环境工程地质学五.ppt

第四章 岩溶地面塌陷 §1概述 一、含义 岩溶地面塌陷是指隐伏岩溶洞穴上部岩土体覆盖 层在自然地或人为的因素作用下陷落的一种岩溶动力 地质作用与现象 二、研究意义,三、岩溶塌陷类型 按成因：自然 人为 （一）自然塌陷 在自然条件下，由降雨、洪水、干旱、地震、岩土体自重等引起的塌陷 按成因：重力 地震 暴雨 洪水 按时间： 古 老 新 古塌陷：第四纪以前的塌陷 老塌陷：第四纪期间发生的现今已停止发展，被 埋藏的塌陷 新塌陷： 现今仍在发展的塌陷新的自然塌陷 （1）地下水位变化急剧引起的塌陷 （2）地震引起的塌陷 （二）人为塌陷 由于人类的经济—工程活动改变了天然条件下地表的稳定平衡状态而造成的塌陷 排水、抽水、蓄水、荷载、振动、渗水,§2影响岩溶塌陷的环境因素 一、水 （一）地下水 1、水位降深越大，塌陷相应增多 2、水力坡度大，塌陷增多 3、地下水位升降速度越快，塌陷频率越高 （二）降水入渗 1、降雨量大小决定入渗量的大小，进而影响渗透力大小 2、降雨后地表积水厚度大小，决定水力坡度的大小 3、天旱后降雨，入渗量猛增，增大渗透压力和水力坡度 （三）地表水入渗,二、覆盖层 （一）覆盖层的含水量 1、覆盖层为土体时，含水量增多，凝聚力降低，抗塌力减小。

2、覆盖层为土体时，含水量增多，内摩擦角减小，抗塌力减小 3、覆盖层为土体时，含水量增多，其下岩溶腔的真空度增大，致塌力变大 4、覆盖层含水量增加，自重力加大，致塌力增大二）覆盖层的性质 1、覆盖层土体的物理力学性质与塌陷关系甚为密切 2、土体的渗透系数K值大者，渗透力大易塌陷，但真空度则小，不易导致真空吸蚀致塌 （三）覆盖层的厚度 （四）覆盖层的土石类型与结构 1、砂性土比粘性土易于塌陷 2、砂页岩和石膏层中时有塌陷 3、粘性土的塌陷坑多呈竖井和坛状，砂性土则多呈漏斗状三、岩溶 1、岩溶发育程度制约地面塌陷的频率和规模 2、浅层岩溶发育、开口的岩溶形态机率高，塌陷机率高 3、充填的岩溶洞隙，如不被挤出，则不会发生塌陷；反之，则易塌陷 4、在平原洼地、漏斗等岩溶负地形发育的地貌中，岩溶塌陷较斜坡岩溶正地形更易塌陷 5、有水力联系的洞、隙，塌陷则活跃 6、塌陷直径与洞隙直径有关四、其它 （一）地质构造 （二）抽水井管结构,§3 岩溶塌陷的形成机制 一、致塌力与抗塌力分析 致塌力 岩土体自重力、地下水垂向渗透力、地下水侧向渗透力、振动力、岩土体中气体正压力、 、岩土体中气体负压力、荷载力。

抗塌力 岩土体的内聚力、周边摩擦力、地下水的浮托力 二、岩溶塌陷成因理论 1、潜蚀论 土洞形成必须具备的三个条件： a.下伏基岩中岩溶发育 b. 水动力条件变化大 c.上覆土层较松散且有一定厚度2、真空吸蚀论 3、气爆论 4、液化论,§4岩溶塌陷的预测 地点、时间、强度 地质条件分析是基础，确定致塌因素是关键 一、定性预测方法 主要根据地下水、覆盖层情况、岩溶发育情况对岩溶塌陷可能性进行定性预测一、定性预测 在覆盖型岩溶区的丘陵、平原、溶蚀洼地、谷地及地形分水岭的溶蚀槽谷等地带，具有下列条件之一者，则可能发生岩溶地面塌陷，但程度有别 1、地下水位仅在土层中频繁波动 地下水位在土层中波动有两种情况，一种是土层的潜水位，一种是基岩含水层中的承压水位当地下水位迅速大幅度下降时，两者都易形成压强差及土颗粒运移，产生土洞导致塌陷地下水位上升时，发生顶起，使土体结构散离，为土粒运移创造了条件，同样构成破坏 2、地下水位仅在基岩中频繁波动 基岩中的溶洞地下水，水位下降时，与水源相通的开口岩溶裂隙与溶洞处将发生塌陷，地下水位上升，同样发生顶托作用 3、地下水位在基岩与土体界面处剧烈波动 这种波动如果是反复性的，对土体破坏性更大，塌陷更易发生。

4、抽取地下水，引起地下水位有较大下降的地段 5、坑道中渗漏、排水引起地下水位有较大的下降地段6、在抽取地下水可能形成的降落漏斗范围之内或与岩溶管道相通的降落漏斗以外的地带 7、地表易于积水入渗的地段 8、覆盖土较薄的地段，其厚度10m时，更易塌陷 9、覆盖层属砂性土类 10、覆盖层属二元以上结构，尤其靠基岩面为粗粒土地段 11、岩溶发育且埋藏浅的地段 12、可溶岩与非可溶岩接触带和利于岩溶发育的构造带上 13、古老塌陷与漏斗频布地段 14、较平缓斜坡、覆盖松软岩层或土层，下部有暗河的地段 15、近期塌陷发生的地段二、半定量评价,,三、定量评价,四、根据塌陷因素进行评价,2）逐步判别分析 从所给定的m组样品n个变量中，根据每一变量在各组判别式中起的重要性不同，剔除判别效果不显著的变量，挑出判别效果显著的量进入判别式 多元统计分析法所选取的主要因素在不同地区（地段）是不一致的。