河流冲积平原饱和砂土区地下管线渗漏诱发地面塌陷机制研究

河流冲积平原区是我国城市建设的主要区域,地层以松散冲洪积物为主,该地区地下管网破损带走松散地层极易形成隐蔽性很高的地下空洞,进而诱发地面塌陷,威胁人身财产和基础设施安全。以安庆市长风路地面塌陷为例,建立渗流、应力多场可控的等比实体模型箱,开展城市地面塌陷仿真实验,分析带水管线破损后地层中孔洞发育过程及孔洞周边各个方向应力变化特征,旨在揭示地面塌陷形成机制。结果表明:(1)安庆市长风路地面塌陷从孕育到塌陷,经历了小孔、竖直孔洞、塌陷坑三种形态,可将地下异常孔洞当作前兆进行预警;(2)河流冲积平原区城市地面塌陷的孕灾环境是地层的高渗透性地层和地下水位,诱发因子是管道的破损,尤其是污水排水管道破损;(3)城市地面塌陷危害大小主要受控于管道及地下水位相对埋深,且可以根据地层性质对塌陷坑的大小进行计算评估。该成果可为城市地面塌陷风险评价、防治区划等提供理论基础。

长春市羊草沟矿区地面塌陷现状及防治对策

随着煤炭资源的开发,曾经隐于地下的宝藏和财富得以显现,然而开采过程会伴随着严重的地面塌陷问题,对土地资源及地区经济发展带来了深远的负面影响。本文聚焦长春市羊草沟矿区,对其地面塌陷问题进行了细致研究。通过分析该矿区塌陷的分布特点、发育特征以及所引发的一系列问题,系统剖析了导致地面塌陷的多种因素,并基于此提出了坚持政策先行、加强监测预警、开展工程治理、土地利用调整等针对性的预防与治理对策,作为羊草沟及类似矿区矿山地质环境治理工作的参考依据。

黄河泛滥平原第四系地面塌陷机理研究--以菏泽市牡丹区为例

本文以菏泽市牡丹区地质灾害风险普查为依托,从牡丹区已发生的24处第四系地面塌陷中选取9处塌陷点进行分析,并优选了1处塌陷通过高密度电阻率法、地质雷达、钻探、原位测试、分析化验等方法对其形成机理进行了研究。通过综合物探查出视电阻率低阻异常区,在异常区经钻探验证,并取样分析,在原塌陷坑处的物理力学性质明显比周围差。经研究分析可知:第四系地面塌陷的主要原因是由于原地下存在着建(构)筑物,当发育于全新世的黄河古河道改道时,掩埋了原建(构)筑物,形成了空洞,当受到地下水位波动频繁等外力作用时,打破了古建(构)筑物的应力平衡,当持力层遭到破坏后,便发生了第四系地面塌陷。

基于LBM-DEM细观数值模拟的水力诱导覆盖型岩溶地面塌陷发育过程分析

文章以水力驱动的覆盖型岩溶地面塌陷为背景,基于离散元方法和格子Boltzmann方法,采用Bouzidi插值反弹边界格式和动量交换法,建立一种可以从细观角度模拟覆盖型岩溶塌陷的二维格子Boltzmann方法—离散元方法流固耦合模型。在此基础上对承压水下降引起的覆盖型岩溶塌陷数值模拟开展了探索性研究。模拟结果表明:承压水位下降工况中地下水主要对隔水层岩溶开口处的颗粒产生影响,对土洞周围土体产生向下的作用力;土体颗粒的剥落容易造成土颗粒原位置和上方位置处水压的陡降,从而造成较强的水力坡降,使得地下水对内部颗粒作用力陡增,容易引起上方颗粒在地下水作用力和重力作用下失稳,导致从土体颗粒失稳至土层塌陷逐渐加速。研究成果对进一步从细观尺度进行水力驱动的覆盖型岩溶地面塌陷的发育过程与特征研究具有理论及实际意义。

城市地面塌陷灾害风险评估研究

随着城市化进程不断加快,城市地下空间安全问题引起广泛关注。本文以影响地下空间安全的典型灾害-地面塌陷为例,开展可能性风险评估研究,为降低地面塌陷灾害损失提供理论支撑。城市地面塌陷成因复杂,为了保证评价过程和结果的客观全面,通过调研对塌陷引发因素进行了总结,从管道因素、病害体因素、环境因素三个方面建立风险发生可能性评价指标体系,并使用AHP-熵权法-灰色关联法组合评价,建立地面塌陷风险评价模型。将该模型应用于郑州市典型地下空洞工程案例进行评估分析,结果表明:地面塌陷风险评价结果与实测结果相符,证明了评估模型的科学性,同时为城市地面塌陷预防提供了决策参考。

埋地管线破损漏土诱发地面塌陷过程的流固耦合离散元模拟

为了探究埋地管线破损-漏土诱发地面塌陷的规律,采用DEM-CFD方法,综合考虑管线埋深、水压和破损口半径等因素,对单一砂土层和上覆黏土层两种工况的地面塌陷过程进行了数值模拟分析。结果表明:颗粒损失率和地面沉降值呈正相关关系;根据颗粒损失速率,塌陷过程可划分为颗粒运移、快速损失和沉降槽缓慢扩展3个阶段;水压是影响颗粒损失速率的主要因素;对于单一砂土层,随着水压、破损口半径的增大和管线埋深的减小,颗粒损失率逐渐增大;对于上覆黏土层,由于颗粒的黏结作用,颗粒运移阶段持续时间与上覆黏土层厚度呈正相关关系,与水压、破损口半径呈负相关关系。

2019年湖南攸县7·15大型岩溶地面塌陷的发育分布规律及形成机理

2019年7月15日,湖南株洲市攸县樟井村发生大规模岩溶地面塌陷,严重威胁当地人民群众的生命和财产安全。为查明7·15大型岩溶地面塌陷的形成机理,通过地球物理勘探、水文地质工程地质钻探、地下水监测、水化学分析等多种手段对岩溶地面塌陷区开展了详细的调查研究,分析了该岩溶地面塌陷的发育规律及致灾因素。结果表明:7·15大型岩溶地面塌陷是由降雨主导,在地表覆盖层软化减强、岩溶气爆和渗流潜蚀效应等多种不良因素共同作用诱发的自然塌陷;地面塌陷位于断层、褶皱等构造密集发育的可溶性碳酸盐岩区域,区内岩溶强烈,广泛发育的溶洞、落水洞、泉、地下暗河等岩溶形迹为地面塌陷的形成提供了条件;7·15大型岩溶地面塌陷的形成演化可分为降雨诱发的地表覆盖层土体软化减强和封盖增荷、降雨导致地下水水位上升引发的岩溶气爆、地下水渗流潜蚀加速顶板垮塌形成土洞、土洞扩大及顶板失稳4个阶段。该研究结果可为类似地质条件地区的岩溶地面塌陷预测预报与防治提供科学依据。

砂土粗颗粒形状对管道破损致地面塌陷影响的离散元模拟

地下管线在外部荷载以及人为因素的作用下会出现破损的情况,从而引起地面塌陷。为研究砂土颗粒形状对管道破损后地层塌陷的影响,采用PFC-2D软件设计了3种粗颗粒形状,对地层塌陷进行了数值模拟,分析了颗粒形状对地层损失量、地表沉降量以及塌陷形态的影响。模拟结果表明:①不同形状颗粒组成的地层,其中心颗粒达到相同沉降所需要的时间不同,类三角形所需时间最短;②定义了相对运动角来区分塌陷过程中相对运动和相对静止的颗粒,发现颗粒形状越规则,受影响的土层范围越大;③不同形状颗粒之间的滑动接触率和颗粒累计旋转角度存在差异,因此不同形状颗粒影响地层塌陷的机理可能是颗粒运动方式的差异控制的。

鲁西南黄泛平原区第四系地面塌陷成因与防治建议分析

鲁西南黄泛平原区的第四系地面塌陷偶有发生,第四系地面塌陷地质灾害特点具有突发性、规模小,分散且难预测和排查困难等特点,因此地质灾害预报预警非常困难。为了进一步摸清平原区第四系地面塌陷特征,更好的提高地质灾害防治能力,本文根据研究区地质环境现状,通过对黄泛平原区孕灾地质地貌条件分析,第四系地面塌陷成因机理分析,为区内地质灾害防治和预警预防提供理论基础与防治建议。

上海道路地面塌陷统计及机理分析与风险防控

近年来全国各地道路地面塌陷事故频发,造成了严重的经济损失与人员伤亡,已成为影响城市公共安全问题的焦点。结合收集2003—2020年期间上海市道路地面塌陷数据,通过系统统计分析城市道路地面塌陷主要成因,评估不同因素对地面塌陷风险的影响程度,并结合实际案例和最新技术进展,为城市道路地面塌陷风险防控提供建议对策和管控技术措施,研究工作可为上海超大城市道路地面塌陷精细治理防控提供理论支持和实践支持,指导提高城市道路基础设施韧性安全水平。

甘肃某煤矿采矿活动引发地面塌陷地质灾害预测及防治措施研究

煤矿开采最容易引发的地质灾害便是地面塌陷。为了准确反映出采煤带来地表移动和由此产生采空区地面塌陷范围变形的整体全貌,本文以甘肃省白银市某煤矿为例,采用国家有关部门近年推荐的并且在生产应用中较成熟的“三下规程”,利用充分采动条件下多煤层多工作面概率积分法预计软件和等值线绘制程序对该煤矿进行了地面塌陷预测。根据预测结果,对地面塌陷可能造成的影响程度及危害性进行了分析;通过总结历史治理经验,提出了综合防治措施建议,为矿山进一步开展地面塌陷治理提供了参考依据。

韩国多地发生地面塌陷

8月29日,首尔西大门区延禧洞城山路部分路段发生了道路塌陷,一辆行驶中的轿车整个掉入塌陷的洞中。事故发生不久后,首尔市就封闭道路开展修复作业,将塌陷区域分2个时段进行修复:白天封闭2条车道进行修复工作;晚上10点左右,车流量减少,继续进行剩余的修复工作。8月31日,距离上一发生地陷的地点约30 m处,又发现了道路沉降。此后几天,首尔钟路、驿三洞等多个地区接连发生地陷或路面破损。

基于ArcGIS和信息量模型的鄂州市矿集区地面塌陷易发性评价

随着鄂州市城市建设的发展,特别是鄂州花湖机场物流配套的建设,用地需求激增,对矿集区进行地面塌陷易发性评价尤为必要。本文针对鄂州市最有代表性的地面塌陷发育特点,选取采空区影响范围、地质构造、岩溶发育特征、覆盖层厚度、水文地质条件5种因子,利用Arc GIS平台和信息量模型,对鄂州市矿集区地面塌陷进行易发性评价。结果表明,评价中地面塌陷高易发区面积54.51 km^(2),占研究区的31.62%,主要分布在泽林镇中心城区和汀祖镇丁坳村、刘显村;实际验证该区域已发生28处地面塌陷,占鄂州地面塌陷的93.33%。评价结果可以为矿集区地面塌陷防治和建设规划提供参考。

岩溶地面塌陷成因及演化规律分析

为系统厘清岩溶地面塌陷成因及演化机制,笔者详细了解了岩溶地面塌陷的研究现状及发展趋势,总结了近年来国内外学者对岩溶地面塌陷成因及机制的研究成果,并对此进行了整理及分析。研究发现,岩溶地面塌陷有3个必要基础条件:(1)必须有发育的岩溶,地层存在可溶性岩石,特别是碳酸盐类岩石,在含有CO_(2)的流水溶蚀的影响下,加以沉积作用产生洞隙,形成发育的岩溶;(2)上覆较薄的松散岩土层,越薄的松散土层越容易发生塌陷,反之则越不易发生;(3)最重要的是地下水动力条件,在上述两个条件基础上,还需要有地下丰富的水流活动,对地层结构进行潜蚀及剥蚀。岩溶地面塌陷成因及演化机制因不同诱因、不同地质结构条件而有差别。该研究可为岩溶地区的工程建设和地质灾害防治提供理论依据和技术支撑。

岩溶地面塌陷预测模型初探

岩溶的发育程度、上覆岩土体性质是岩溶地面塌陷形成的基本条件;地下水位下降,地表水或降水入渗,震动荷载等动力扰动,是形成岩溶地面塌陷产生的诱发动力条件。本文以山东省泰安市岩溶地面塌陷区为例,讨论了岩溶地面塌陷的产生机理,并从受力情况对其进行了分析探讨,从而提出了岩溶地面塌陷的预测模型。本文还根据研究区的8个塌陷实例对模型进行了检验。结果表明,该模型的计算结果与实际情况基本吻合。

三维地质雷达与三维地震在矿区地面塌陷隐患检测中的应用

地面塌陷作为一种常见的地质灾害,在地下矿山采空区或岩溶地区尤为突出。本文探讨了三维地质雷达技术与三维地震技术在矿区地面塌陷隐患检测中的应用。首先介绍了该地区地质情况和地面塌陷事件的背景,其次详细阐述了三维地质雷达技术和三维地震技术的原理、特点及其在地质灾害监测中的应用。通过对地质雷达参数设计与调整、数据采集与处理方法的讨论,揭示了这些技术在地面塌陷隐患检测中的重要作用。文章最后指出,综合运用地质雷达和三维地震技术可以提高地质灾害监测的精度和效率,为地面塌陷隐患的及时发现和预防提供技术支持,这对于构建安全、稳定的社会环境具有重要意义。

矿山地面塌陷的地质雷达探测技术及其精度评估

地质雷达作为矿产工地预防和监测地质灾害的关键技术,其在地面坍塌监控领域的应用特别受到重视。本文针对矿业地表坍塌问题,开发了一种基于地质雷达的勘探技术,并对其精确度进行了评估。首先通过对地质雷达机理的探究,建立了地面塌陷的观测模型。其次利用该模型展开现场试验并进行数据分析,验证了地下探测雷达在监测地表坍塌方面的有效性。最后对地层探测雷达操作的数据准确度进行了评估,并据此提出了完善的意见。实验数据表明,所开发的地质雷达探测技术在监测矿山地表塌陷时,精确度和可信度均较高。

音频大地电磁测深法在矿区岩溶地面塌陷勘查中的应用

地面塌陷是常见的地质灾害之一,具有隐蔽性、随机性、突发性等特点,这些特性往往让灾害发生时人员安全威胁较大、财产损失较大。某盐矿企业利用双井水平钻连通水溶法开采芒硝矿,连通进口形成了地表塌陷变形现象,致使数栋民房变成危房,严重威胁了人民生命和财产安全。经过查阅资料和踏勘,选用音频大地电磁测深(Audio-frequency Magnetotellurics,AMT)方法对地下隐蔽致灾区域进行勘查。以此项目为例介绍AMT在地面塌陷勘查中的应用,简述了其工作原理和野外工作方法,其勘查结论得到了后期钻探验证的有力证明,能够为下一步灾害治理与地面修复提供依据。

岩溶地面塌陷的水-岩耦合模型

以山东省泰安市岩溶地面塌陷区为例,从塌陷岩土体受力状况入手提出了岩溶地面塌陷的预测模型——水岩耦合模型.根据已经出现的8个塌陷实例的溶洞大小、地面塌陷半径、岩土层厚度及其力学性质等基本条件,在不同的地下水位下降和地表水入渗等诱发条件下,分别对模型进行了验证和分析.结果表明,利用该模型的预测结果与实际情况基本吻合.

城市地面塌陷防范的措施

在城市化进程不断加快的背景下,城市地面塌陷现象越来越突出,不仅威胁着城市居民的生命财产安全,也对城市基础设施正常运行和社会公共安全带来了巨大的风险。因此,深入研究城市道路地面塌陷的成因机理与风险防控措施,对于提升城市道路基础设施的安全性和可靠性具有重要意义。本文通过系统统计分析城市道路地面塌陷主要成因及防范措施,进而为城市道路地面塌陷风险防控提供建议对策和管控技术措施。