岩溶塌陷地质灾害及其防治.ppt

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1、岩溶塌陷地质灾害及其防治,建筑之家,主要内容,1、岩溶塌陷概况2、岩溶塌陷产生的原因和特点3、建设中如何避开塌陷区4、如何开展塌陷的群测群防,岩溶塌陷概况,岩溶地形的地面和地下特征,第一节 岩溶塌陷概况,岩溶塌陷是我省除崩塌、滑坡、泥石流之外的又一主要地质灾种。我国岩溶塌陷分布广泛,从南到北,从东到西都有发育。目前己见于除北京、天津、上海、河南、甘肃、宁夏、新疆以外的24个省市区,但主要分布于辽宁、河北、江西、湖北、湖南、四川、贵州、云南、广东。资料显示,全国岩溶塌陷总数为2841处,塌陷坑有33192个,塌陷面积为332.28km2。,中国岩溶塌陷分布统计表(单位个/处/km)(1993),

2、1993年的资料显示,我省岩溶塌陷总数为107处,塌陷坑有2131个,塌陷面积为20.2km2。主要分布在水城、六枝、安顺、遵义、贵阳等地区。,第二节 岩溶塌陷产生的原因和特点,了解岩溶塌陷产生的原因,是让建设场地避开、预警和防治岩溶塌陷的基础。,一、产生的原因 1、岩溶洞隙是岩溶塌陷产生的前提 在地表如有洼地、槽谷、漏斗、落水洞、溶沟溶槽、石芽、石柱、溶峰等,在地下一般存在各种形态的溶洞、溶隙、管道等。这样的地方地下岩溶洞隙也比较多。岩层较破碎的,岩溶发育愈强烈,岩溶洞隙数量愈多,其规模也愈大,愈有利于岩溶塌陷的形成;岩层较完整的、岩溶洞隙少。,岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水的控制。浅部岩溶

3、洞隙由于地下水活动频繁,成为塌陷物质的储集空间和运移通道。岩溶洞隙的开口程度是影响岩溶塌陷形成的重要因素,岩溶地下水的活动,塌陷物质的运移都是通过洞隙开口处进行的。因此,塌陷坑与开口洞隙存在着密切的垂向对应关系。洞隙规模愈大,塌陷也愈大;洞隙开口愈大,塌陷速度愈快。,洞隙的平面展布形态对塌陷平面形态有着决定性影响,裂隙状洞隙往往形成长条状塌陷坑,沿地下河管道往往产生链状或串珠状分布的塌陷坑群。,2、塌陷形成一般要有松散土层 97%的塌陷,表面有土层;厚度小于10米的表面土层最容易塌陷,厚10-30米的塌陷比较少。厚度越大,越不容易塌陷。表面岩石要很破碎,也可产生塌陷。,3、地下水的作用 在岩溶

4、地下水埋藏较浅、循环交替强烈的地段,岩溶地下水活动变化强烈,有利于塌陷的形成。岩溶地下水的活动在岩溶塌陷的形成中具有多种作用,可以在自然条件下由于气候季节的干、湿变化引起,也可以由于人工抽水、矿坑排水、水库蓄水、引水、灌溉和给排水工程的渗漏引起。,4、降雨及地表水的入渗作用将引发塌陷,降雨及地表水(包括水库、灌溉水、渠运管道渗漏水、建筑物地面排水、各种污水及垃圾渗水等)入渗水流对塌陷的形成有以下几方面的作用:(1)洞隙盖层岩土体充水增重和软化作用(2)垂直渗透潜蚀作用(3)地下水位上升使岩溶洞隙空间气团受压产生正压力(4)水库蓄水对库区产生水压力形成附加荷载,降雨地表水的入渗引发塌陷,5、河、

5、湖近岸地带的侧向倒灌作用引发塌陷 在汛期洪水位急剧上升的情况下,河、湖水将向地下水产生侧向倒灌,容易形成洪水塌陷。一般在自然条件下即可形成,如有人为因素的叠加,可加快塌陷的发展速度。6、外加荷载也是引发因素 如渣土、垃圾等等堆放在具有隐伏土洞的上面,会使土洞塌陷。,7、地震与振动作用 地震力使洞隙盖层岩土体产生破裂、位移形成塌陷。人为的爆破和车辆振动,也可造成洞隙顶板的塌落而形成塌陷,主要见于隐伏土洞发育地区,这些土洞顶板已接近极限平衡状态,在强度不大的振动力使用下产生附加荷载效应而导致塌陷。,8、修建公路、不合理开挖等,二、岩溶塌陷的时空动态特征,1、单个岩溶塌陷的形成过程及其动态特征 对于

6、绝大多数常见的土层塌陷来说,都具有由岩溶洞隙土洞塌陷的形成过程。,2、岩溶塌陷群发育的时空动态 由于抽水、采煤等人为塌陷多成群产生,形成塌陷群,其时空动态表现在以下几个方面:塌陷的持续性:岩溶塌陷在其引发因素消失之前将持续发展,直到达到新的稳定为止。矿区塌陷持续时间久,可大10-20年。对于抽水塌陷来说,如果降深较稳定,其持续时间将要短得多,但有的也可延长至10年以上(如水城)。,塌陷的阶段性:单个塌陷的发育过程可分为土洞形成和扩展阶段、塌陷形成阶段和调整阶段 塌陷的周期性:在引发源稳定不变(如排水降深稳定)的情况下,受气象水文因素的影响。塌陷作用随其周期性变化而作强弱波动,如一年中的雨季春耕

7、泡田季节,塌陷作用强烈,塌陷数量多而集中,其它季节塌陷作用减弱,数量减少。在一个轮回中这种波动随着塌陷发展逐渐向外围扩展,其幅度逐渐减弱以至消失。在引发源发生变化(如排水降深加大),塌陷作用将再次复活并向外围扩展,开始一个新的轮回,再次出现新的周期性波动,但其波动幅度较前一轮回减弱,呈螺旋式发展。塌陷的重复性:对于一个特定的塌陷区来说,由于引发源不断变化,可经历多次轮回的重复塌陷,表现为产生新的塌陷或者是原先塌陷的复活。,三、岩溶塌陷的伴生与共生现象,1.地面下沉:在岩溶洞隙上由复盖层厚度较大但松软的土层组成时,土洞的扩展将引起地面的局部下沉,最终将形成缓发性塌陷。位于建筑物下方的土洞,在其扩

8、展过程中将引起建筑物的不均匀沉降,地面亦将出现局部下沉。2.地面开裂:在土洞扩展到一定程度而尚未塌陷前,往往首先在地面出现裂缝,这些裂缝大都是弧形断续展布,具拉张特征,有时有多条裂缝是平行交错分布。裂缝进一步发展形成环状裂缝,且宽度加大,有时内侧下错形成小的错台。这些环状裂缝往往是塌陷坑口位置的表征。此外,在塌陷坑外侧周边还可出现弧形的裂缝。在塌陷坑形成后引起坑壁的坍塌。,3.塌陷地震:大规模的塌陷可引起地震效应,由于其产生地震的能量有限,震源深度很浅,因此强度低,震级小,但烈度偏高。如水口山矿区塌陷产生烈度5度地震,影响范围直径5公里。乌江渡六厂1945一1946在灰岩中产生3级地震,烈度在

9、56。贵州开阳县城东南,1957一1958年在灰岩,白云岩中出现塌陷地震,震级3级。湖北恩施沐抚区大山顶一带1975年1月27日,当地群众听到地下有闷雷声,地面见有裂缝,宽12厘米,长数十至数百米,裂缝附近常见有漏斗或新近塌陷的坑洞,多属基岩塌陷,塌陷地震震级0.50.7级,影响范围南北长1520公里,东西宽2一10公里。,第三节 房屋选址、修建中如何避开潜在塌陷区,在乡村场地和房屋地基选址中,如何避开塌陷,一般说来应避开下列地段:1、岩溶强烈发育的纯可溶岩分布地带,或沿其与非可溶岩的接触地带。这些地带中隐伏岩溶形态(漏斗、溶槽等)较发育,且其中,多有软土分布,发生塌陷可能性大。,2、沿可溶岩

10、中的断裂带或主要裂隙交汇破碎带,岩层剧烈转折、破碎的地带,这些地带往往容易产生塌陷。,3、松散盖层较薄,以砂土为主,其底部粘性土层缺失或甚薄(一般不足12米)的“天窗”地段,最易于发生塌陷。,4、岩溶地下水的主要流经地带或岩溶管道上,容易有塌陷。5、具有潜水和岩溶水含水层分布地带,容易造成塌陷。6、岩溶地下水的排泄区:如低洼的泉水流出的地方。7、岩溶地下水位在基岩面上下频繁波动的地带,或受排水影响强烈的降落漏斗中心及近侧地段,如开采强度大、地下水位大幅度变化且剧烈的地方。8、临近河、湖、塘地表水体的近岸地带。9、岩溶地下水位埋藏较浅的低洼地带。,第四节 如何开展塌陷的群测群防,一、发生地面塌陷

11、的前兆(1)井、泉的异常变化:如井、泉的突然干涸或浑浊翻沙,水位骤然降落等。(2)地面形变:地面产生地鼓,小型垮塌,地面出现环型开裂,地面出现沉降。(3)建筑物作响、倾斜、开裂。(4)地面积水引起地面冒气泡、水泡、旋流等。(5)植物变态、动物惊恐。微微可闻地下土层的垮落声。,建筑物倾斜、开裂。,二、怎么预防地面塌陷 在岩溶区进行工程建设,应采取如下对策预防岩溶塌陷:1、对已有岩溶塌陷发生且其稳定性差尚有活动迹象的地段,就坚决避让。如何判断已有岩溶塌陷是否稳定了呢?稳定性差的尚在活动的塌陷坑,其特征主要是:(1)塌陷坑形态保存较好,特别是坑中堆积物有沉陷、错移迹象,并见有裂缝。(2)塌陷坑周边环

12、形裂缝发育较齐全,其宽度、长度都有进一步发展的趋势。(3)植物稀疏不发育或发育不均衡:有地表水流汇集注入迹象,水流入渗迅速,存不住水。(4)附近有人为因素的影响,据访问了解在近期有活动迹象。以上特征可综合分析,作为塌陷坑稳定性的宏观判断标志。对于稳定性差的尚在活动的塌陷坑的判断是防灾治灾工作的基础。应特别予以重视。,塌陷坑周边环形裂缝发育较齐全,植物稀疏不发育或发育不均衡,水流入渗迅速,存不住水,2、对已有岩溶塌陷数量较少且其稳定性较好已不再活动的地段。如果人类工程活动比较合理(不再剧烈抽水、采矿采煤或开挖),建设小型建筑问题不大。但建设大型建筑物要特别重视场地区的工程勘察。,稳定性较好的已不

13、再活动的塌陷坑一般具有下列特征:(1)塌陷坑已受到后期改造;坑口坑壁经后期坍塌后边坡已经稳定而是漏斗状;坑底经后期充填后地面较平滑,参差凹凸的现象已不复见;坑周围的环形裂缝已多自行填塞不显。(2)坑底堆积物中未见新的下沉、错移等复活迹象,坑底未见新的裂缝或坑穴。(3)植物生长茂密,已遮盖大部分剖面。(4)无地表水流汇集注入现象,雨后坑中积水消散较慢。(5)附近不存在人为因素的强烈影响,如矿坑排水、抽水量大的水井等,且据访问了解,在较长时期以来没有发生过活动。,稳定性较好的塌陷坑,稳定性较好的塌陷坑,3、建筑物应尽量避开有利于岩溶塌陷发育的地段,原则上应使主要建筑物避开塌陷地段。(1)岩溶强烈发

14、育的纯可溶岩分布地带,或沿其与非可溶岩的接触地带。这些地带中隐伏岩溶形态(漏斗、溶槽等)较发育,且其中多有较土分布;(2)沿可溶岩中的断裂带或主要裂隙交汇破碎带,岩层剧烈转折、破碎的地带;(3)松散盖层较薄县以砂土为主,其底部粘性土层缺失或甚薄(一般不足12米)的“天窗”地段;,(4)岩溶地下水的主迳流或岩溶管道上;(5)具有潜水和岩溶水仅层含水层分布地带;(6)岩溶地下水的排泄区;(7)岩溶地下水位在基岩面上下频繁波动的地带,或受排水影响强烈的降落漏斗中心及近侧地段;(8)临近河、湖、塘地表水体的近岸地带;(9)岩溶地下水位埋藏较浅的低洼地带。,4、工程设计和施工中要注意:(1)消除或减轻人

15、为因素的影响;(2)设置完善的排水系统,避免地表水大量入渗,对已有塌陷坑进行填堵处理,防止地表水向其汇聚注入等。,三、发生地面塌陷时应采取什么应急措施 1、视险情发展将人、物及时撤离险区。在发现前兆时即应制定撤离计划。2、塌陷发生后对临近建筑物的塌陷坑应及时填堵,以免影响建筑物的稳定。其方法是投入片石,上铺砂卵石,再上铺砂,表面用粘土夯实,经一段时间的下沉压密后用粘土夯实补平。,3、立即设立警示标志,告知村民和行人,禁止进入该塌陷区,4、对建筑物附近的地面裂缝应及时填塞,地面的塌陷坑应拦截地表水防止其注入。5、对严重开裂的建筑物应暂时封闭不许使用,待进行危房鉴定后才确定应采取的措施。6、应立项开展调查工作,查清灾害隐患分布范围,以便采取主动防预措施。,建 议,1、要讲科学:地质灾害是一个全球问题,我们国家更是如此。现在的地质灾害,隐蔽性强,危害性大。搞新农村地质灾害减灾防灾,科学性很强。可根据当地情况,帮助百姓破除迷信。2、要讲方法:要用通俗语言给大家讲,要根据当地词汇来讲,包括用土话。要虚心向老百姓学习,要结合实际,用现场的例子来讲。3、要讲实效:要讲针对性的当地的事情,少讲一些当地没有的灾害,当然可以适当讲讲其他地方的灾害,让群众开眼界,但主要还是讲当地的老百姓遇到的灾害。,本讲结束!,

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