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地面塌陷

2020-04-09 21:01

由于自然的或人为的作用,在地面下一定深度形成空洞,引起地面下塌陷落的现象(参见彩图ⅩⅥ—40)。石灰岩地区地下水溶蚀作用形成的地下洞穴系统;黄土地区当下伏有卵砾石层、喀斯特化碳酸盐岩及断层时,易产生潜蚀空洞;人类采矿形成地下采空区等,都在地下形成一定的空间,导致上覆土层或顶板岩层,在重力的长期作用和自然、人为因素影响下,发生下陷或塌落。当塌陷区内地面有居民点或工程设施时,则会造成一定的地质灾害。

ⅩⅥ—40 滑坡后缘黄土中的陷坑

陈德基摄

在石灰岩分布区,最常见的地面塌陷是下伏有喀斯特洞穴含水系统的上覆土层的塌落。当土层为厚度不大的砂性土时尤其容易发生。其形成机制是喀斯特含水系统中的地下水,在暴雨或人为作用下,地下水水位如迅速涨落,对洞穴充填物或上覆土层产生冲掏或潜蚀,形成不断扩大的土洞。土洞顶板厚度减薄到一定程度时,在地震、降雨、或真空吸蚀的作用下,就会塌落形成地面塌陷。这种塌陷的规模取决于地下洞穴和潜蚀土洞的大小。一般来说,地下洞穴的规模愈大,所形成的塌陷规模也愈大,通常直径多在数至十余米间。中国石灰岩地区有记录的738处地面塌陷地带,总计有3万多个这类地面塌陷点,是石灰岩地区最主要的地质灾害。

石灰岩分布区另一种地面塌陷是因溶蚀洞穴的顶板厚度过薄,不能承受上覆岩层的重力荷载而塌落,在地面常形成面积较大的塌陷坑。这种塌陷在溶洞发育过程中不乏实例,但在人们的日常生活中并不多见。

采空冒落塌陷是由于地下矿床开采、地下工程开挖的采空效应,引起厚度不大的上覆土体或松散破碎岩体塌落而形成的地面塌陷。如果地下采空区面积很大,上覆岩层即使强度较高、厚度较大,也可造成顶板岩层(体)向采空区坍落和上覆岩层的向下弯沉,在地表形成下陷洼地。这种地表沉陷(surface subsidence)也会对地表设施造成严重危害。

黄土地区的地面塌陷多是由于下伏地层的潜蚀造成空洞,加上自身湿陷形成的。其规模和危害性远较前两者要小。

地面塌陷不仅危及地表各种工程建筑物及人们生命财产的安全,影响矿山生产及供水工程的正常运营,而且还会毁坏农田,造成水土流失和地下水污染等。防治地面塌陷需结合具体地质条件进行塌陷灾害预测,采取控制抽排水强度、改变地下水补排条件、灌浆堵洞、加固地基、回填采空区及陷坑等综合治理措施。

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