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2017年  第36卷  第6期

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灾害地质
岩溶塌陷发育机理模式研究
姜伏伟
2017, 36(6): 759-763. doi: 10.11932/karst2017y37
摘要:
岩溶塌陷是我国岩溶区常见的地质灾害。目前,关于岩溶塌陷发育机理模式主要以力学分析为主。文章以岩溶塌陷过程为基础,探讨分析岩溶塌陷发育机理模式。依据地下水埋藏条件,土体分为包气带非饱和土体、潜水层饱和土体及承压水层承压性土体。根据“水-+土”相互作用,在包气带、潜水层和承压水层分别建立崩解作用、潜蚀作用和水力裂隙作用三种岩溶塌陷发育机理模式。
岩溶塌陷不确定性预测评价综述
万佳威, 张勤军, 石树静
2017, 36(6): 764-769. doi: 10.11932/karst20170601
摘要:
文章梳理了岩溶塌陷不确定性预测评价的发展历程和最新进展,总结形成了预测评价的一般思路,认为评价时应立足于评价区的地质背景和实际塌陷情况,遵守“从定性到定量”的原则,按照评价区实际情况,依次完成影响因素分析、评价因子选取、评价模型构建3个步骤,并对如何完成好这3个步骤进行了详细阐述;还针对常用的模糊综合评价模型、灰色模糊综合评判模型、信息量模型、证据权模型、人工神经网络模型、支持向量机模型,在特点、核心步骤、优势、弊端4个方面进行了分类对比分析。文章认为目前国内的岩溶塌陷不确定性预测评价还存在较大滞后,仍有许多问题亟待解决。
覆盖型岩溶塌陷的塌陷机制分析
高培德, 王林峰
2017, 36(6): 770-776. doi: 10.11932/karst20170602
摘要:
以覆盖型岩溶塌陷为研究对象,首先分析了覆盖型岩溶塌陷的演化机制,然后考虑土体自重、真空负压、降雨和爆破等因素的共同作用,并基于极限平衡理论建立了覆盖型岩溶塌陷土体稳定系数及塌陷范围的计算方法,以重庆市南岸区涂山湖二外桥梁左侧塌陷为例,发现计算出的塌陷范围与现场塌陷范围基本一致,并分析出该处土体在爆破、真空负压、自重和渗透等因素作用下的稳定系数和塌陷范围变化规律为:稳定系数在土层厚度增加时可增大46%,而当水深从0.1 m增加到1 m和真空负压由0 kPa增大到50 kPa时,可降低30%~35%。最后考虑爆破的时效性,探讨了土柱稳定系数随着爆破振动的变化规律,在考虑爆破荷载作用后,土柱稳定系数将降低4%,爆破对土柱的作用时间约为6 s。
地下水位变化对透—阻型岩溶塌陷影响的分析
陶小虎, 赵 坚, Xiaoming Wang, Ming Ye, Roger Benito Pacheco Castro
2017, 36(6): 777-785. doi: 10.11932/karst2017y50
摘要:
文章从一维地下水运动和渗透力学的角度,分析比较潜水位上升与承压水位下降对岩溶地区透—阻型盖层中阻水层渗透稳定性的影响,重点讨论了承压水位下降速度(降速)与下降深度(降深)对阻水层中渗透坡降的影响,结果表明:地下水位变化(潜水位上升或承压水位下降)产生的非稳定渗流不利于岩溶洞穴开口上方阻水层的稳定,承压水位的下降对岩溶开口附近处阻水层中渗透力的影响远大于潜水位的变化;在承压层水位最大降深确定的条件下,承压水位下降速度愈快,岩溶开口附近处阻水层中向下渗透力愈大。因此,在覆盖型岩溶地区抽取地下水时,为了减缓或避免覆盖型塌陷的发生,应同时控制好最大降深和最大开采速度。
岩溶矿床疏干区地下水位恢复对岩溶塌陷作用机制的研究——以湖南宁乡大成桥为例
潘宗源, 蒋小珍, 戴建玲, 管振德, 吴远斌
2017, 36(6): 786-794. doi: 10.11932/karst2017y41
摘要:
截止2016年底,大成桥疏干区在地下水位恢复过程中共发生了17起岩溶塌陷,文章结合地下水动态监测、水文地质钻探成果以及现场调查资料等,研究地下水恢复特征及其对岩溶塌陷的作用机制,为研究区塌陷的预警防治提供科学依据。结果表明:研究区岩溶塌陷集中在河流两岸阶地和麻枣冲沟中;岩溶塌陷发生顺序为先补给区后径流区,与地下水恢复动态过程密切相关;区内地下水恢复过程可分为4个阶段,不同阶段岩溶塌陷机理可分为渗流潜蚀-气爆效应,负压吸蚀效应,软化增荷-挤压-吸蚀效应和软化-崩解效应等4种力学效应组合,不同力学效应作用下的致塌模式有所不同。其中地下水位在基岩面附近4~5 m范围波动更容易引发岩溶塌陷。目前补给区地下水位标高63.95~71.8 m,高于基岩面5~6 m;径流区为42.8~57.7 m,位于基岩面以下4~17 m,因此须密切观测研究区地下水位变化。
泰安市覆盖型岩溶分布地区岩溶塌陷地下水位预警研究
王晓玮, 赵志伟, 陈伟清, 周绍智
2017, 36(6): 795-800. doi: 10.11932/karst2017y44
摘要:
开展地下水位预警研究有助于中国北方覆盖型岩溶分布地区地下水资源开采的调蓄和岩溶塌陷地质灾害的预防。文章提出了此类地区岩溶地下水水位预警线的划定方法,基于统计分析绘制长序列监测水位的最小值、第5、第25、第75百分位值曲线作为地下水位预警判据模板,以基岩面附近的水位波动阈值和水位低于基岩面的深度建立岩溶塌陷地下水位预警判据模板,最终建立综合预警判据模板并确定分区预警结果。将该方法用于山东省泰安市城区-旧县岩溶水系统,通过2015年和2016年的单点预警结果和分区预警结果进行对比分析,认为该方法预警结果与实际情况基本相符,具有可推广性。
黔中高原台面浅覆盖型岩溶塌陷分布及影响因素浅析
杨元丽, 杨荣康, 孟凡涛, 王乾
2017, 36(6): 801-807. doi: 10.11932/karst20170603
摘要:
黔中高原台面处于贵州省第二阶梯,平均海拔800~1 600 m。具有可溶岩分布面积广,岩溶极其发育,第四系土层覆盖薄,地下水埋深浅、地下水动力条件强等特点,岩溶塌陷是该区主要地质灾害之一。文章以黔中地区岩溶塌陷调查项目统计资料为依据,对岩溶塌陷分布及影响因素进行分析,结果为83.8%的岩溶塌陷分布在的峰丛谷地和溶丘谷地中、97.5%的岩溶塌陷分布于土层厚度1~10 m黏土中、83.7% 的岩溶塌陷分布于三叠系中统关岭组和中下统安顺组白云岩地层中、73.3%的岩溶塌陷沿活动断裂及褶皱地带分布、地下水是区内最主要的触发因素;在人为因素方面与地下水开采强度、城镇化进程等因素密切相关,且随城镇化进程及抽水活动的增加而增多。
广西来宾市良江镇吉利村岩溶塌陷成因机制分析
戴建玲, 罗伟权, 吴远斌, 蒋小珍
2017, 36(6): 808-818. doi: 10.11932/karst2017y59
摘要:
2010年6月,一场极端暴雨事件过后,广西来宾市良江镇吉利村发生大规模岩溶塌陷,一个月内陆续产生了17处塌陷坑,其中3个塌陷坑逐渐扩大发展,最终形成一长约170 m,深约38 m的大塌陷坑,被称为“广西第一塌”。此次塌陷事件影响面积约1 500 m2,导致70户298人搬离家园。为了弄清吉利村岩溶塌陷的成因机制,在塌陷发生地区开展了地面调查、三维激光扫描、地球物理勘探、水文地质工程地质钻探、岩溶塌陷动力条件监测、降雨量监测等多项工作。分析结果表明:吉利岩溶塌陷为自然塌陷,是多种不良因素共同作用的结果,这些因素包括特殊的“水-土-岩”组合和极端暴雨,其中极端暴雨引起的地下水气压力的急剧变化是其主要动力因素;特殊的地质条件,决定了该区岩溶塌陷发生的特殊性,分析其形成过程,认为主要受气爆效应、水击效应和渗流潜蚀效应的综合作用。
广佛肇地区岩溶塌陷易发性分析
贾 龙, 蒙 彦, 戴建玲
2017, 36(6): 819-829. doi: 10.11932/karst20170604
摘要:
广州、佛山和肇庆市(广佛肇地区)作为经济发达地区,岩溶塌陷时有发生,给当地人民群众和经济发展带来较大威胁。依托区域地质调查成果,根据岩溶地质条件情况,选择岩溶塌陷分布特征、岩溶发育条件、覆盖层特征、地质构造、水文地质条件和土地利用类型6个因素,系统研究各个因素对岩溶塌陷形成的作用和各个因素之间的权重关系。在此基础上,运用地理信息系统技术和多元统计方法(层次分析法),建立岩溶塌陷发育的多因素判别模型,进而对广佛肇地区划分出高、中等和低易发区域,并根据岩溶塌陷易发区划,编制广佛肇地区重大基础设施岩溶塌陷易发区划应用图集,统计出重大基础设施所在易发区范围。
武汉市工程施工引发岩溶塌陷机理分析
刘鹏瑞, 刘长宪, 姜 超, 王 芳, 陈 钰, 贾 龙
2017, 36(6): 830-835. doi: 10.11932/karst20170605
摘要:
文章对武汉市岩溶塌陷进行了全面梳理,主要对由工程施工引发的岩溶塌陷进行了归纳总结,按施工类型将其分为4大类,对其在不同地质条件下引发岩溶塌陷的成因机理、致塌模型进行举例分析,得出结论:钻探施工诱发的岩溶塌陷以岩层顶板破坏—垂直渗压致塌模式及崩解—土洞顶部破坏—加载致塌模式为主;桩基础施工以岩层顶板破坏—渗流液化致塌模式为主;抽排地下水诱发的岩溶塌陷为潜蚀-吸蚀致塌模式,荷载振动诱发的岩溶塌陷为潜蚀—振动—加载致塌模式。武汉市岩溶塌陷以钻探、桩基施工诱发为主,因其容易破坏岩土体结构、水动力条件,具有猛烈而快速的特点;抽取地下水影响范围较广,隐蔽、不易察觉;振动荷载只能作用于土洞形成后。
基于层次分析-模糊综合评价法的徐州市岩溶塌陷易发性评价
武 鑫, 黄敬军, 缪世贤
2017, 36(6): 836-841. doi: 10.11932/karst20170606
摘要:
为定量评价城市岩溶塌陷灾害,在详细分析徐州市地质条件的基础上,选取了岩溶发育程度、覆盖层条件、水动力条件等8个致灾因子,运用层析分析-模糊综合评价法对研究区岩溶塌陷易发程度进行评价,得到徐州市岩溶塌陷易发程度分区图。研究结果表明:徐州市岩溶塌陷易发程度分为高易发、中易发、低易发、不易发共4个等级。高易发区主要位于市区溶剂厂-新生街一带及张集水源地邓楼水厂-梁堂水厂一带。区内岩溶水水位长期在基岩面附近波动是诱发岩溶塌陷的主要因素,因此在岩溶塌陷高易发区内应加强对岩溶地下水的开采控制,建立岩溶塌陷监测预警系统,预防岩溶塌陷的发生。
疏干排水矿区闭坑后岩溶塌陷形成机理探索——以湘中地区恩口煤矿为例
刘新建, 郭杰华, 陈英姿
2017, 36(6): 842-850. doi: 10.11932/karst20170607
摘要:
恩口煤矿已关停20年,地下水位已恢复,但地面塌陷灾害时有发生,为了探讨恩口煤矿闭坑后的岩溶塌陷成因机理,总结水位恢复中与恢复后的致塌模型,文章梳理了恩口煤矿区岩溶塌陷的时空分布、土体结构等基本特征,着重于分析煤矿闭矿后岩溶塌陷的发生与地下水位恢复过程的相关性,提出水位恢复中与恢复后2个阶段发生岩溶塌陷的成因机理与致塌模式。第1阶段,主要致塌模式为浮托—软化型,理论模型来源于基坑突涌的产生条件公式,发育地段主要集中在以往塌陷密集分布区,与采矿降水过程中加速土洞的形成相关,塌陷发生的数量明显低于疏干排水过程;第2阶段,致塌模式为潜蚀—失稳型,是指由地下水位在岩土界面自然波动引发的岩溶塌陷,仅零星发生。文章为娄底市进行地质灾害易发性、危险性评价与防治规划,提出科学、经济、可行的防治措施与建议,同时,为湘中类似地区的岩溶塌陷预测与防治区划提供参考。
大藤峡水库岩溶塌陷预防的安全调度研究
姜伏伟
2017, 36(6): 851-858. doi: 10.11932/karst20170608
摘要:
水库运行容易在库区诱发滑坡、岩溶塌陷等地质灾害。通过水库运行的安全调度,可有效减少库区地质灾害的发生。本文以在建的大藤峡水库武宣防护区为例,分析计算了岩溶塌陷预防的安全调度水位、排蓄水速度;并根据现场调查,查明了研究区岩溶塌陷发育的地质背景和发育现状,建立了岩溶塌陷发育机理模式。为了分析水库运行改变地下水动力条件对岩溶塌陷发育的影响,运用Modflow软件,建立研究区数值模拟模型,通过数值模拟运算,预测了大藤峡水库不同蓄水水位引起的地下水位变化,以及不同排蓄水速度引起的地下水流速变化;探讨了包气带、潜水层和承压水层区域岩溶塌陷发育的可能性。结果表明:研究区岩溶塌陷预防的水库安全水位高程为51~62 m,蓄水水位安全上升速度为0~1.0 m·d-1和排水水位安全下降速度为0~3.0 m·d-1。
安徽省沿江地区典型岩溶塌陷区盖层-岩溶组合特征
汪庆玖, 叶小华, 孟 艨, 罗 娇, 吕传忠
2017, 36(6): 859-866. doi: 10.11932/karst20170609
摘要:
安徽省沿江地区(铜陵、池州、安庆)岩溶塌陷地质灾害较发育,无论是开展岩溶塌陷地质灾害防治,还是监测预警,都必须研究岩溶塌陷发育的地质环境条件,掌握岩溶塌陷区盖层工程地质特征、下伏碳酸盐岩岩溶发育特征以及盖层-岩溶组合关系。文章以安徽省沿江地区岩溶塌陷为研究对象,在全面收集和总结区内大量岩溶塌陷调查、勘查及监测资料,野外调查典型岩溶塌陷区的基础上,分析了典型岩溶塌陷区盖层工程地质特征、下伏碳酸盐岩岩溶发育特征,并进行概化处理,建立了岩溶塌陷的盖层-岩溶组合地质模型。研究表明:区内典型岩溶塌陷区的组合主要有7种类型,最易产生岩溶塌陷的组合为“第四系盖层为粉质黏土-砂砾卵石双层结构,下伏基岩岩溶发育中等以上”;岩溶塌陷致塌机理主要为潜蚀致塌,其次为真空吸蚀致塌、振动致塌。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日