恩平市沙湖鎮(zhèn)雞啼營(yíng)巖溶地面塌陷成因分析及防治對(duì)策研究

■解詩(shī)杰

（深圳市地質(zhì)局　廣東　深圳　518023）

恩平市沙湖鎮(zhèn)雞啼營(yíng)巖溶地面塌陷成因分析及防治對(duì)策研究

■解詩(shī)杰

（深圳市地質(zhì)局廣東深圳518023）

巖溶地面塌陷是指在巖溶地區(qū)，下部可溶巖層中的溶洞或上覆土層中的土洞，因自身洞體擴(kuò)大或在自然與人為因素影響下，頂板失穩(wěn)產(chǎn)生塌落或沉陷的統(tǒng)稱。主要發(fā)生在人類活動(dòng)區(qū)域，不僅會(huì)破壞土地資源，還危及到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文針對(duì)恩平市沙湖鎮(zhèn)雞啼營(yíng)發(fā)生的巖溶地面塌陷問題進(jìn)行分析與研究，闡述了塌陷的原因及相應(yīng)的防治對(duì)策，希冀本文對(duì)同行或類似工程，能夠提供借鑒和幫助，共同解決巖溶地面塌陷問題。

巖溶地面塌陷覆蓋層碳酸鹽巖土洞溶洞

1　引言

巖溶地面塌陷是覆蓋在溶洞上的松散土體在自然或人為作用下發(fā)生的突發(fā)型變形破壞，從而形成圓錐形的塌陷坑。本文對(duì)恩平市沙湖鎮(zhèn)雞啼營(yíng)巖溶地面塌陷現(xiàn)象進(jìn)行分析，按照有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害防治要求進(jìn)行巡查監(jiān)測(cè)，停止抽取地下水，從而防止地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的再次發(fā)生。采用以物探為主，鉆探為輔的工作方法，對(duì)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行勘查。本文對(duì)恩平市沙湖鎮(zhèn)雞啼營(yíng)巖溶地面塌陷的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，為下一階段恩平市沙湖鎮(zhèn)雞啼營(yíng)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的防治提供了有效依據(jù)。

2　恩平市沙湖鎮(zhèn)雞啼營(yíng)巖溶地面塌陷情況分析

恩平市沙湖鎮(zhèn)雞啼營(yíng)巖溶地面塌陷在1998年4月首次出現(xiàn)，在居民聚集地出現(xiàn)一個(gè)橢圓形的塌陷坑，塌陷坑長(zhǎng)軸長(zhǎng)5m，短軸長(zhǎng)3m，可視深度約3m，長(zhǎng)軸方向230°，塌陷坑逐漸演變成600m2的變形區(qū)，導(dǎo)致10戶房屋成為危房，2007年3月26日，由于村莊附近某公司采礦場(chǎng)抽取地下水，造成該村6間房屋開裂，2戶村民農(nóng)田產(chǎn)生兩處塌陷坑，1處魚塘因塌陷漏失，災(zāi)害發(fā)生后當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)部門對(duì)塌陷坑采取回填、復(fù)耕等措施進(jìn)行處理，因房屋開裂程度較輕，采取了加固措施進(jìn)行處理。采石場(chǎng)于2010年到期后關(guān)閉，至今恩平市沙湖鎮(zhèn)雞啼營(yíng)未現(xiàn)出現(xiàn)新的地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，過去已發(fā)生塌陷的地段未出現(xiàn)進(jìn)一步的變形破壞跡象，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

塌陷區(qū)概況：

塌陷區(qū)范圍位于廣東省恩平市沙湖鎮(zhèn)雞啼營(yíng)，地理座標(biāo)東經(jīng)112°24′05″，北緯22°25′18.8″，屬亞熱帶海洋季風(fēng)，全年氣候溫暖濕潤(rùn)，雨量充沛，年平均氣溫21.3～22.8℃，年平均降雨量在1744.1～2623.4mm之間，并常受臺(tái)風(fēng)侵襲。交通便利。

3　巖溶塌陷的災(zāi)情評(píng)估與防治措施

巖溶塌陷的塌陷原因：

巖溶塌陷是地面變形破壞的主要類型，主要發(fā)生在碳酸鹽巖，鈣質(zhì)碎屑巖等可溶性巖石分布地區(qū)。誘發(fā)塌陷的直接原因除洪水、降雨、地震、干旱等自然因素外，還與排水、蓄水、抽水等人為因素有著密切的聯(lián)系。因?yàn)槿藶橐蛩赜绊戄^大，危害大突發(fā)性強(qiáng)，并且?guī)r溶地面塌陷發(fā)生于碳酸鹽分布區(qū)，所以受到人類活動(dòng)和環(huán)境的雙重影響。

4　巖溶的發(fā)育特征

（1）對(duì)巖溶的形態(tài)、組合特征、規(guī)模和分布情況進(jìn)行研究調(diào)查，統(tǒng)計(jì)不同條件下的巖溶發(fā)育程度，分析巖溶發(fā)育與巖溶層的組成類型，地貌構(gòu)造和地下水動(dòng)力的關(guān)系，分析了解巖溶的發(fā)育分布情況。

（2）結(jié)合地表巖溶的形態(tài)，吸水性，巖溶率等指標(biāo)，根據(jù)巖溶層的類型，巖溶的地貌特征為基礎(chǔ)，劃分為強(qiáng)、中、弱三級(jí)。

（3）著重調(diào)查淺層巖溶洞隙的發(fā)育特征、規(guī)模、形態(tài)、以及組合特征、充填狀況和連通情況，分析巖溶發(fā)育帶在平面上和剖面上的分布發(fā)育深度。

5　巖溶地下水的運(yùn)動(dòng)情況

地下水運(yùn)動(dòng)是巖溶塌陷產(chǎn)生的重要?jiǎng)恿Γ叵滤膭?dòng)力條件和流動(dòng)情況，是巖溶塌陷形成的最重要因素。在地下水徑流的集中區(qū)域和強(qiáng)烈地帶最容易發(fā)生塌陷，容易發(fā)生巖溶地面塌陷的地帶有:

（1）巖溶地下水集中的排泄帶；

（2）地下水位埋藏位置較淺，變動(dòng)幅度大的地段；

（3）巖溶地下水的主流；

以太陽能（日光輻射提供的能量）作為初始能量，通過藻類和細(xì)菌兩類生物功能上的協(xié)同作用處理污水，以降低氨氮和COD含量。

（4）含水介質(zhì)分布的雙層地帶，或是地下水位發(fā)生急劇變化的地帶；

（5）地下水位在基巖地面頻繁發(fā)生波動(dòng)的區(qū)域；

（6）地表水與地下水進(jìn)行密切交換的地段。

地下水位的急劇變化帶是產(chǎn)生塌陷的敏感區(qū)域，可以改變水動(dòng)力的條件，從而解決塌陷的主要原因，主要原因有:水庫(kù)蓄水、嚴(yán)重干旱、井下抽水、降雨、強(qiáng)烈抽水、礦井排水、灌溉滲漏等。還包括附加荷載、地震，以及人為排放的酸堿度廢液，對(duì)可溶巖的溶蝕，均可引發(fā)巖溶地面塌陷。

6　加強(qiáng)巖溶塌陷的監(jiān)測(cè)工作

對(duì)建筑物的形變地面和水庫(kù)水量，地下洞穴發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)塌陷征兆，減輕塌陷災(zāi)害帶來的損失。主要采取以下預(yù)防措施進(jìn)行監(jiān)測(cè):

（1）在具有巖溶地面塌陷動(dòng)力，儲(chǔ)運(yùn)條件，塌陷物質(zhì)，地面塌陷區(qū)域與巖溶地洼地帶，抽排地下水的井孔周圍，對(duì)地面開裂，沉降現(xiàn)象進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。

（2）當(dāng)?shù)乇矸e水，或干枯時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行宏觀的水文監(jiān)測(cè)。

（3）及時(shí)發(fā)現(xiàn)和收集塌陷的前兆異常現(xiàn)象，例如建筑物出現(xiàn)開裂，植物發(fā)生傾斜，井水或水庫(kù)突然干枯，地下土層有坍塌聲，水位突然上升或下降，動(dòng)物的驚恐等。

7　巖溶塌陷的災(zāi)情評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

（1）對(duì)巖溶塌陷等級(jí)進(jìn)行劃分。巖溶塌陷應(yīng)當(dāng)查明塌陷位置，塌陷量，范圍和面積，塌陷區(qū)域的地質(zhì)條件和水文環(huán)境，塌陷的發(fā)展趨勢(shì)和原因。嚴(yán)格依據(jù)塌陷面積進(jìn)行等級(jí)劃分。（等級(jí)劃分表見表1）

表1　巖溶塌陷災(zāi)變等級(jí)劃分表

（2）對(duì)巖溶塌陷的災(zāi)情進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)步驟:查明研究區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境條件，調(diào)查已經(jīng)有塌陷點(diǎn)的塌陷特征，形成條件，分布規(guī)律，觸發(fā)因素，從而確定出塌陷的綜合判斷指標(biāo)。

（3）分析塌陷對(duì)環(huán)境的影響程度以及發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)塌陷區(qū)域進(jìn)行分析研究，從而提出關(guān)于地表的重要預(yù)防措施和保護(hù)方案。

8　巖溶塌陷的防御措施

（1）合理安排廠礦企業(yè)的總體建設(shè)布局，將河流引流改道，從而避開塌陷區(qū)域；控制地下水位的下降速度防止突然涌水或塌陷的發(fā)生；建立地面塌陷的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；修筑特厚洪堤壩；建造帷幕，減少或避免預(yù)測(cè)塌陷區(qū)域的水位下降，防止地面發(fā)生塌陷。

圖2　區(qū)域地質(zhì)圖

（2）巖溶塌陷的防治措施主要有工程加固措施，非工程性防護(hù)措施，控水措施。

控水措施：防止地表水進(jìn)入塌陷區(qū)域，可以通過加速滲漏減少滲漏，清理疏通河道；嚴(yán)重的漏水洞穴用水泥灌注或粘土進(jìn)行填實(shí)；對(duì)漏水的庫(kù)，河進(jìn)行人工改道或鋪底防漏。

（3）地下水的控制措施：根據(jù)水資源，地下水規(guī)劃開采層位，開采時(shí)間，開采強(qiáng)度合理開采，加強(qiáng)水位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，危險(xiǎn)地段對(duì)巖溶通道進(jìn)行灌漿處理或局部注漿。

（4）工程加固措施：①清除填堵法:應(yīng)用于相對(duì)較淺的土洞，塌陷坑；②強(qiáng)夯法:強(qiáng)夯土體厚度小且地形平坦的土洞；③灌注填充法:應(yīng)用于埋深較深的溶洞。

（5）非工程性的防御措施：①開展巖溶地面塌陷的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；②開展巖溶地面塌陷的研究實(shí)驗(yàn)并找出臨界條件；③增強(qiáng)人民的防災(zāi)意識(shí)，建立并完善防災(zāi)體系。

雖然巖溶塌陷的防治難度較大，但是只要因地制宜地采取科學(xué)合理的綜合措施進(jìn)行防御，巖溶塌陷災(zāi)害是可以進(jìn)行避免的。（區(qū)域地質(zhì)圖見圖2）

9　結(jié)束語

對(duì)巖溶地面塌陷進(jìn)行勘查是為了更加了解塌陷的原因，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，對(duì)周圍的巖溶地面塌陷進(jìn)行防治。增強(qiáng)巖溶地面塌陷的歷史教育以及現(xiàn)狀成因，形成條件和分布規(guī)律的知識(shí)掌握，從而預(yù)測(cè)發(fā)生的趨勢(shì)以及塌陷的危害程度，全面的控制巖溶地面塌陷問題。

[1]王銘偉，許虎 巖溶山區(qū)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題與可持續(xù)發(fā)展研究綜述 [J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2012，30

[2]羅曉潔淺層巖溶發(fā)育特征與巖溶塌陷災(zāi)害防治 [J].中國(guó)巖溶，2011，32

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-428-2