岩溶(土洞)塌陷

岩溶(土洞)塌陷（精选四篇）

岩溶(土洞)塌陷 篇1

岩溶地区的土洞是工程建设中危害极大的一种地质现象, 有的在施工过程中被发现后得到及时处理, 有的在工程投入使用后引起地面下陷或基础失稳, 带来严重的安全隐患, 造成不良后果。因此在岩溶地区进行工程建设时, 对土洞的勘察及地基处理是至关重要的, 轻则影响设计方案、投资预算, 重则影响业主的整个投资取向以及整个区域的发展。

1 岩溶土洞的概念及发育条件

1.1 土洞的概念

在可溶性岩层与上覆土层间, 由地下水的潜蚀作用所形成的、向上扩展的洞穴, 即为土洞。土洞继续发展, 即形成地表塌陷。当上覆有适宜被冲刷的土体, 其下有排泄、储存冲蚀物的通道和空间, 地表水向下渗透或地下水在岩土交界附近作频繁升降运动, 由于水对土层的潜蚀作用, 就产生了土洞和塌陷。

1.2 土洞的发育条件

(1) 下伏基岩为可溶性岩层, 如灰岩、白云岩、石膏、岩盐等;

(2) 所处区域具有溶解能力和足够流量的水;

(3) 地表水有下渗、地下水有流动的途径;

(4) 岩溶地层上部分布有第四纪土层。

2 土洞的分布规律

凡是岩溶地区有第四纪地层分布地段, 土洞都有可能存在。特别是节理裂隙密集发育区、断裂带附近、褶皱轴部、岩面陡斜等区域, 岩溶发育, 土洞也发育。土洞常分布于溶沟两侧和落水洞、石芽侧壁的上口位置。

3 湘西地区土洞发育情况及处理方法

3.1 土洞的发育情况

在湘西地区西部及北部部分区域, 分布有寒武系灰岩。该区域自古生代以来历经了多次构造运动, 特别在印支运动与燕山运动的影响下, 形成了构造形迹较为复杂的褶皱和断裂;地下水十分丰富, 埋深较浅;上覆第四系地层主要为陆相沉积或冲洪积形成的粘性土、砂层、淤泥等, 土质结构较松散, 大部分直接沉积灰岩表面, 岩溶土洞现象十分发育。

3.2 土洞的勘察与治理

3.2.1 土洞勘察

凡是岩溶地区有第四纪地层分布, 都应考虑到土洞的存在, 应查明土洞的成因、形成条件、位置、埋深、大小, 以及与土洞发展有关的溶洞、溶沟、溶槽的分布情况。工程勘察时, 除按正常要求执行外, 还应根据具体情况采用地球物理勘探, 对整个建筑场进行勘探, 或加密钻探孔, 必要时可按网格状布置钻探孔进行钻探。

3.2.2 土洞治理

湘西地区的岩溶土洞多分布在地下水位以下, 具有埋藏浅、发育快、分布密集、稳定性差的特点, 加上人为因素影响, 使其向上发展的速度更快, 往往在施工阶段或在建筑物投入使用初期就发生地面塌陷。因此, 如果在建筑区有土洞发育, 就应及时处理, 与土洞发育有关的溶洞、溶沟、溶槽也要处理。

(1) 开挖换填法。若土洞埋深≤5 m, 可将土洞挖开, 把洞内的充填物挖除, 换填碎石、沙或毛石混凝土。湘西碗米坡水电站的值班宿舍楼, 拟采用筏板基础, 在勘察时没有发现土洞, 但在基础开挖时, 发现1 m以下有土洞发育, 经我单位勘察发现共有5个土洞, 埋深在1～2 m左右。施工时将土洞开挖换填碎石土。目前, 该工程已完工。

(2) 灌填法。在土洞范围内按网格状布置钻孔, 钻孔间距1～2 m, 孔径130～160 mm, 钻孔深度以钻穿洞顶为准, 在钻孔中下入导管, 沿导管填砂砾、碎石或碎石混凝土。由于洞内地下水或其它充填物有阻力, 加上灌填物料有休止角, 洞体难以充满, 因此, 灌填完毕后, 还应进行压力灌注水泥浆, 注浆材料将采用普通硅酸盐水泥, 水灰比1∶0.5, 注浆压力为1～2 MPa。施工时应先施工土洞四周钻孔, 再施工中部钻孔, 当土洞稳定性很差时, 还应隔孔分批施工, 以免造成地面塌陷。

1999～2000年, 我单位对湘西碗米坡水电站整个范围内包括坝址、溢洪道、公路、库区、厂房等进行了工程地质初步勘察及详细勘察, 采用现场调查、物探、钻探等多种手段, 共在46处发现有土洞, 22处发现有溶洞。洞高0.4～23.5 m, 埋深9.6～34.5 m, 平面面积最大达1 600 m2, 给库区安全带来很大隐患。目前, 该区域土洞及溶洞正在处理, 方法是填灌水泥、碎石、砂浆。目前正在施工中。

(3) 压力注浆法。在土洞范围内按网格状布置钻孔, 钻孔间距1～2 m, 孔径ϕ89～130 mm, 在钻孔中下入导管, 封住孔口, 用泥浆泵沿导管压入水泥浆, 水灰比1∶1, 注浆压力2～4 MPa。该方法适宜于小型土洞, 土洞太大时, 成本很高。

某小区, 拟采用复合地基浅基础。场地地层自上而下为:杂填土, 厚度2 m左右, 淤泥质土, 厚度3 m左右, 松散淤泥质粉细砂8～10 m, 底部1～5 m为残积土层, 含风化岩碎块, 下伏基岩为灰岩。勘察时发现残积土层中发育有土洞, 大部分已向上发展至粉细砂层之中。开始拟采用灌填中粗砂, 钻孔直径150 mm。但在施工时, 一钻穿洞顶, 即造成地面塌陷, 试验多次无法施工。后改成压力注浆, 钻孔直径91 mm, 先四周, 后中间, 施工时隔孔分批施工, 获得成功, 后经质监部门检测, 效果令人满意。目前该工程正在施工中。

3.2.3 治理效果检测

在填灌、压力注浆结束7 d后, 可在土洞范围内适当布置钻孔进行抽检, 也可采用物探方法进行检测。

4 结束语

岩浆土洞发育机制是很复杂的, 影响的因素很多, 分布的规律不明显, 因此土洞发育区的勘察十分重要, 在详细的勘察资料基础上, 就可以进行合理的处理, 既可以消除土洞所带来的安全隐患, 又可节省资源。

摘要：简要分析了土洞的发育机制, 结合湘西地区土洞发育情况及其所带来的危害性, 提出了勘察及治理的方法。

岩溶塌陷地质灾害治理方案 篇2

岩溶塌陷地质灾害治理方案

主要针对大连市金州区石河街道钓鱼台村岩溶塌陷地质灾害的治理方案进行研究.根据岩溶塌陷地质灾害治理原则,以及本区的岩溶塌陷规模特征,结合地质灾害治理工作量的`实际,提出了移民搬迁和岩溶塌陷区回填注浆相结合的治理方案.

作 者：王建霞 李志杰 钟雪光 作者单位：辽宁水文地质工程地质勘察院,辽宁,大连,116037刊 名：西部探矿工程英文刊名：WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERING年，卷(期)：200921(8)分类号：P58关键词：岩溶塌陷 治理 方案

岩溶塌陷地质灾害治理方案 篇3

云南省地质工程勘察总公司 云南省昆明市 650000

摘要：目前我国正处于经济社会高速发展的时期，基础设施的建设不断完善。但是在基础设施建设的过程中，面临许多地质环境问题，比如多山地、高原，喀斯特地形发育；区域上旱涝交替，很多区域缺乏稳定的供水水源；崩滑流、岩溶塌陷、地面沉降问题等地质灾害频发；砷污染、海水入侵、土壤盐渍化、石漠化等地质环境问题，都严重影响着基础设施和重大基础工程建设。本文以广西马山县古零镇石丰村新石屯路口路面岩溶塌陷地质灾害的治理方案为案例，进行深入分析研究。严格落实岩溶塌陷地质灾害治理的原则，深入把握岩溶塌陷规模特征，与笔者在地质灾害治理实际工作相结合，主要阐述了移民搬迁和岩溶塌陷区回填注浆相结合的治理方案的合理性，为岩溶塌陷地质灾害的治理贡献自己的一份力量。

关键词：岩溶塌陷；地质灾害；治理

岩溶又被称为喀斯特，主要指的是在以碳酸鹽类为主的可溶性岩石大量分布的地方，因为水，特别是地下水，将岩石溶蚀会产生很多特有的现象。岩溶地区存在十分特殊的工程地质问题，最明显也是最常见的是由于其地下溶洞溶蚀缝隙发育的原因，修建水工和建筑物经常会遭受强烈渗漏的问题。但是我国碳酸盐岩分布地区十分广泛，尤其是西南地区如川东、川南、滇东、贵州和广西的大部分地区尤为明显，地表的碳酸盐岩广泛长期分布，因此这些地区对岩溶现象的研究具有重要的意义，为岩溶塌陷地质灾害治理提供了很多借鉴的方法。

一、岩溶塌陷地质灾害的案例

2015年12月4日上午11时许，广西马山县古零镇石丰村新石屯路口路面突然出现隆起开裂，导致公路路面及周边的几处房屋墙面出现裂缝，暂无人员伤亡。同时，附近的石丰村塘甲滑石矿工人在检修设备时发现设备透水，8名工人下井排查。发生路面隆起开裂事件时，有7名工人已经顺利逃出，尚有1人失联。事发后，地质专家认定，事发原因是当地出现岩溶塌陷。

以上事件作为反映岩溶塌陷问题的案例之一，随着人类改造自然的深入发展，岩溶塌陷问题引起了人们的广泛关注。近几年来我国经济社会快速发展，人类建设工程活动量逐渐增多，生产生活所用的地下水也被大量开采，岩溶塌陷坑出现的频率越来越高，规模也逐渐增大。石丰村以及周围的建筑物有村民房屋、井房、灌溉管道、各种渠道、一定数量的工厂、学校和乡级公路等，对村民的生命和财产安全造成了威胁[1]。

二、岩溶塌陷的原因

一般来说，岩溶塌陷产生的原因主要有三方面：一是可溶性的岩层发育；二是地下水动力条件的变化；三是地表水下渗、地下水流动途径。

（一）可溶性的岩层发育

根据石丰村以及周围的地质剖面分析表明，该地区的岩石溶蚀性强。满足了发生岩溶塌陷地质灾害的第一个条件。

（二）地下水动力条件的变化

导致地下水动力条件改变的通常有三种原因：自然条件、人工大量开采地下水、和露天开采形成的采矿坑。而石丰村发生岩溶塌陷的原因是塘甲滑石矿工人在检修设备时发现设备透水，说明有露天开采形成的采矿坑，而且开矿必然要使用大量的地下水，又加上石丰村以及周围地质的岩石溶蚀性强，所以导致地下水动力条件改变，使得地下水位发生变动，所以加速了地下水溶蚀程度，使得地下隐伏溶洞的形成[2]。

（三）出现地表水下渗、地下水流动途径

有的地区在季节性河道容易出现岩溶塌陷坑，在水量充沛的季节，河流内地表水在坑群处会有落水洞的出现，在开采水井的时候，河水会有漩涡状水漏斗的出现，河床处的河水冲蚀下切，石芽、溶槽出现在河床底部等现象，钻孔岩芯有一定的溶蚀率，岩芯出现破碎、节理裂隙如果是开口状，则会促进地下水径流流动[3]。

三、岩溶塌陷的动力因素

导致岩溶塌陷发育的动力因素有四种：岩溶地下水的活动；降水和地表水的活动；地震和人为振动；重力作用[4]。

（一）岩溶地下水的活动

水位的升降，流速、流量和水力坡降的变化都属于岩溶地下水活动，它可能自然降水引起的，也可能与人为因素改变岩溶地下水的水动力条件有关，总之是使地下水发生了活动，这样会促进岩溶塌陷的发育。

（二）降水和地表水的活动

人为因素可能是由于地表水塘、渠道地表水、排水管渠和农用灌溉的渗漏的变化引起，这些都会诱发和促进岩溶塌陷的发育。

（三）地震和人为振动

发生地震的时候会出现地震波，地震波分为纵波、横波和地面波三种。地震波的出现会有地震力，很多岩石地区会出现塌陷的情况。除了自然地震，人为的采矿爆破、车辆和机械振动都会对岩石地区产生一定的破坏力，即使其量级远远小于自然地震的破坏力，但在一定条件下也会出现诱发塌陷。

（四）重力作用

在岩溶塌陷发育的全过程中始终伴随着重力作用。在一个完整的岩石结构形成后，其稳定性主要受洞体顶板以上岩、土体的自重力与其围岩摩阻力的平衡关系的影响。当其中一个因素出现问题，那么平衡关系将会被破坏，地面塌陷也因此产生。在突发性塌陷形成的地面陷落阶段，重力起了重要的作用。

四、岩溶塌陷的地质灾害治理方案

岩溶场陷地质灾害治理方案按照实地调查情况和对灾害治理的整体要求，将以人为本、经济与安全因素相结合、治理与地方经济发展相协调的原则设计治理方案，所以产生了移民搬迁和岩溶塌陷区回填注浆相结合的治理方案。

（一）移民搬迁

在岩溶塌陷坑群集中的地区，人口众多，本着以人为本的原则，需要搬迁的住户要尽快撤离危险区，搬迁到经评估鉴定为适宜建设用地的地区，做好动迁居民的搬迁工作，稳定民情。

（二）回填注浆

能够有效防止岩溶塌陷的有效措施之一就是钻孔压力注浆。利用注浆的方法将土洞和灰岩顶部的溶洞、溶蚀裂隙充填，最后将土体加固，使得土体的工程性质得到改善，将地表水与地下水、孔隙水与岩溶水之间的水力联系切断，杜绝土体潜蚀情况的发生，最终达到防止地面塌陷的效果。

在封口时应该注意：为了防止发生注浆液在压力作用下从套管外壁喷出的现象，在注浆前应对钻孔进行封口工作，使用水泥浆这种封口材料，并混合一些速凝剂，促进浆体凝固迅速。

结语

（一）结论

根据广西马山县古零镇石丰村新石屯路口路面岩溶塌陷的危险性和对紧邻住户的受威胁程度等情况的综合分析，进行马山县古零镇石丰村岩溶塌陷地质灾害治理项目是势在必行的，应立即集中人员解决这些问题。

根据经济性、安全性、技术可行性和治理效果方面等方面综合分析，广西马山县古零镇石丰村岩溶塌陷区多种治理方案的综合比较，严格按照为本的原则，确保Y1隐伏岩溶区安全角度建议使用搬迁和治理相结合的方案，可以达到最佳治理效果。

（二）建议

稳定民情。在居民搬迁工作进行时，政府部门依法制定好合理的动迁政策，安置好搬迁居民，保证民情的安居乐业。

综合治理工作的进行，由于地质环境产生了变化，加上人类工程活动的逐渐加剧，岩溶溶洞具有的条件正逐步被满足。所以，在实施工程措施的时候，应该注重疏通、排导、注浆等多项工程的实施中的相互配合，如果单独进行施工，可能会对综合的治理效果产生影响。

地质灾害监测。长期监测岩溶动态发育是十分必要的，这样当有异常情况发生时，可以做好预警工作，及时上报政府和相关部门，及时将人员和财产尽快撤离，进行回填处理以保证安全。

参考文献：

[1]刘维真，张毅.注浆法在岩溶塌陷地质灾害治理中的应用[J].黑龙江科技信息，2010，（16）：37，269.

[2]王辉.监测治理岩溶塌陷服务重点工程建设--中国地质科学院岩溶地质研究所雷明堂研究员[J].科技成果管理与研究，2013，（11）：11-13.

[3]曾献群.龙岩象山隧道突水引发岩溶塌陷的成因分析及其治理措施探讨[J].安全与环境工程，2011，（5）：7-10.

岩溶(土洞)塌陷 篇4

某教学综合楼位于南宁市良庆区,6层框架-砖混混合结构,该楼场地东端为硅质泥灰岩,西侧为含角砾黏土,基础形式采用天然地基浅基础,属不均匀地基。该教学综合楼于1999年10月建成并投入使用,2000年6—7月,南宁市遭受到连续大降雨,在该楼东端及其附近产生两处地表土洞塌陷(见图1中Ⅲ、Ⅳ号)和两处地面凹陷(见图1中Ⅰ、Ⅱ号)。土洞的形成直接危及该建筑物的安全。

2 场地岩土层特征

场地原处于邕江高级阶地形成的丘陵斜坡上,建楼时已挖方推平。该建筑物地基均处于挖方地段,将原场地岩土工程勘察报告和该楼产生地质灾害后的补充岩土工程勘察报告进行对比,该楼东端地表土洞塌陷区域岩土层性状发生根本改变,详见表1。

3 土洞塌陷产生的原因分析

3.1 土洞的形成机理

3.1.1 形成土洞的必要条件

形成土洞的必要条件有3个:(1)有开口面向覆盖层的溶洞、溶裂或裂隙;(2)水的作用,包括地表水下渗流动冲蚀作用和地下水的潜蚀作用;(3)由于水的渗流作用把赋存于溶洞、溶裂或裂隙中的软弱土细颗粒带走,从而形成土洞的雏形。

3.1.2 影响土洞形成及扩展的因素

土洞形成及扩展实质上是土中细颗粒在水流作用下的崩解、迁移以及土中结构体团块的剥落、迁移过程。因此,影响土颗粒崩解及土结构体剥落的因素就是影响土洞形成的因素,包括土的矿物质成分、化学成分、结构、颗粒大小、物理性质和含水状态、地下水的化学成分、地下水的动态变化等。

3.1.3 土洞形成的力学机制

土洞形成的力学机制有两种:一种是拉压,另一种是剪切。其中,拉压作用是地下水位波动所产生的水、气压引起;剪切作用是地下水流动引起。地下水流对土颗粒的作用相应有两种:一种是作用于土颗粒的正应力,是由超静孔隙水压力或真空吸力引起;另一种是作用于土颗粒侧面的剪切力或称拖拽力,与水流方向平行,是由动水压力引起。超静孔隙水压力或真空吸力使土的结构体(土块体)产生剥落,而动水压力则使土的细颗粒产生迁移,两者同时作用,使土洞不断扩大。

3.2 土洞塌陷的原因分析

(1)建筑物东端场地为硅质泥灰岩,薄层状,节理裂隙异常发育,填充物为矿物质粉末状,岩质性碎,极易分成小碎块。基础开挖时浅部采用挖掘机掘进,局部用炸药炸开,地基岩体完整性遭受破坏,裂隙张开,为地表水往地下渗流提供良好通道。

(2)建筑物周边1m范围做散水和水沟,东侧场地散水和水沟与道路中间没有硬化、绿化,地面回填黏土夹风化灰岩碎块,这种回填土具有大孔隙性、强渗透性、不均匀性、崩解,下雨时该低洼区域积水,为地表水往地下渗流提供水源。

(3)场地物质环境的改变,也是塌陷之所以产生的因素之一。原场地为丘陵地貌,覆盖层黏土较厚,雨后地下水排泄快,绝大部分地表水流走,下渗的极少,难以形成塌陷。因此,勘察前地形完整,未发现岩溶塌陷。工程建设平地场地,岩土体完整性被严重破坏,改变了原有的水文地质条件。同时,地表水体系未建立完善,暴雨地表水集中场地内低洼区域,而暴露且节理裂隙异常发育的岩土体为地表水下渗创造了条件,地表水下渗流动带走岩体裂隙填充物的矿物质粉末,形成淘空作用。同时,强风化泥灰岩遇水容易崩解软化形成湿陷作用,因此,水是塌陷形成的主要外在因素。

4 土洞塌陷的治理

(1)抢救回填。对于位于图1中的Ⅲ号塌陷土洞,由于已经直接危及建筑物基础,立即进行抢救,先用20根φ20钢筋人工牢固打入土洞下地基,然后采用C25素混凝土浇筑振捣填满。

(2)挖除换填。对于位于图1中离建筑物较远的Ⅳ号塌陷土洞,挖开塌陷的路面混凝土块、石块,然后用素黏土分层碾压回填,面层采用C25素混凝土浇筑振捣铺平。

(3)高压固结注浆处理。对发生土洞塌陷区域的建筑物基础外围进行高压灌注素水泥浆,灌浆处理深度约18m~25m,布3排注浆孔,排距1.8m,灌浆孔间距约1.8m,梅花形布置,沿塌陷区域的基础周边外围布置注浆孔,详见图2。

(4)加强防水措施,沿建筑物东端外墙以外6m范围内地面用C25素混凝土进行硬化,做好地表排水截水,防止地表集中渗入地下通道,防止场地外高坡的地下水流入场地内,场地内地表不再存在积水现象,切断了产生塌陷的水动力条件。

(5)经过上述治理,至今已经12年,该楼附近没有再产生地表土洞塌陷等不良地质现象,楼房结构坚固完好。

5 结语

(1)建设场地东端为硅质泥灰岩,泥灰岩节理裂隙异常发育。由于工程建设平地场地,岩土体暴露,改变了原有的的水文地质条件,同时地表水体系未建立完善,暴雨地表水集中场地内,而暴露的岩土体裂隙张开为地表水下渗创造了条件,地表水下渗流动带走岩体裂隙填充物的矿物质粉末,形成淘空作用,同时泥灰岩遇水容易崩解软化形成湿陷作用。地表水渗流是土洞塌陷形成的主要外在因素。

(2)在裂隙发育良好的泥灰岩场地进行工程建设,应特别注意做好地表排水截流、防渗、堵漏工作,防止地表水集中渗入地下通道,切断了产生土洞塌陷的水动力条件。

(3)对于遇水崩解软化的泥灰岩软基,采用素水泥浆高压固结注浆处理,效果良好。

(4)对于节理裂隙异常发育泥灰岩场地,不宜用天然地基浅基础。

参考文献

[1]欧阳振华,蔡美锋,李长洪.地表塌陷中隐伏土洞的形成与扩展机理研究[J].金属矿山,2006(6):16-18.