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。

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。

基于AHP模型的岩溶地面塌陷危险性评价

本文以桐柏县朱庄镇朱庄村岩溶地面塌陷为例,收集了研究区地质环境资料、水文地质资料及工程地质资料,选取基岩岩性、岩溶发育程度、覆盖层厚度、透水能力、水位波动幅度、地下水位埋深六个主控因素,将层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)确定的权重与GIS处理的各主控因子专题图进行叠加,进而对桐柏县朱庄岩溶地面塌陷进行危险性分区评价。根据与已发生的塌陷对比,验证了AHP-GIS耦合评价在朱庄岩溶地面塌陷危险性评价应用中结果的准确性,已发生岩溶塌陷点几乎都位于高危险区。评价结果可为朱庄岩溶地面塌陷的防治提供参考依据,评价方法对其他岩溶地面塌陷危险性评价具有借鉴意义。

岩溶地面塌陷与地下水开采的关联性分析

岩溶地面塌陷问题是当前国内外的一个重大地质灾害问题,对人类生活和环境造成了极大影响。本研究针对岩溶地面塌陷与地下水开采的关联性进行了深入分析和探索。通过采用地质学与地下水文学研究方法,对多个岩溶地区的地下水开采与地面塌陷事件进行研究,发现地下水过度开采是引起岩溶地区地表塌陷的主要原因之一。为了验证这一假设,我们运用统计学方法进行了大量数据的分析和计算,结果表明,地下水开采与地表塌陷呈显著正相关,即地下水开采越盛行,地面塌陷的可能性越大。研究发现,这是因为过度开采地下水使得岩溶区的覆盖层与地下可溶岩地层中的岩溶管道之间的水力联系频繁,加剧了地面塌陷形成的过程。本研究结果揭示了岩溶地面塌陷与地下水开采之间的密切关联,为制定和实施相关干预措施提供了有力的科学依据,有助于防止和减少因过度开采地下水而导致塌陷地质灾害的发生。

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。

岩溶地面塌陷机制、预测及整治研究

本研究采用模型试验、现场试验及野外调查等多种方法,得出了当地下水位变动时产生的压强差效应是导致塌陷的主要成因机理的新概念.对岩溶地面塌陷提出了定性预测。半定量预测指标及定量预测的数学表达式和整治措施.

基于AHP-信息量法的武汉地区岩溶地面塌陷危险性评价

岩溶地面塌陷是武汉地区面临的主要地质灾害。选取了地层岩性、地下水开采、断裂带分布、覆盖层厚度、覆盖层结构、工程活动、距长江的距离、溶洞发育、岩溶地面塌陷9个评价因子,通过将层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)确定的权重与信息量法确定的信息量进行叠加的方法计算各因子的综合信息量,进而对武汉地区岩溶地面塌陷进行危险性分区评价。根据与已发生的岩溶地面塌陷的对比,验证了AHP-信息量法在武汉地区岩溶地面塌陷危险性评价应用中结果的准确性,已发生岩溶塌陷点几乎都位于高危险区。评价结果可为武汉地区岩溶地面塌陷的防治提供参考依据,评价方法可为其他地区的岩溶地面塌陷危险性评价工作提供借鉴。

广花盆地岩溶地面塌陷特征及形成机理研究

通过对广花盆地塌陷灾害调查,分析了广花盆地地面塌陷类型、时空分布特征、影响因素、形成机理.结果表明:本地区地面塌陷主要为隐伏岩溶地面塌陷.岩溶的发育程度、上覆松散岩土层是岩溶地面塌陷形成的基本条件;强烈地下水位变动、振动(震动)荷载等动力扰动是岩溶地面塌陷的动力条件.根据广花盆地地面塌陷的成因特点,提出了通过控制水位变化幅度、减少对土体扰动等预防措施,本研究可为本地区的城市建设提供参考.

论岩溶地下水位对岩溶塌陷形成的控制作用——以山东枣庄市岩溶地面塌陷区为例

枣庄市是山东省岩溶地面塌陷的主要发育地区之一,岩溶地面塌陷灾害连年发生,给当地的生产、生活造成巨大经济损失,已成为该地区经济发展的制约因素。本文对该地区的地质条件、塌陷现状及岩溶地面塌陷的分布规律进行了分析归纳,从中得出枣庄岩溶地面塌陷容易发生在:在第四系厚度为5～10m的地段,时间为每年4～9月份,地势低洼处。本文从压力差的角度,在简要分析岩溶管道的发育程度、盖层条件的基础上,分析了地下水位在枣庄地面岩溶塌陷的控制作用,并以此为依据简要提出了几个防治建议。

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.

南京栖霞山地区岩溶地面塌陷成因研究

近年来 ,南京栖霞山地区岩溶地面塌陷频繁发生 ,造成了巨大的经济损失。岩溶地面塌陷的产生 ,除了地质地貌基础外 ,更主要原因在于矿山开采改变了水动力条件、地应力场及岩 (土 )体结构 ,尤其是矿坑疏干对水动力条件的影响最为显著。

岩溶地面塌陷神经网络预测

应用神经网络理论的原理 ,通过对收集到的岩溶地面塌陷实例进行学习 ,建立了岩溶地面塌陷评价及预测模型 ,对某市岩溶地面塌陷进行预测。结果表明 ,神经网络方法具有精度高、收敛速度快、容错能力强等特点 。

地球物理联合探测在识别岩溶地面塌陷精细结构中的应用——以武汉市为例

岩溶地面塌陷是隐伏岩溶区典型的地质灾害类型之一,查明其精细地质结构对城市地下空间开发利用和地质灾害防治都具有重要意义。本文以武汉市为例,梳理了以覆盖层厚度与结构、岩溶发育程度和地下水为核心的岩溶塌陷探测地质要素特征,开展了三维高密度电阻率法、多源面波勘探和地面核磁共振方法等地球物理联合探测方法研究。结果表明:三维高密度电阻率法可用于圈定塌陷体边界;多源面波勘探对岩土体界面识别效果明显;地面核磁共振方法可量化地下含水量,划定含水层顶底板埋深,对岩溶发育程度和含水层孔隙度有一定指示作用;三种方法联合探测对提升岩溶塌陷体结构精细度具有重要意义。本文研究成果可为隐伏岩溶区地质结构精细探测方法选择提供参考。

贵州水城盆地岩溶地面塌陷成因分析及防治对策

岩溶地面塌陷具有隐蔽性、突发性以及复发性等特点,已成为覆盖型岩溶地区危害性极大的环境地质问题。采用野外勘察、室内研究等手段分析了水城盆地岩溶地面塌陷发育规律,其塌陷机理模式主要有:潜蚀致塌式、真空吸蚀致塌式及冲爆致塌式,塌陷的出现大多与地下水开采有关,而岩溶地面塌陷已成为地下水开发利用的主要限制因素。针对塌陷发生机理成因与迫切的地下水开采需求,提出了地下水排泄区集中开采地下水的思路,通过布井于地下水集中排泄区,上游外围构建帷幕墙以溢流方式开采,保证开采量近似等于排泄量,维持主城区地下水流场相对稳定,有效避免由抽水引起岩溶地面塌陷的频繁发生,不仅使地下水资源得到充分开采利用,也为岩溶地面塌陷防治提出新的思路,利于城市持续发展。

岩溶地面塌陷监测技术与方法

重点阐述地质雷达和岩溶管道裂隙中的水(气)压力传感器自动监测两种监测技术的原理及在岩溶塌陷监测中的应用,对光导纤维监测技术的原理及其在岩溶塌陷监测、预报的应用前景进行了展望。同时分析、说明了三种塌陷监测方法的优缺点和适用条件:地质雷达监测费用昂贵,适用于短距离、小范围监测;光纤监测法适用于各种线状工程监测;岩溶管道裂隙中的水(气)压力传感器自动监测法则适用于由地下水触发的塌陷的监测。

湖南宁乡煤炭坝镇富家村岩溶地面塌陷成因分析及防治建议

本文依据岩溶地面塌陷理论对宁乡煤炭坝镇富家村岩溶地面塌陷的成因、发展趋势进行了研究。根据勘查发现,研究区岩溶地面塌陷具有分布密度高、塌陷规模大、塌坑回填后稳定性差,具有继续变形甚至再次塌陷的特点。通过对区内地质环境条件分析发现,区内覆盖层厚度较薄,岩溶极为发育,煤炭坝矿区排水形成巨大的降落漏斗,孔隙水与岩溶水存在巨大的水头差,导致区内岩溶地面塌陷的发生。同时,区内开采灰岩矿,形成大面积采空区,对岩溶地面塌陷的发生起到了强大的促进作用:一是提供了巨大的物质储存空间;二是大大减小了物质运移途径。塌坑回填堆积在溶洞的土体受地下水的冲蚀潜蚀发生运移,上方土体失去支撑而不断流入采空区,造成塌坑回填后稳定性差。

一种复合型岩溶地面塌陷的形成机理——以武汉市烽火村塌陷为例

以武汉市烽火村岩溶地面塌陷为例,在对大量地质资料统计分析的基础上,将岩溶地面塌陷坑的发育形态与其形成机理相结合,借助室内大型物理模型试验研究和FLAC3D数值模拟研究结果,从分析砂层中扰动带和土洞发育及其破坏方式入手,通过对单一扰动带和土洞发育形态的分类,以及扰动带和土洞之间相互干扰和联合的分析,综合提出了一种复合型岩溶地面塌陷的形成机理。岩溶地面塌陷分为小型塌陷和大型塌陷两大类,小型塌陷是单个扰动带和土洞发育的结果,大型塌陷是多个扰动带和土洞共同发育、相继失稳的结果。

杭州市环西湖覆盖型岩溶地面塌陷成因及预防

覆盖型岩溶地面塌陷是西湖风景区潜在的工程地质问题之一。本文根据杭州市环西湖覆盖型岩溶地区多年水位观测资料和岩溶水开采强度资料,从时间上把岩溶水开采历史概化为3个阶段。不同开采阶段地下水位动态变化特征不同,因此岩溶地面塌陷表现为不同的塌陷形式,具有不同的成因机制。分析表明:研究区岩溶地面塌陷机制经历了扰动一压密、渗透一潜蚀、真空吸蚀3个演变阶段。本文根据研究区岩溶地面塌陷成因类型和现阶段岩溶水开采情况,提出岩溶地面塌陷预防措施。

唐山市区岩溶地面塌陷及其防治

本文在分析唐山市区岩溶地面塌陷分布规律、形成条件及影响因素的基础上，总结出岩溶地面塌陷的形成模式，提出了综合防治措施。

红层岩溶发育特征与地面塌陷形成机理——以咸宁地区为例

通过收集整理前人研究资料、实地踏勘以及现场灰质砾岩取样、磨片及显微镜观测等方法手段,分析了红层岩溶发育特征与灰质砾岩溶蚀机理,同时,结合咸宁地区实际地质条件,建立了岩溶地面塌陷室内物理模型,通过监测抽(排)水与降雨两种情况下土压力、孔隙水压力以及土体位移变化情况,分析了抽(排)水和降雨对岩溶地面塌陷的影响机制。模型试验结果表明研究区岩溶地面塌陷形成机制主要为潜蚀作用,真空吸蚀作用次之。降雨对地表土体产生冲刷,地下水渗流作用造成土体潜蚀、运移;抽(排)水时水位发生骤变,水力梯度变大,加速了泥沙带出,导致含砂砾黏土层逐渐被潜蚀、掏空,加之真空负压的吸蚀叠加作用,促进土体破坏导致失稳,最终发生地面塌陷。由此可知,咸宁地区红层岩溶地面塌陷的形成机制主要是潜蚀作用与真空吸蚀作用交互反应,抽水是其诱发岩溶地面塌陷的主要外因。