碳酸盐岩溶地区的工程地质问题探讨

【摘要】本文通过对岩溶地区地面塌陷的原因分析,简单明了地阐述了其产生的制和人为因素的影响 。 【关键词】岩溶地面塌陷形成机制人为因素 前言

我省碳酸盐岩分布广泛,岩溶十分发育,由岩溶而引发的工程地质问题种类繁多,如水库渗漏,地面塌陷等,往往成为工程建设的重点和难点,影响着工农业生产的发展,威胁着人民生命财产的安全。本文主要就岩溶发育规律、岩溶地区工程地质问题以及岩溶地质灾害等作一些分析和探讨。 1 岩溶的发育规律

岩溶是可溶性岩石在水的溶蚀作用下,产生的各

种地质作用、形态和现象的总称。我省的可溶性岩石主要是石灰岩、白云岩等碳酸盐类岩石。当含一定量CO2的地下水,沿可溶岩层的层面、节理裂隙及断层等部位渗入岩体,就对岩体产生了溶蚀作用,时间越长,地下岩溶通道逐渐变大,以致形成地下暗河、溶洞等。通常情况下,节理裂隙发育密集,纵横交错的地方,岩溶最易发育,多形成岩溶通道或扩展为地下溶洞;沿断层,特别是正断层是岩溶的显著发育地段,常形成漏斗、竖井、落水洞及溶洞、暗河等;褶皱轴部,特别是向斜,岩溶易沿层面发育;岩层产状对岩溶发育亦有影响,一般岩层倾斜或陡倾斜的岩层,岩溶发育较为强烈;地壳上升,河流下切,地下水向下侵蚀,岩溶以垂直方向发育为主,地壳下降,岩溶发育较为复杂,既有水平发育又有垂直发育;地形陡峻岩石裸露的斜坡上,岩溶多呈溶沟、溶槽、石芽等地表形态,地形平缓地带岩溶多以漏斗、竖

井、落水洞、塌陷洼地、溶洞等形态为主;水体流向与大气降雨量等都对岩溶发育产生影响。 2岩溶塌陷原因

岩溶塌陷一般系指岩溶地区的土层中的塌陷、岩溶基岩中的塌陷和覆盖层同下伏基岩一起坍塌的总称。岩溶塌陷是岩溶环境灾害之一,它破坏了土地资源,影响了土地的开发和利用,甚至破坏了原地面上的工程建筑设施,或影响了地面下的矿产资源开发。 引起地面塌陷的原因有多种,主要可分为人为因素和天然因素。下面主要介绍人为因素:

人为因素所造成的地面塌陷,一般表现为地下水位的强烈下降或急剧升降。这样就会导致天然河流的改变,形成大水力坡度,大水流速度,无压变有压,从而导致大范围的地面塌陷

大量塌陷资料表明,产生地面塌陷的地质条件包

括可工作塌陷的空间,可被破坏而塌落、滑动的岩土体及促使土石流失和岩体失稳的水动力条件。岩溶地区的岩溶率越高,溶洞、溶蚀裂隙越大,就越容易产生塌陷;断裂构造越发育,也就越多地面塌陷发生。在河谷、水塘、稻田等洼地地带,常见塌陷,其原因在于地形低洼地带一般是地下水的天然排泄带;裂隙岩溶发育强烈,地下水位的升降变化,往往有利于塌陷发生,原因是水位的波动变化可促进覆盖层底部松散物粒间联结力的破坏,有利于清蚀作用的进行。

实例:平塘县平舟河下游六硐石龙过江处,由于河水多年的涨落导致地下水位的升降变化波动,而且两岸岩溶发育形成地面塌陷,岸边的山体塌落进入河床,造成流水不畅,直接威胁到石龙过江上游直到平塘县城的人民生命财产安全。2000年2月21日和2004年7月18日河水就直接淹没到平塘县城,造成巨大损

失。

3 形成机制

因岩石中大洞穴存在而引起的塌陷原因有多种。最主要的是由于石灰岩被弱酸性的地下水所溶蚀,形成溶洞,当溶洞扩大到顶部支撑构点被破坏时,产生地面塌陷。顶部岩石和土的塌陷因荷载而加速,这种荷载可能来自覆盖层的重量、人为的环境变化、降雨或各种因素组合,所以这些都增加对盖层结构的压力。 由于降雨变化而引起的地表径流和地下水位产生改变是发生塌陷的主要因素之一。例如,降雨少即降低地下水位,引起产生的总应力的浮力的丧失而产生真空吸蚀达到最终塌陷,另一方面因降雨增多而地表水丰富的地方却能加速垂直渗透,增加管涌活动性而诱发塌陷。

4 岩溶塌陷的处理

岩溶塌陷的处理,不能采用单一的方法,必须进行综合整治。

(1)首先对该片区排污系统设计过水能力重新预测,设计和修建新的排污系统,从根本上改变该片区生活废水及降水的排放情况。

(2)对已形成的塌陷坑,一般清理至基岩,与溶洞联通的洞口必须封堵,再回填块石混凝土。

(3)加强地下水动态观测。及时掌握地下水位的升降、化学成分及污染情况 。

(4)加强已有建筑物及地面沉降的观测。 5结语

经过综合整治,该片区岩溶塌陷得到了根本的治理。从该工程实例中我们可知:自然因素是经常地、长期地影响地下水的水质、水量、水力来溶蚀可溶岩、潜蚀土层而孕育、发展土洞的;人为因素则通过这些作

用加速土洞的发展,加强塌陷的规模,加剧塌陷的危害。岩溶塌陷必须进行综合治理,才能得到有效防治。 总之,地面塌陷是具备巨大破坏力的不良物理地质现象,在工程活动中应充分考虑,特别是在岩溶发育地区更值得人们注意。