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1.坑道排水或突水引起的塌陷
这类地面塌陷主要是指由于矿坑、隧道、人防及其它地下工程排水或突水引起的塌陷,其中以矿坑排、突水塌陷为主,占人为塌陷的17 %。
岩溶地区由于矿产资源的开发,矿坑排水或突水引起的塌陷较为频繁。凡处于复盖岩溶区的矿区,在其排水疏干过程中,几乎都不可避免地产生塌陷。由于矿坑排水降深达数十米至上百米,疏干影响范围达数公里至一、二十公里以外。因此在所有各类塌陷中,这类塌陷范围最广,达数至数十平方公里;塌陷坑数量最多,达数百至数千个;持续时间最长,有的 20 年尚在继续;影响也最严重,多属大、中型塌陷。以土层塌陷为主,见有基岩塌陷;除碳酸盐岩类塌陷外,还有少量红层岩溶塌陷。
人为塌陷中的基岩塌陷都与矿坑排水或突水有关。基岩塌陷的盖层可以是碳酸盐岩,各种碎屑岩甚至火成岩(如大广山铁矿见于岩体边缘的强风化带中)。基岩塌陷一般具备两个条件:一是有较大的隐伏洞穴,二是盖层岩层(体)受构造破碎或风化而较软弱。基岩塌陷的特征是:
( 1 )其规模不等,大者居多,塌陷直径从数米到数十米甚至数百米,塌陷坑深度和塌陷盖层厚度可达数十米至百米以上。
( 2 )其分布明显地受断裂构造控制,一般多发育于构造交汇破碎带。
2.表水或污水下渗引起的塌陷
在厂矿建筑区,由于场地排水不良造成表水下渗或化学污水下渗溶滤也能导致塌陷的产生,如云南镇雄板桥氮肥厂厂址,复盖层为亚粘土、含卵砾石粘土层,厚 5 米左右,最大 19 米,发育有仁洞数十个,基岩为灰岩,地下水位 7 . 6 一 15 . 7 米,位于基岩顶板以下,1972 年产生塌陷 15 个,使工厂设备陷落。其中 13 个塌陷分布于流水池和污水池一带,显示与表水和污水下渗作用有关。
造成塌陷的原因:一是地基土层中有隐伏土洞;二是含酸废水和地表雨水的集中渗漏,既造成了对混凝土的强烈腐蚀,又对土体中可溶盐的化学溶滤,使土体结构被散解,并促进机械潜蚀作用的发展,从而造成了地面塌陷,这是造成塌陷的主要原因。
3.震动或加载引起的塌陷
震动或加载是使复盖岩溶区处于接近极限平衡状态的隐伏土洞产生塌陷的导因,它们往往与其它因素联合作用。该类塌陷占人为塌陷的6%。如武汉中南轧钢厂堆料场的塌陷,就是在抽水的潜蚀作用形成隐伏土洞的基础上,经钢锭和煤堆的加载作用而塌陷的。
震动引起的塌陷在铁路路基附近较为常见,贵昆线K586一K612一段长26公里,属丘状溶原,多漏斗状洼地,复盖层为厚度不足10米的残坡积红色粘性土,地下水位在基岩顶板以下,1974年一1980年沿路基塌陷4段共38个塌陷坑,单个塌坑规模小,多发生于雨季。其成因除了表水下渗潜蚀作用外,主要是火车通过时的震动。浙赣线分宜车站的塌陷除抽水因素外与火车的震动也有密切关系。公路上汽车的震动也能导致塌陷。以上这些塌陷都是发生于隐伏土洞发育的地区。
4.水库蓄水或引水引起的塌陷
岩溶山区、洼地、谷地的小型水库及少量中型水库,多在水体增荷,渗漏潜蚀及雨季地下水位迅猛变化产生的正负压力和冲爆等多种作用下而在库内产生塌陷,成为废库或病库。这类塌陷约占人为塌陷的 26 % 。一般规模较小,塌陷坑数量少,强度较弱,但往往多次复活而不易稳定。水库塌陷在悬托型河谷中极易产生,如云南以礼河水槽子水库,库区第四期复盖层厚达 30 余米,上部。 0.5 ~ 2 米为粘土,下为砂砾石粘土层,基岩为灰岩,白云质灰岩,岩溶较发育,有地下管道,地下水埋藏很深,达 103 米,水库建成后自1958一1965 年每年塌陷数十个,累计达117个,形成长400米、宽100米的塌陷区,库水漏失。后经处理,塌坑开挖至基岩,先填大石块,再填小石块,其上铺盖1一2米的水泥板,再回填粘土,效果良好。此外,在峰丛、丘丛洼地中的水库,其下往往有暗河管道发育,也易塌陷。这类水库地下水位埋深很大,但季节变化带常达到地表,在这种情况下,其处理一定要采取通气减压措施,作为地下管道的调压井才能收效。引水渠道通过岩溶发育地段,也往往因渠水渗漏潜蚀形成塌陷。
蓄水和坑道排水、抽水还往往引起红层岩溶的塌陷,它们产生于洞隙型岩溶发育的红色钙质胶结灰质砾岩,砂砾岩(湘、赣)及泥灰岩夹层(四川)中。一般规模小,零星分布。
5.抽汲岩溶地下水引起的塌陷
主要由于水井抽水引起,分布较为普遍,约占人为塌陷的 49% ,均为土层塌陷。当覆盖层厚度较薄(一般小于10一20米),抽水降深达到5一10米时,多有塌陷产生。由于抽水降深有限,其影响范围约数百米至一、二公里;塌陷坑数量较少,一般数个至数十个,仅在集中供水水源地有较大规模的塌陷产生,如贵州水城水钢供水水源地,16口抽水井中有14口井周围出现塌陷1000多个,范围达4平方公里。抽水塌陷影响最大的是城市地区和铁路沿线。前者已见于贵阳、昆明、武汉、杭州、南京、广州等六个省会和20余个中小城市。损坏建筑物,破坏风景名胜。并危及人身及财产安全;后者影响显著的有津浦线泰安车站、浙赣线分宜车站及沈大线瓦房店三家子等处,往往造成断道停运,甚至列车脱轨、颠复的灾害。
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