利于岩溶塌陷的形成 岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水排 浊基准面的控制 多发育于浅部 向深部逐渐减弱 浅部岩溶洞 隙由于地下水活动频繁 交替强烈 一般连通性较好 成为塌陷 物质的储集空间和运移通道 岩溶洞隙的开口程度是影响岩溶塌 陷形成的重要因素 岩溶地下水的活动 塌陷物质的运移都是通 过洞隙开口处进行的 因此 塌陷坑与开口洞隙存在着密切的垂 向对应关系 实践表明 洞隙规模愈大 塌陷也愈大 洞隙开口 愈大 塌陷速度愈快 洞隙的平面展布形态对塌陷平面形态有着 决定性影响 裂隙状洞隙往往形成长条状塌陷坑 沿地下河管道 往往产生链状或串珠状分布的塌陷坑群 2 一定厚度的松散盖层一定厚度的松散盖层 松散破碎的盖层是塌陷体的主要组成部分 土层是土洞形成和 塌陷发生的物质基础 目前已知塌陷中土层塌陷占 96 7 可见 土层是塌陷的主要组成部分 土层的成因类型 矿物成分 岩性 颗粒成分 结构构造 物理力学性质 水理性质 状态 厚度等 影响着土洞的形成和发展的快慢 土层的厚度 还控制和影响着塌 陷的形成与规模 此外 盖层为风化破碎的基岩也可产生塌陷 由 基岩构造成的塌陷体在重力作用下沿溶洞 管道顶板陷落而成的塌 陷为基岩塌陷 3 3 地下水运动地下水运动 4 地下水运动是塌陷产生的动力条件 主要动力 不论是地表水的 渗入还是人为的抽灌地下水 都会影响地下水的运动平衡 导致水 动力场的改变 促成岩溶塌陷 地下水位急剧变化带是塌陷产生的 敏感区 水动力条件的改变是产生塌陷的主要触发因素 地下水在 流通空隙中流动 通过对土壤和岩体的物理和化学溶蚀 将其中的 可溶性离子带走 土颗粒间胶结物的流失 使土层结构变得松散 土颗粒间空隙增大 地下水的流速加快 水力坡度变大 搬运能力 增强 加剧了对土层中颗粒物质的冲蚀 形成更大的流通空隙 继 而形成土洞 人为大量抽取地下水 使土层中水压力减小 对土颗 粒的浮托作用减弱甚至消失 造成土颗粒间空隙增大 结构松散 一些岩溶管道中由于地下水的流动 形成负压 对上覆土层形成吸 蚀作用 造成上覆土层的塌陷 水动力条件发生急剧变化的原因主 要有降雨 水库蓄水 井下充水 灌溉渗漏 严重干旱 矿井排水 强烈抽水等 此外 地震 附加荷载 人为排放的酸碱废液对可 溶岩的强烈溶蚀等均可诱发岩溶地面塌陷 三三 岩熔塌陷的防治措施岩熔塌陷的防治措施 我国对岩溶塌陷的防治工作开始于 60 年代 目前已有一套比较 完整和成熟的方法 防治的关键是在掌握矿区和区域塌陷规律的前 提下 对塌陷做出科学的评价和预测 即采取以早期预测 预防为 主 治理为辅 防治相结合的办法 塌陷前的预防措施主要有 合理安排厂矿企业建设总体布局 河流改道引流 避开塌陷区 修筑特厚防洪堤 控制地下水位下降 5 速度和防止突然涌水 以减少塌陷的发生 建造防渗帷幕 避免或 减少预测塌陷区的地下水位下降 防止产生地面塌陷 建立地面塌 陷监测网 塌陷后的治理措施主要有 塌洞回填 河流局部改道与 河槽防渗 综合治理 一般来说 岩溶塌陷的防治措施包括控水措施 工程加固措施 和非工程性的防治措施 一 控水措施 一 控水措施 1 1 地表水防水措施地表水防水措施 防地表水进入塌陷区 可以 1 清理疏通河道 加速泄流 减少渗漏 2 对漏水的河 库 塘铺底防漏或人工改道 3 严重漏水的洞穴用粘土 水泥灌注填实 2 2 地下水控水措施地下水控水措施 根据水资源条件 规划地下水开采层位 开采强度 开采时间 合理开采地下水 加强动态监测 危险地段对岩溶通道进行局部注 浆或帷幕灌浆处理 二 工程加固措施 二 工程加固措施 1 1 清除填堵法清除填堵法 用于相对较浅的塌坑 土洞 2 2 跨越法跨越法 用于较深大的塌坑 土洞 3 3 强夯法强夯法 用于消除土体厚度小 地形平坦的土洞 6 4 4 钻孔钻孔充气充气法法 设置通风调压装置 破坏岩溶封闭条件 减小 冲爆塌陷发生的机会 5 5 灌注填充法灌注填充法 用于埋深较深的溶洞 6 6 深基础深基础法法 用于深度较大 不易跨越的土洞 常用桩基工 程 7 7 旋喷加固法旋喷加固法 浅部用旋喷桩形成一 硬壳层 厚 10 20m 即可 其上再设筏板基础 三 非工程性的防治措施 三 非工程性的防治措施 1 开展岩溶地面塌陷的风险评价 2 开展岩溶地面塌陷的试验研究 找出临界条件 3 增强防灾意见 建立防灾体系 岩镕塌陷的防治尽管难度较大 但只要因地制宜地采取综合的 措施 岩溶塌陷灾害是完全可以防治的 四 总结四 总结 岩溶塌陷给人类社会的经济和发展带来巨大的灾害 是现在一 种主要地质灾害 从上文中可以看出 岩熔塌陷的形成大半是由 人类自身的活动引起的 对此 我们应该引起警惕 岩溶塌陷尽 管具有突发性 尽管岩镕塌陷的防治难度较大 但只要因地制宜 地采取综合的措施 岩溶塌陷灾害是完全可以防治的 7 参考文献参考文献 1 1 张人权等 水文地质学基础 北京地质出版社 张