村巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害研究范文
本站小編為你精心準(zhǔn)備了村巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害研究參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。
摘要：根據(jù)研究區(qū)巖溶發(fā)育特點(diǎn)，從區(qū)內(nèi)的地層巖性、覆蓋層、構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及人為因素等多方面入手，研究區(qū)內(nèi)地面塌陷的成因，并利用高密度視電阻率法、地震反射波法、面波勘探法、鉆探及地下水長(zhǎng)期觀測(cè)等手段，研究區(qū)內(nèi)溶洞、土洞的分布特征。據(jù)此，分析區(qū)內(nèi)巖溶塌陷的形成機(jī)理，并提出相應(yīng)的防治措施。劉備寨村巖溶塌陷主要發(fā)育在村中河道和溝谷邊緣及基巖淺埋區(qū)，塌陷災(zāi)害具有隱伏性、突發(fā)性、群發(fā)性、多因性等特點(diǎn)。巖溶塌陷給城鎮(zhèn)建設(shè)帶來不利影響的同時(shí)，更對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。通過對(duì)劉備寨村巖溶塌陷的形成因素的研究，得出劉備寨村巖溶塌陷的機(jī)理模型，確定積極的防治措施，減少或消除塌陷災(zāi)害，無疑對(duì)未來城市建設(shè)與發(fā)展具有十分重要的意義。
1劉備寨村巖溶塌陷形成因素
巖溶塌陷一般形成因素包括具備開口型溶洞、溶隙的碳酸巖鹽、一定厚度的松散覆蓋層及易于改變的地下水力條件［1］。通過研究劉備寨村內(nèi)地質(zhì)環(huán)境，確定本區(qū)巖溶塌陷發(fā)生的形成因素受地層巖性、覆蓋層特征及厚度、構(gòu)造、地下水動(dòng)力條件和人為因素的影響。1．1地層巖性研究區(qū)下伏基巖為中元古界薊縣系霧迷山組白云巖，傾向155°～185°，傾角37°～68°。屬可溶性碳酸鹽巖，其化學(xué)成分主要為MgCO3、CaCO3，可溶于弱酸性水，溶解度大，溶液不易飽和，易形成規(guī)模較大的溶洞；淺部基巖風(fēng)化破碎巖溶裂隙發(fā)育，聯(lián)通性好，透水性強(qiáng)。
1．2覆蓋層特征及厚度
劉備寨村地處遵化盆地，地勢(shì)總趨勢(shì)東北高西南低。第四系厚度分布極為不均，北部及西南山區(qū)基巖裸露，西部第四系厚度為30～50m；中東地區(qū)第四系厚度為20～70m。第四系沉積物上部以粉質(zhì)粘土為主，其下是以粉質(zhì)粘土為主的粗砂、砂礫、卵礫石互層，礫砂中密，砂層連續(xù)性較差。各層在研究區(qū)中部分布較均勻，自中心向四周逐漸變薄；在基巖面普遍存在一層隔水層棕紅色粉質(zhì)粘土，但局部缺失存在"天窗"。鉆孔揭露，在基巖淺埋區(qū)，第四系粉質(zhì)粘土沉積層具有大量垂直裂隙，為第四系孔隙水和巖溶裂隙水提供通道；且第四系砂層有被擾動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)對(duì)已發(fā)生地面塌陷點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)分析，得出研究區(qū)覆蓋層厚度與巖溶塌陷的關(guān)系,結(jié)果表明，劉備寨巖溶塌陷分布較均勻，各覆蓋層厚度處均有塌陷發(fā)生，與覆蓋層厚度關(guān)系不大。且發(fā)生概率均在20％左右，因此，本研究區(qū)內(nèi)巖溶塌陷與覆蓋層厚度關(guān)系不大，塌陷坑呈現(xiàn)特點(diǎn)是覆蓋層厚度較小區(qū)域，塌陷坑以圓形為主，塌陷坑直徑也較小；而覆蓋層厚度較大區(qū)，塌陷坑多以近圓形為主，塌陷坑直徑也較大。
1．3構(gòu)造研究
區(qū)北部，基巖出露區(qū)發(fā)現(xiàn)2條層間滑動(dòng)斷層F6、F7，斷層特征如下：F6，為正斷層，長(zhǎng)為55．9m，傾向?yàn)?65°，傾角為65°；F7，為正斷層，長(zhǎng)為60．6m，傾向?yàn)?74°，傾角為45°。劉備寨村2004年之前的地面塌陷多數(shù)集中在F6、F7附近；研究區(qū)南部，多被第四系覆蓋，通過高密度電法解譯出5條斷層，分別編號(hào)為F1、F2、F3、F4、F5。其中，前4條走向近東西，屬順層滑動(dòng)斷層，F(xiàn)5走向近南北，屬正斷層；通過地震反射波，解譯出F1、F2、F3，3條斷層，與高密度電法成果一致。區(qū)內(nèi)施工鉆孔揭露，在白云巖層間夾有多層0．4～1．6m的泥鈣質(zhì)夾層，且有落鉆現(xiàn)象，印證了斷層的存在及此2種物探方法工作成果的可靠性；通過高密度視電阻率電法勘測(cè)發(fā)現(xiàn)隱伏溶洞2個(gè)，分別編號(hào)R1、R2，隱伏土洞10個(gè)，分布編號(hào)T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10；面波勘探解譯出土洞12個(gè)，分布編號(hào)A1、B1、C1、D1、A2、B2、A3、B3、C3、D3、A4、B4，其中D1與T1、T2重合。
1．4水文地質(zhì)條件研究
區(qū)地處低山丘陵區(qū)，地下水類型分為第四系孔隙水和巖溶裂隙水。受地形影響，第四系孔隙水主要分布在山谷邊緣及河道兩側(cè)，基巖中發(fā)育巖溶裂隙水。通過調(diào)查區(qū)內(nèi)水井，測(cè)量第四系孔隙水和基巖裂隙水混合水位，證明兩層水之間聯(lián)系密切；鉆孔顯示，位于基巖面以上的隔水層棕紅色粉質(zhì)粘土局部缺失，存在天窗，加之?dāng)鄬影l(fā)育，形成了地下水聯(lián)系的天然通道。從而，加速了巖石風(fēng)化帶、構(gòu)造破碎帶附近土洞的形成。
1．5人為因素
由于1995～2002年期間，研究區(qū)內(nèi)干旱少雨，同時(shí)加大了地下水的抽取量，2002年水位較1994年以前下降了近10．0m，直至2004年水位有所回升。研究顯示，區(qū)內(nèi)在黎河附近形成小型地下水降落漏斗，如圖2所示。漏斗中心水位埋深在15．0m左右，周邊水位埋深20．0m左右。在漏斗中心附近正是農(nóng)田機(jī)井分布密集區(qū)域。由于大量抽取地下水，導(dǎo)致地下水位下降，致使周邊水流向漏斗中心。地下水位的頻繁升降變化及長(zhǎng)期匯流，致使第四系土體反復(fù)經(jīng)歷浸潤(rùn)－塌落，最終導(dǎo)致松脫的土體被水流帶走而形成土洞。其次地表水入滲及地面荷載機(jī)械振動(dòng)時(shí)，也會(huì)造成土洞塌陷。
2研究區(qū)巖溶塌陷的機(jī)理分析
根據(jù)以往對(duì)巖溶塌陷形成機(jī)制研究成果［4－7］，分析本區(qū)巖溶塌陷主要屬于滲透變形，符合唐山巖溶塌陷模型的三元結(jié)構(gòu)［8］。第四系孔隙水通過垂直裂隙、隔水層天窗下流補(bǔ)給基巖裂隙水，受自然地形坡降影響，地下水沿裂隙通道流速增大而形成匯流。此過程中可沖刷、帶走溶洞溶隙中的松散充填物，并對(duì)覆蓋層底部產(chǎn)生潛蝕和掏空作用。人工抽水使巖溶水水位降低時(shí)，覆蓋層中的孔隙水沿垂直裂隙在下部有巖溶溶隙溶洞的地方，于土層中形成集中滲漏點(diǎn)，在巖土接觸面地帶可產(chǎn)生流土或接觸沖刷現(xiàn)象進(jìn)而產(chǎn)生土洞。降雨發(fā)生后，由于地表水、第四系水沿垂直裂隙的滲漏補(bǔ)給，地下水位快速回升，上升的地下水不僅頂托沖刷裂隙周圍土體，還使土體浸潤(rùn)軟化，水位的反復(fù)變化，使覆蓋層底部反復(fù)吸水、脫水、松脹、剝落和被帶走，在下伏溶洞（隙）開口處產(chǎn)生土洞的雛形，當(dāng)土洞不斷向上擴(kuò)展，洞頂上部蓋層的自重力超過土體抗剪強(qiáng)度時(shí)，洞頂垮塌，塌陷形成。
3結(jié)論
（1）研究區(qū)下伏基巖為中元古界薊縣系霧迷山組白云巖，基巖可溶于水，淺部基巖風(fēng)化，巖溶裂隙發(fā)育；研究區(qū)第四系覆蓋層分布特征為西薄東厚，厚度一般20～70m，下部以多層含粗砂、礫石的粉質(zhì)粘土為主，且底部局部缺失隔水層，有利于巖溶塌陷的發(fā)生；研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育，加強(qiáng)了地下水聯(lián)系，且地下水受天氣、季節(jié)影響，水位波動(dòng)大，變化劇烈，是導(dǎo)致巖溶塌陷的主要因素；研究區(qū)巖溶塌陷形成機(jī)制是滲透變形，符合唐山巖溶塌陷模型的三元結(jié)構(gòu)。
（2）為防止巖溶塌陷再次頻繁發(fā)生，建議采取以下防治措施：a．控制深井巖溶水的開采，避免使水位在較短時(shí)間內(nèi)快速下降。b．對(duì)村內(nèi)低洼處的溝渠河道、集水坑及以及已發(fā)現(xiàn)的地表水滲漏點(diǎn)采取排水防滲措施，進(jìn)行防滲封堵處理，避免地表水急劇集中滲漏。
參考文獻(xiàn)：
［1］河北省地礦局第四水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)．河北省唐山市巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治前期勘查報(bào)告［R］．滄州：1994．
［2］左文哲，董軍義，劉善軍，等．河北省唐山市山間盆地巖溶塌陷特點(diǎn)及成因分析———以遵化市劉備寨村巖溶塌陷為例［J］．水土保持通報(bào)，2007，27（6）：174－177．
［3］左文哲，董軍義，劉善軍，等．唐山市北部山區(qū)巖溶塌陷機(jī)制初探［J］．工程勘察，2008，（8）：29－32．
［4］鄭彥華，李昌存．唐山市典型巖溶塌陷概述［J］．地球與環(huán)境，2005，（s1）：331－336．
［5］王洪濤，恩志，李士雄．唐山市巖溶地面塌陷成因機(jī)制與迭置分析方法［J］．中國(guó)巖溶，1996，15（4）：312－318．
［6］賀可強(qiáng)，王濱，萬繼濤．棗莊巖溶塌陷形成機(jī)理與致塌模型的研究［J］．巖土，2002，23（5）：564－569．
［7］王濱，賀可強(qiáng)，姜先橋，等．巖溶塌陷滲壓效應(yīng)致塌機(jī)理研究———以山東省棗莊市巖溶塌陷為例［J］．中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2005，16（1）：18－22．
［8］雷明堂，蔣小珍，李喻．唐山市巖溶塌陷模型試驗(yàn)研究［J］．中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，1997，（s1）：179－186.
作者：申偉坤1；李昌存2 單位：1．河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)，2．華北理工大學(xué)
