论岩溶地面塌陷区地质灾害治理方法

论岩溶地面塌陷区地质灾害治理方法

摘 要:岩溶地区塌陷主要是指地表下存在的隐藏较大面积的溶蚀洞穴、管道以及漏斗。通过内外力所具有的作用,其发生的地面塌陷将会出现变形破坏的情况。由于我国土地面积较大,多种不同的地质形态,岩溶以不同的形式分散在各个地区。随着我国城镇化进程的不断进展,人们活动逐渐频繁,促使人类工程中出现岩溶地面的塌陷数量呈直线上升的趋势。并且,岩溶地区常出现在人口比较密集的地区,进而对周围的建筑以及人类生命财产产生影响。基于此,本文将主要针对龙岩地区灾害成因进行概述,并概述当前岩溶地面塌陷地质现状以及治理方法。

关键词:岩溶地面;塌陷区;地质灾害;治理方法

1 前言

岩溶地面出现塌陷的情况,通常会在碳酸盐地区或者钙质碎屑岩这类可溶性岩石分布区域出现。导致岩溶地面出现塌陷灾害情况的原因具有多面性,在众多的原因当中,大幅度降雨、干旱等自然因素会产生直接影响。而间接的影响因素则是人为活动干预,例如人类对该区域抽排水、深层开采等,破坏了地下饱和生态水。人为因素造成塌陷灾害具有突发性,带来的破坏性也很大。所以,应当尽快对岩溶塌陷地质展开灾害治理工作。

2 龙岩地区岩溶地面塌陷区地质灾害成因概述

针对龙岩地区地质灾害形式进行分析,可以知道基础因素的表现形式,通常为地质构造、岩土体或者地势地貌等。这些因素的形成是因为其特殊的地理环境造成的。造成地质灾害的动态因素通常是人造工程或者降雨等因素。而地质灾害的发生频率,与降雨有着密不可分的关系。且地质环境是直接的影响背景,影响地质灾害的群发程度。本文第一部分主要针对龙岩地区发生的土质松动为例,以此展开关于龙岩地域出现地质灾害情况的探究。在针对将特殊斜坡图层表层表面作为生长环境的植物来说,这里的形态、地质结构、层面和节理等因素,都会影响到地下水的时空变化和分布情况。如果出现强烈的降雨天气,雨水量超过了坡面覆盖物的下渗接受能力。那么这些没有渗入的雨水便会导致坡面出现水土流失的现象,对坡面带来了明显的冲击影响。由于降雨情况会直接影响到坡面,一旦土体处于饱和状态,下层结构为不透水时[2],一些水资源会沿着坡向流动,逐渐形成浅层流的情况。如果斜坡土质发育不连贯,连续的降雨将会影响土质的正常结构,导致土质下陷,进而发生地面塌陷等情况,如图1。此塌陷所在的地表岩溶发育区为顺层状“开口”型半充填溶洞,在地表水、地下水的长期作用下造成自然塌陷。

3 岩溶地面塌陷地质灾害现状

由于各个地区的地质条件和影响因素都出现明显的区别,所以岩溶地面出现塌陷的地质变化状态也很多。实际类型比较多,像深坑、旋涡,产生岩溶漏斗等情况。而处于下坡地带还会发生滑坡、泥石流以及崩塌等不良事件。此种情况下,存在的地质灾害包括建筑物倒塌、道路等正常建筑结构,对周围的建筑物、人类生命财产以及生态环境产生十分严重的影响。根据我国南北地区的地质条件、气象水文等特点,对地质灾害进行分析发现,岩溶地面塌陷产生的地质灾害类型多种多样。

3.1 我国北方区域

国内部分北方地区出现岩溶地面塌陷情况的区域,主要集中在长江以北的地区。这个地区的岩溶地质会受到古代岩溶系统的影响,目前的岩溶多数为溶蚀。如果根据岩溶地区的实际分布情况来划分,则以山东泰安、莱芜以及辽宁南部地区为主。

3.2 我国南方区域

长江以南地区气候宜人,长时间维持在温热湿润的气候,并且区域分布的碳酸盐较多,这样的环境为植被生长带来有利条件。这个地区的地质构造主要为连接紧密的褶皱和断块。所以,当代岩溶呈现良好状态,并且呈现出区域性发展的情况。展现出区域性岩溶管网情况。当前,我国主要以贵州某地区作为典型的岩溶集中发育区域,其也是当前最容易发生岩溶坍塌的地区。

3.3 矿山采空区域塌陷情况

矿山采空区域存在的地面塌陷情况,其是当代社会发展过程中,一个十分重要的地面塌陷形式。由于社会经济情况的发展,导致矿山开采情况愈发严峻,使得各类工程项目出现了区域性地面塌陷的情况。在当前的情况下,国内矿山采空情况覆盖范围比较宽广,涉及我国二十多个省市。并且在塌陷地质灾害的处理和治理过程当中,需要对矿山采空区域出现的地质灾害给予充足的关注,针对具体情况选择合适的灾害方式手段。

4 岩溶地面塌陷的地质灾害成因

4.1 岩溶地面塌陷区域的岩土内部条件影响

导致岩溶地面塌陷区域发生多种地质灾害的主要原因的土地受力问题。因为一些地区存在地下洞穴,导致土地承受力下降,进而致使出现地面塌陷。出现地下洞穴的因素可以从两点来阐述:第一,在自然地质作用下造成的天然土洞和溶洞;第二,人为挖掘过程中,产生的空洞,像修建隧道、铁路等道路产生的地下通道等。地下围岩等问题,因为地下洞穴在受力情况方面与当前建筑梁体的受力情况相同,是由地下洞穴顶板承受着上方给予的压力。一旦顶板无法支撑,将会出现地面塌陷的情况[4]。

4.2 岩溶地面塌陷外部条件

首先,岩溶地面受到外界降雨因素的影响。地质灾害与降雨具有直接的联系,在出现长时间的降雨情况或者恶劣强降雨天气的时候,会冲击岩溶地面塌陷地域,造成不良后果。若是雨水带来了强烈的冲击力,将会直接影响到地下水饱和程度,令岩土层内部条件发生变化。例如,强烈的降雨水带来大量的水分,这些水分会通过地表进入到土体内,因此土体内孔隙水会逐渐增多趋于饱和,进而超出饱和状态。在这样的情况下,土体的重量便会随之增加,降低了土地的黏聚力,使得洞穴上方的部分土地出现脱落。脱落范围一旦扩大,便会出现塌陷情况。其次,地下水的主要来源为河流水文。当出现岩溶地面塌陷的时候,通常会有一定量的地下水。如果塌陷地区附近拥有很多河湖水等水源,会造成外来水量过多的情况。这些水源进入到地下水位中,拉升了岩溶内原有的地下水位,增加了上覆盖层土体产生正压力作用,这样可以为上层土体给予支撑力。如果之后出现了水位下降的情况,洞穴内的上覆盖层土体缺乏充足的浮托支撑力,便会形成洪水塌陷的情况。

4.3 其他灾害对岩溶地面影响

在地球各个大陆板块出现挤压碰撞的时候,地壳会通过地震的方式释放内部能力,产生强烈的震动。在这样的情况下,板块边缘会出现错位和破裂。所以在出现地震的时候,往往会引发土地出现错位和塌陷。地震带来的力量也会令岩溶地面塌陷区域的洞隙增大,最终导致岩层破裂,造成一系列的地质灾害情况。

4.4 人类活动对岩溶地面的影响

在当前的时代背景之下,人类的活动范围越来越大。而人类在活动的时候,通常将地面作为主要场所。例如交通道路建设、房屋建设、水库建设等,这些工程项目较为庞大,需要进行挖掘措施,有的时候挖掘深度会达到地下水位附近。在进行深度挖掘的时候,如果到达了地下水位,那么便会通过强力抽排水来打破原本的地下水平衡。打破地下水平衡状态,会造成土体缺乏足够的浮托力,这样便会造成严重的地面塌陷。

5 岩溶地面塌陷区域地质灾害治理措施

5.1 预防措施

地质灾害具有一定的延伸性质,岩溶地面(如图 1 所示)塌陷引起的地质灾害,诸多情况下均属于二次灾害。因此,对地质灾害进行治理的过程中,通过加强岩溶地面塌陷的防治,可以减少发生塌陷的可能性。图1 岩溶地面图对岩溶地区地质灾害进行预防的措施包括以下几种:

(1)清除填堵:对较浅地区进行加固措施,避免后期由于水文气象或者人为活动,对其产生影响,进而出现突然的滑坡、泥石流等情况。清除填堵主要是在塌陷地区填入石块、碎石等物质,并形成一种天然的过滤层,在过滤层上覆盖黏土加固土体,以此增加塌陷地区的承载能力。

(2)跨越法:常用于面积较大的塌陷地区,像建筑施工过程中,可以使用该技术对塌陷地区进行梁式基础、拱形结构的施工,以此避开溶洞,降低社会经济损失。

(3)钻孔充气:常针对地下水位升降产生塌陷,通钻孔充气的方法,可以调节气压,进而改善岩溶的封闭条件,以此平衡压力,降低塌陷产生的气爆。

(4)灌注填充:若岩溶塌陷地区较深时,可以选用此种方法,填充岩溶孔洞的空隙,进而实现阻隔地下水通道,降低土体自重的效果。

5.2 岩溶治理

对岩溶地面塌陷部位进行地质灾害管理的时候,需要保持科学严谨的态度,制定出具体的解决方案。对实际的灾害情况进行有效的治理工作,降低二次灾害出现的可能性。在出现塌陷地质事故时,需要整治这个区域受到破坏的土地。同时,岩溶地区人员还需采用塌陷地区的防治措施,当塌陷地区出现地质灾害之后,需在2年内对该地区进行整理以及利用,以此保证土体处于稳定的状态。

5.3 灾害预防

政府需做好各个方面的宏观调控措施,提高对岩溶地质灾害的认识。由于当其该灾害属于较大概率的时间,需对岩溶地面塌陷区具有正确的认知后,才能全面对危害进行预防,并制定有效的预防以及治理。并且,政府还需完善岩溶地区施工制度,以此保证工程施工质量,避免该地区出现非法经营活动。比如,矿山经营活动中,需建立生态保护体系,并提高开矿的标准,对其进行严格的行政审核后,保证人员可以充分认识到地质灾害的重要性,提高作业人员的安全意识。最后,需要施工单位采取严格的监督管理制度,将各个岗位的职责进行明确要求,对当前的工程项目施工方案进行优化和改进,对施工设计给予足够的重视与监管。在出现地面塌陷的区域,需要给予科学合理的治理工作后才能推进后续施工,这样可以保障施工项目的质量。

6 结束语

总而言之,岩溶地质塌陷区域的灾害防治工作起步比较晚。由于我国处于快速发展的阶段,科学发展观已经得到了全面落实。在地质灾害出现的时候,需要保持科学严谨的态度,利用先进的科学技术给予有效治理。例如注浆加工方式,通过对岩溶塌陷地区侧面给予高压注浆,为土体给予加工作用。与此同时,治理人员也需要提升地质灾害预防意识,及时地进行宏观调控,制定具体的法规政策,保证人类在进行生产建设的时候,可以保护好生态环境。

参考文献:

[1] 毛洪亮,李云,赵婷婷,刘林敬 . 湖北钟祥市斑竹地区岩溶塌陷形成机理及防治建议[J].矿产勘查,2020(12):2816~2822.

[2] 任辉,任朝栋.岩溶地面塌陷区地质灾害治理方法研究[J].冶金管理,2020(15):102~103.

[3] 罗伟 . 岩溶塌陷地质灾害治理分析[J]. 资源信息与工程,2017(1):178~179.

[4] 谭婧,左文贵,肖宇,曾毅 . 岩溶塌陷地质灾害应急治理方案[J].中国科技信息,2016(22):49~50+52.

作者:席亚龙 单位:福建省第八地质大队