美章网 资料文库 村岩溶塌陷地质灾害研究范文

村岩溶塌陷地质灾害研究范文

时间:2022-06-20 03:33:32

村岩溶塌陷地质灾害研究

关键词:岩溶塌陷;形成机理;防治措施

摘要:根据研究区岩溶发育特点,从区内的地层岩性、覆盖层、构造、水文地质条件及人为因素等多方面入手,研究区内地面塌陷的成因,并利用高密度视电阻率法、地震反射波法、面波勘探法、钻探及地下水长期观测等手段,研究区内溶洞、土洞的分布特征。据此,分析区内岩溶塌陷的形成机理,并提出相应的防治措施。刘备寨村岩溶塌陷主要发育在村中河道和沟谷边缘及基岩浅埋区,塌陷灾害具有隐伏性、突发性、群发性、多因性等特点。岩溶塌陷给城镇建设带来不利影响的同时,更对人民的生命财产安全构成严重的威胁。通过对刘备寨村岩溶塌陷的形成因素的研究,得出刘备寨村岩溶塌陷的机理模型,确定积极的防治措施,减少或消除塌陷灾害,无疑对未来城市建设与发展具有十分重要的意义。

1刘备寨村岩溶塌陷形成因素

岩溶塌陷一般形成因素包括具备开口型溶洞、溶隙的碳酸岩盐、一定厚度的松散覆盖层及易于改变的地下水力条件[1]。通过研究刘备寨村内地质环境,确定本区岩溶塌陷发生的形成因素受地层岩性、覆盖层特征及厚度、构造、地下水动力条件和人为因素的影响。1.1地层岩性研究区下伏基岩为中元古界蓟县系雾迷山组白云岩,倾向155°~185°,倾角37°~68°。属可溶性碳酸盐岩,其化学成分主要为MgCO3、CaCO3,可溶于弱酸性水,溶解度大,溶液不易饱和,易形成规模较大的溶洞;浅部基岩风化破碎岩溶裂隙发育,联通性好,透水性强。

1.2覆盖层特征及厚度

刘备寨村地处遵化盆地,地势总趋势东北高西南低。第四系厚度分布极为不均,北部及西南山区基岩裸露,西部第四系厚度为30~50m;中东地区第四系厚度为20~70m。第四系沉积物上部以粉质粘土为主,其下是以粉质粘土为主的粗砂、砂砾、卵砾石互层,砾砂中密,砂层连续性较差。各层在研究区中部分布较均匀,自中心向四周逐渐变薄;在基岩面普遍存在一层隔水层棕红色粉质粘土,但局部缺失存在"天窗"。钻孔揭露,在基岩浅埋区,第四系粉质粘土沉积层具有大量垂直裂隙,为第四系孔隙水和岩溶裂隙水提供通道;且第四系砂层有被扰动现象。根据对已发生地面塌陷点的统计分析,得出研究区覆盖层厚度与岩溶塌陷的关系,结果表明,刘备寨岩溶塌陷分布较均匀,各覆盖层厚度处均有塌陷发生,与覆盖层厚度关系不大。且发生概率均在20%左右,因此,本研究区内岩溶塌陷与覆盖层厚度关系不大,塌陷坑呈现特点是覆盖层厚度较小区域,塌陷坑以圆形为主,塌陷坑直径也较小;而覆盖层厚度较大区,塌陷坑多以近圆形为主,塌陷坑直径也较大。

1.3构造研究

区北部,基岩出露区发现2条层间滑动断层F6、F7,断层特征如下:F6,为正断层,长为55.9m,倾向为165°,倾角为65°;F7,为正断层,长为60.6m,倾向为174°,倾角为45°。刘备寨村2004年之前的地面塌陷多数集中在F6、F7附近;研究区南部,多被第四系覆盖,通过高密度电法解译出5条断层,分别编号为F1、F2、F3、F4、F5。其中,前4条走向近东西,属顺层滑动断层,F5走向近南北,属正断层;通过地震反射波,解译出F1、F2、F3,3条断层,与高密度电法成果一致。区内施工钻孔揭露,在白云岩层间夹有多层0.4~1.6m的泥钙质夹层,且有落钻现象,印证了断层的存在及此2种物探方法工作成果的可靠性;通过高密度视电阻率电法勘测发现隐伏溶洞2个,分别编号R1、R2,隐伏土洞10个,分布编号T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10;面波勘探解译出土洞12个,分布编号A1、B1、C1、D1、A2、B2、A3、B3、C3、D3、A4、B4,其中D1与T1、T2重合。

1.4水文地质条件研究

区地处低山丘陵区,地下水类型分为第四系孔隙水和岩溶裂隙水。受地形影响,第四系孔隙水主要分布在山谷边缘及河道两侧,基岩中发育岩溶裂隙水。通过调查区内水井,测量第四系孔隙水和基岩裂隙水混合水位,证明两层水之间联系密切;钻孔显示,位于基岩面以上的隔水层棕红色粉质粘土局部缺失,存在天窗,加之断层发育,形成了地下水联系的天然通道。从而,加速了岩石风化带、构造破碎带附近土洞的形成。

1.5人为因素

由于1995~2002年期间,研究区内干旱少雨,同时加大了地下水的抽取量,2002年水位较1994年以前下降了近10.0m,直至2004年水位有所回升。研究显示,区内在黎河附近形成小型地下水降落漏斗,如图2所示。漏斗中心水位埋深在15.0m左右,周边水位埋深20.0m左右。在漏斗中心附近正是农田机井分布密集区域。由于大量抽取地下水,导致地下水位下降,致使周边水流向漏斗中心。地下水位的频繁升降变化及长期汇流,致使第四系土体反复经历浸润-塌落,最终导致松脱的土体被水流带走而形成土洞。其次地表水入渗及地面荷载机械振动时,也会造成土洞塌陷。

2研究区岩溶塌陷的机理分析

根据以往对岩溶塌陷形成机制研究成果[4-7],分析本区岩溶塌陷主要属于渗透变形,符合唐山岩溶塌陷模型的三元结构[8]。第四系孔隙水通过垂直裂隙、隔水层天窗下流补给基岩裂隙水,受自然地形坡降影响,地下水沿裂隙通道流速增大而形成汇流。此过程中可冲刷、带走溶洞溶隙中的松散充填物,并对覆盖层底部产生潜蚀和掏空作用。人工抽水使岩溶水水位降低时,覆盖层中的孔隙水沿垂直裂隙在下部有岩溶溶隙溶洞的地方,于土层中形成集中渗漏点,在岩土接触面地带可产生流土或接触冲刷现象进而产生土洞。降雨发生后,由于地表水、第四系水沿垂直裂隙的渗漏补给,地下水位快速回升,上升的地下水不仅顶托冲刷裂隙周围土体,还使土体浸润软化,水位的反复变化,使覆盖层底部反复吸水、脱水、松胀、剥落和被带走,在下伏溶洞(隙)开口处产生土洞的雏形,当土洞不断向上扩展,洞顶上部盖层的自重力超过土体抗剪强度时,洞顶垮塌,塌陷形成。

3结论

(1)研究区下伏基岩为中元古界蓟县系雾迷山组白云岩,基岩可溶于水,浅部基岩风化,岩溶裂隙发育;研究区第四系覆盖层分布特征为西薄东厚,厚度一般20~70m,下部以多层含粗砂、砾石的粉质粘土为主,且底部局部缺失隔水层,有利于岩溶塌陷的发生;研究区构造发育,加强了地下水联系,且地下水受天气、季节影响,水位波动大,变化剧烈,是导致岩溶塌陷的主要因素;研究区岩溶塌陷形成机制是渗透变形,符合唐山岩溶塌陷模型的三元结构。

(2)为防止岩溶塌陷再次频繁发生,建议采取以下防治措施:a.控制深井岩溶水的开采,避免使水位在较短时间内快速下降。b.对村内低洼处的沟渠河道、集水坑及以及已发现的地表水渗漏点采取排水防渗措施,进行防渗封堵处理,避免地表水急剧集中渗漏。

参考文献:

[1]河北省地矿局第四水文地质工程地质大队.河北省唐山市岩溶塌陷地质灾害防治前期勘查报告[R].沧州:1994.

[2]左文哲,董军义,刘善军,等.河北省唐山市山间盆地岩溶塌陷特点及成因分析———以遵化市刘备寨村岩溶塌陷为例[J].水土保持通报,2007,27(6):174-177.

[3]左文哲,董军义,刘善军,等.唐山市北部山区岩溶塌陷机制初探[J].工程勘察,2008,(8):29-32.

[4]郑彦华,李昌存.唐山市典型岩溶塌陷概述[J].地球与环境,2005,(s1):331-336.

[5]王洪涛,恩志,李士雄.唐山市岩溶地面塌陷成因机制与迭置分析方法[J].中国岩溶,1996,15(4):312-318.

[6]贺可强,王滨,万继涛.枣庄岩溶塌陷形成机理与致塌模型的研究[J].岩土,2002,23(5):564-569.

[7]王滨,贺可强,姜先桥,等.岩溶塌陷渗压效应致塌机理研究———以山东省枣庄市岩溶塌陷为例[J].中国地质灾害与防治学报,2005,16(1):18-22.

[8]雷明堂,蒋小珍,李喻.唐山市岩溶塌陷模型试验研究[J].中国地质灾害与防治学报,1997,(s1):179-186.

作者:申伟坤1;李昌存2 单位:1.河北省地矿局第五地质大队,2.华北理工大学

被举报文档标题:村岩溶塌陷地质灾害研究

被举报文档地址:

https://www.meizhang.comhttps://www.meizhang.com/gclw/dzzhlw/704981.html
我确定以上信息无误

举报类型:

非法(文档涉及政治、宗教、色情或其他违反国家法律法规的内容)

侵权

其他

验证码:

点击换图

举报理由:
   (必填)