地面变形地质灾害讲解
地面变形地质灾害类型和规律
贵州沿河一村庄发生地陷，村民跌入深坑失踪
2008年8月11日， 贵州沿河自治县 谯家镇韩家村桃 子坪发生一起地 面塌陷，造成一 人失踪，3间民 房及2亩耕地损 毁，危及附近农 户9户38人，房 屋24间。
2、损毁铁路、公路和水利设施
西安70米长路面塌陷，9辆货运汽车掉进 深约3米、长约70米的坑中附近群众以为 地震
基于SPOT-5图像解译的唐山市煤矿采矿沉陷区分布图 （李成尊等，2006）
二、地面变形地质灾害的类型
1. 按地面变形的形式分类
地面沉降
地面塌陷
地裂缝
渗透变形
特殊岩土胀缩变形
2. 按地面变形的成因分类
内动力地面变形：地震裂缝、地震塌陷、构造地裂缝、火山地面变形等
水动力地面变形：由地表水和地下水运动引起的地面变形，如由江河湖海波浪和 水流冲蚀而形成的库岸再造、岩溶水动态变化造成的岩溶塌陷、过量开采 地下水引起的地面沉降、坡面流引起的地面冲刷等
2008年11月15日杭州地铁一号线地 面塌陷事故，造成75米的路面陷落 了15米，正在行驶的十一辆汽车包 括一辆公交车陷入坑内，17人死亡， 4人失踪。
我国东部岩溶区，铁路4010 公里，岩溶塌陷376处，近十 年间中断车1860小时，颠覆 列车3次。
3、引发矿井水患
2009年7月22日黑龙江省鸡西市鑫永丰煤矿发生采空区地面塌陷，形成面积 约3000m2、深10余米的塌坑，由于正值降雨，水与流沙大量涌入坑内，使 矿井淹没，23名当班矿工被困井下。地ຫໍສະໝຸດ 面沉西安大雁塔
降
太
原
市
无锡市
地面塌陷
地裂缝
随着人类活动的加强，人为因素已经成为 地面变形地质灾害的重要原因。
地质灾害综合讲解地面塌陷、地面沉降以及地裂缝
广西玉林莲塘塌陷
桂林体育场塌陷 1996年
岩溶塌陷形成演化过程示意图
4.3 岩溶地基处理方法
1．岩溶地基处理的一般原则
(1)重要建筑物宜避开岩溶强烈发育区； (2)当地基含石膏、岩盐等易溶岩时，应考虑溶蚀继续作用的不利影响； (3)不稳定的岩溶洞隙应以地基处理为主，并可根据其形态、大小及埋 深，采用清爆换填、浅层楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越、调整柱距等 方法处理； (4)岩溶水的处理宜采取疏导的原则； (5)在未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷影响范围内不应作天然地基。 对土洞和塌陷宜采用地表截流、防渗堵漏、挖填灌填岩溶通道、通气降 压等方法进行处理，同时采用梁板跨越。对重要建筑物应采用桩基或墩 基； (6)应采取防止地下水排泄通道堵截造成动水压力对基坑底板、地坪及 道路等不良影响以及泄水、涌水对环境的污染的措施；
现将地面塌陷成因类型分述如下：
1.抽取地下水致地面塌陷
洞穴的岩、土体位于地下水位中，产生对洞穴顶板的 静水浮托力，当抽取地下水使之水位下降时，支撑洞顶岩、 土体的浮托力随之降低。此外，洞穴空腔与松散介质接触 上下侧水、气流体，因地下暗管道内的水流发生变化而产 生的温差效应，为此，出现了与抽取地下水同步发展的塌 陷现象。
江西省景德镇硬石岭火车站附近，1984年前居民饮用 水均抽取土层的潜水，未见地面塌陷。之后，距铁路50～ 500米附近的工厂掘成深达120米的机井8口，抽水量达4820 吨/天，水位下降至基底岩层面以下17～18米，最大30米， 于是在长3.72公里、宽0.5公用的范围内出现地面塌陷100多 个。塌陷使铁路行车中断、房屋变形、道路裂缝、农田和 果园遭到破坏，间接经济损失达1000万元。
昆明新机场岩溶强发育带中所见现象
在预报位置 kh411 ： 一场降雪 后发生了 长６米、 宽２米、 深30公分 的长椭园 形塌陷。
地震引发的土地变形现象
地震引发的土地变形现象地震是由于地壳发生断裂、滑动或者胀缩等造成的地球表面的自然震动。
地震的能量释放会导致地震波传播，进而引发土地变形现象。
本文将从地震的原因、土地变形的类型以及对人类社会的影响三个方面进行探讨。
一、地震的原因地震的产生是由于地壳中的地板板块相互作用产生应力，当超过岩石的强度限制时，会发生断裂并释放能量。
这种能量释放导致地震波传播，从而引起土地变形现象。
二、土地变形的类型地震引发的土地变形主要包括水平位移、垂直位移和倾斜变形三种类型。
1. 水平位移水平位移是指地表在地震发生后沿着断层面产生的相对移动。
当地震波通过断层时，断层两侧的地块会相对滑动，导致地表出现水平位移。
水平位移的大小取决于地震破裂的长度和滑动的程度。
2. 垂直位移垂直位移是指地震引起地表垂直方向的上升或下降。
当地震波通过断层时，断层上下两侧的地块会相对运动，导致地表出现垂直位移。
垂直位移的幅度取决于地震破裂的性质以及断层的倾角。
3. 倾斜变形地震还会导致地表的倾斜变形，即地面的坡度发生改变。
这种倾斜变形通常发生在周围地质条件复杂的地区，当地震波通过时，地下岩层的倾角发生变化，进而引起地表的倾斜。
三、对人类社会的影响地震引发的土地变形对人类社会造成了重大的影响，主要表现在以下几个方面：1. 房屋破坏地震波的传播和土地变形导致地表出现剧烈震动，这会对房屋造成直接破坏。
水平位移、垂直位移和倾斜变形都可能导致房屋的倒塌或结构损坏，严重威胁着人们的生命安全。
2. 地质灾害土地变形还会引发地质灾害，如崩塌、滑坡等。
地震破坏了原有的地质结构，使得地表岩土失去平衡，容易发生质量混合、坡体滑动等现象，给周边的居民和设施造成威胁。
3. 基础设施破坏地震引发的土地变形对基础设施造成严重破坏。
道路、桥梁、地铁等基础设施常常位于地震活跃区域，地震波的传播和土地变形使得这些设施受损严重，导致交通中断、供水中断等问题。
4. 经济损失土地变形对农田、工厂和仓库等经济设施造成巨大损失。
地震地震造成的土地变形现象
地震地震造成的土地变形现象地震是地球上的一种自然现象，经常发生在地壳运动剧烈的地区。
地震的能量会引起地壳的震动，并可能导致土地的变形。
在地震发生后，土地往往因为地壳的位移、地表的破裂等原因而发生变形。
本文将探讨地震造成的土地变形现象以及对人类生活和建筑物的影响。
一、地震引起的平移到在地震过程中，地壳板块会出现位移，这种位移会导致土地发生平移到现象。
平移到是指地壳中的岩石块体沿着断层面的滑动，造成断层两侧岩石的相对位移。
这种平移到现象在地震中尤为明显，会导致土地的变形，例如地表的裂缝、地质断裂的形成等。
二、地震引起的隆升和塌陷除了平移到，地震还会引起土地的隆升和塌陷现象。
隆升是指地震过程中地壳板块上升，塌陷则是指地壳板块下降。
地震引起的隆升和塌陷现象会导致土地表面的高程变化，使地面发生凹凸不平的现象。
三、地震引起的滑坡、倾斜和滑动地震会破坏土壤和岩石的结构，导致土地出现滑坡、倾斜和滑动现象。
地震能量的释放会引发山体岩石结构的破裂和岩石层间滑动，进而导致土地塌方、滑动和倾斜，使土地的原有形态发生改变。
四、地震对人类生活的影响地震造成的土地变形现象对人类生活产生了巨大的影响。
首先，地震引发的土地隆升、塌陷和平移到现象会破坏地表的平整性，导致道路、房屋等基础设施的受损和不稳定。
其次，土地滑坡、倾斜和滑动会导致山体崩塌、滑坡等灾害，危及人民的生命安全。
此外，地震还可能引发地面液化现象，使土地失去支撑力，进而导致房屋的倒塌和损毁。
五、地震对建筑物的影响地震造成的土地变形现象对建筑物的影响也是巨大的。
土地的隆升、塌陷和平移到现象会破坏建筑物的稳定性，使其承受不均匀的力量，从而导致建筑物的倾斜、破裂甚至倒塌。
因此，在地震活跃区，建筑物的抗震设计和结构强度的提高显得尤为重要。
总结：地震引起的土地变形现象包括平移到、隆升和塌陷、滑坡、倾斜和滑动等。
这些变形现象对人类生活和建筑物造成了重大的影响。
为了减少地震对土地变形的危害，需要加强地震监测，提高抗震建筑的设计水平，进一步加强震后灾害的防范和抢救措施，以保障人民生命财产的安全。
地面塌陷地质灾害的特征、成因机制和防治措施
知识点21：地面塌陷地质灾害的特征、成因机制和防治措施[P1]同学们，今天，我们讲述地面变形地质灾害的主要类型之一，地面塌陷。
[P2]下面从三个方面对地面塌陷地质灾害进行介绍，一是我国地面塌陷地质灾害的分布特点，二是地面塌陷地质灾害的形成机制，三地面塌陷地质灾害的防治措施。
[P3]先讲第一个问题：我国地面塌陷地质灾害的分布特点[P4]地面塌陷是指天然洞穴或人工洞室、巷道上覆岩土体失稳突然陷落，导致地面快速下沉、开裂的现象和过程。
主要分为岩溶地面塌陷和采空区地面塌陷。
[P5]1、岩溶地面塌陷分布特点我国长江以南地区现代岩溶地面塌陷比较发育，长江以北地区岩溶发育程度不高，除古代的岩溶洞穴系统有部分残留外，现代岩溶主要以溶蚀裂隙为主。
据1993年的不完全统计，南方岩溶地面塌陷点已发现34072个，占全国总数的96.5%。
其中湖南省有14152个，居全国之首，其次为广东省和广西壮族自治区，分别为8751个、8735个，再其次为贵州、云南、四川。
矿山排水、开采地下水、水库蓄水等人为干扰岩溶水流场的活动，是诱发岩溶地面塌陷的主导力量。
[P6]矿山采空区地面塌陷的分布目前我国采矿业造成的地面塌陷主要分布在全国20个省区市，塌陷点总数达17138个，占全国各种类型地面塌陷总点数44.4%，其中湖南省为12549个，再其次为内蒙古自治区2800个，再其次分别为山西、黑龙江、安徽、河南等省。
[P7]下面讲第二个问题：地面塌陷地质灾害的形成机制[P8]1、地面塌陷的形成条件：可以从岩土体内、外部条件进行探讨。
（1）岩土体的内部条件：主要包括两个方面：一是地下存在空洞（先决条件）；二是洞穴围岩状况，是否发生塌陷取决于顶板能够形成稳定的支撑拱。
一般而论，当洞穴埋藏深度与洞穴高度之比小于25：1时，洞顶上部就会形成三个变形特点不同的带，即冒落带、裂隙带和弯曲带。
（2）岩土体的外部条件：主要包括自然影响因素（如大气降水、河、湖近岸地带的侧向倒灌作用、地震）和人为活动的影响。
地质灾害之四地面沉降地裂缝地面塌陷
2. 非构造成因
不同地区由于其地质结构与影响因素不同，导致其地 面沉降的范围与沉降速率不同。一般而言，地面沉降 的面积较大，沉降速率多在80mm/a以上。
二、分布特征
分布：平原、盆地的大城市和油气开发区 沉降速度：几～几十厘米/年。 沉降量：几米～近十米。
我国的地面沉降区
大型河流三角洲及沿海平原区（上海、天津、 沧州等） 小型河流三角洲区（福州、湛江、宁波等） 山前冲洪积扇及倾斜平原区（北京、保定、郑 州等） 山间盆地和河流区（西安、太原、运城等）
北京市的地面沉降（最大速率）：
1966年以前：缓慢形成，2～5mm/a。 1966～1973年，加速，10mm/a。 1973～1981年，快速发展，50mm/a。 1981年以后，下沉减缓，29mm/a。 1966年地下水开采量增加，70年代中期猛增。
2. 地下油气开采
开采油气造成地下压力亏损，引起地 面沉降。
三、形成机制
（一）形成的地质条件 （a）松软的第四纪沉积物 黏土 粉砂质黏土 黏土质粉砂 粉砂 细砂 粗砂 砾石 （b）新构造运动的沉降区
地面沉降的地质环境
近代河流冲积环 境模式
近代三角洲平原 沉积环境模式
断陷盆地沉积环 境模式：临海式 断陷盆地；内陆 式断陷盆地
（二）地面沉降的致因
如加州的长滩市的地面沉降量达9 米。我国的大庆、胜利油田都出现地 面沉降。
3. 人类工程
地面建筑物增多，负荷过重。 地下隧道 如意大利的比萨斜塔：
1173～1185年，建 至3层，塔发生倾斜。 1274～1284年，建 至7层，塔斜增加。 1350年，塔建成， 塔顶偏离中心1.5m。
4. 新构造运动、火山喷发
地质灾害之地面变形
2、不同类型岩土失水压密特点
（1）砂砾质含水层失水压密特点
（做含水率实验时讲过，沙子孔隙度小，但孔隙大，亲水矿物含量低，持水性差， 要求取样粘性土5～10g，砂性土20～30g ）
①砂砾质含水层一旦被抽汲，释水快， 压力传递快，压密作用显现得快，地面 可在较短时间内出现沉降，即滞后时间 短，延迟效应不明显；
平原、和汾渭
盆地等地面沉降 灾害严重区。
华 北 平 原
地 面 沉 降
等 值 线 图
三
、 地 1.地面标高损失，地表积水，放泄洪能力下降
面
沉
曼谷 邢台 洪水泛滥的原因 “除了气候，就是地面沉降闹的，海水回灌进曼谷了，前几天，
强调自己地势低，污染物也容易聚集
降
的 2.标高降低，海平面升高，双重因素，海水倒灌，
②由于砂砾质含水层本身的孔隙度较小， 可供压密的空间小，所以，地面总沉降量 较小；--天然砂层一般都比较密实
③砂砾质含水层颗粒间为硬连接，失水 和充水能够以可逆方式进行，形成的地面 沉降具有弹性变形的特点，抽水时，地面 下沉，水位恢复时，又可回弹。-基坑回弹，所以
基坑开挖后要尽快施工，否则，一是风吹日晒水泡，而是回弹使得建 筑物沉降大，土的性质，大家学过压缩系数，回弹指数，见土力学。
综合影响的结果导致地面沉降时空分布呈现复杂的局面， 后面详细讲。
1、地面沉降的变形形式
垂直位移 水平位移
（1）垂直位移
地面沉降以地层的垂直位移变形为主，并随各地点有效 应力增量大小的不同而不同。
规律性：由沉降中心向周边方向逐渐减小
地下水开采区
集中开采 井位置
初始地形面
X
垂直位移
垂直位移量的空间变化图
7-2 第七讲——地面变形地质灾害-地面塌陷+地面沉降
（二）矿山采空区地面塌陷的分布
矿山采空区地面塌陷是我国地面塌陷中另一种重要形式。 其中煤矿开采造成的地面塌陷比例最大。 目前我国采矿业造成的地面塌陷主要分布在全国20个省区 市，塌陷点总数达17138个，占全国各种类型地面塌陷总点数 44.4%，其中湖南省为12549个，再其次为内蒙古自治区2800个， 再其次分别为山西、黑龙江、安徽、河南等省。
太 原 市
地 面 沉 降
西安大雁塔
无锡市
地面塌陷
地裂缝
随着人类活动的加强，人为因素已经成为 地面变形地质灾害的重要原因。 因此，在发展经济、进行大规模建设和矿 产开采的过程中，必须对地面变形地质灾 害及其可能造成的危害有充分的认识，加 强地面变形地质灾害的成因、预测和防治 措施的研究，有效减轻地面变形地质灾害 造成的经济损失。
频繁，交替强烈，一般连通性较好，成为塌陷物质的储集空间 和运移通道。塌陷坑与开口洞隙存在着密切的垂向对应关系。 洞穴愈大，塌陷规模也愈大；洞隙开口愈大，塌陷速度愈快。
2)地下井巷系统是最易引发地面塌陷的一种人工洞室。
人为针对某种专门目的而挖掘，可出现在不同的岩性地 层中，而不限于可溶盐岩地层，洞室规模可大可小、可 深可浅。 随施工进度或采矿计划不断扩大，即在施工完成或闭矿
一般而论，当洞穴埋藏 深度与洞穴高度之比小于25： 1时，洞顶上部就会形成三个 变形特点不同的带，即冒落带、 裂隙带和弯曲带。
2、岩土体的外部条件
（1）自然影响因素 （a）大气降水
降雨入渗水可以使洞顶覆岩的含水层增大，自重加大； 下渗水流会湿润裂隙面，降低岩石块体间的抗滑阻力，从而引起 洞顶和洞壁的进一步变形而失稳。 降雨强度大、历时较长时，入渗的水流进入围岩中的宽大裂隙， 形成较大的动水压力和冲刷作用。 在岩溶地区，降水入渗对补给封闭岩溶洞穴，快速上升的岩溶水 会压缩洞内，形成上挤的压力，导致气爆发生，引发洞顶塌陷。
大地构造与地质灾害
大地构造与地质灾害一、大地构造对地质灾害的影响大地构造是指地球表面及其内部所具有的形状、排列和运动规律。
它是由地质构造力量驱动，包括板块运动和山脉隆升等，对地球上的地理环境产生深远影响。
大地构造与地质灾害之间存在密切关系，其变化和活动会引发各种地质灾害的发生。
1. 板块运动引发的地震板块运动是大地构造中最主要的现象之一。
当板块边界发生断裂滑移或碰撞挤压时，储存在岩石中的能量会以弹性波的形式释放出来，形成地震现象。
这种释放能量导致了富有破坏性的震源，并通过传播引起地震灾害，如建筑物倒塌、土壤液化等。
2. 山脉隆升导致的滑坡山脉隆升是指由于构造作用使得山脉高度增加。
然而，在这个过程中，山体往往受到强烈挤压和应力的影响，导致岩层破裂、滑动及崩塌。
这些现象构成了地质灾害中的滑坡，给人们的生命和财产带来了重大威胁。
3. 地壳变形引起的地面沉降地壳变形是指地球表层发生无序错位或扭曲，通常由于板块运动或构造活动而引起。
这些变形会使得地面产生沉降，导致建筑物和基础设施损毁，甚至引发水灾等灾害事件。
例如中国的古都南京就曾在历史上因为地壳下陷而遭受过洪水侵袭。
二、如何减轻地质灾害对大地构造的影响考虑到大地构造与地质灾害之间紧密相连的关系，我们需要采取一系列措施来减轻自然灾害对大地构造所带来的影响。
以下是一些有效方法：1. 建立完善的早期预警机制及时准确地预测和监测自然灾害是减轻其对大地构造影响的重要手段。
通过利用先进的地球物理仪器和监测系统，可以实时监测地震、滑坡等潜在灾害隐患，及时发布预警信息，提醒民众并采取必要的紧急措施。
2. 加强地质灾害风险评估对于潜在的地质灾害隐患区域，进行全面、科学的风险评估是十分重要的。
通过收集和分析相关数据，并借助现代技术手段，能够准确评估各种地质灾害发生的可能性和影响范围，为各级政府制定应对措施提供可靠依据。
3. 科学规划城市建设合理规划城市建设，在大地构造活动剧烈的区域避免或减少人流密集区以及重要基础设施的布置。
地质灾害地面塌陷讲义
中国地质大学环境学院 School of Environmental Studies-CUG
三、地面塌陷的形成条件及发生机理
二、我国地面塌陷分布的特点
2、南方岩溶塌陷区
位于长江以南的广大地区，是我国碳酸盐岩分布最集中、面积 最大的区域，总面积约176.08×104km2。气候温热湿润，植被 茂密，地质构造多为紧密的褶皱和密集的断块，现代岩溶十分发 育。
裸露岩溶区和半裸露岩溶区的面积占碳酸盐岩总面积的41.3%， 主要分布于云南、贵州、四川、广西、湖南、江西、湖北等省。 湖南省岩溶塌陷居全国之首，其次为广东省和广西壮族自治区， 再其次为贵州、云南、四川。
二、我国地面塌陷分布的特点
1、北方岩溶地面塌陷区
长江以北，由于华北地台大多为大型宽缓的褶皱和断块构造， 气候较干旱，降水量少，岩溶发育程度不高，除古代的岩溶洞穴 系统有部分残留外，现代岩溶主要以溶蚀裂隙为主。
岩溶地面塌陷大多集中在山区与平原的过渡地带，如辽宁省的 南部、山东的泰安、枣庄、莱芜、河北的唐山、秦皇岛柳江盆地、 江苏的徐州、安徽的淮南、淮北等地。
地下空洞的形成，可以是自然力，也可以是人工挖掘的结果。 在可溶盐岩分布区的岩溶洞穴包括各种形态的溶洞、溶隙、 管道等。一般而言，当可溶岩岩性较纯，岩层厚度较大，出露分布 广，断层较发育、岩层较破碎时，岩溶较易发育。
岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水排泄基准面的控制，多发育 于浅部，向深部逐渐减弱。浅部岩溶洞隙由于地下水活动频繁，交 替强烈，一般连通性较好，成为塌陷物质的储集空间和运移通道。 塌陷坑与开口洞隙存在着密切的垂向对应关系。洞穴愈大，塌陷规 模也愈大；洞隙开口愈大，塌陷速度愈快。 地下井巷系统是最易引发地面塌陷的一种人工洞室。
地质灾害(地面塌陷、地面沉降、地裂缝)
广西合山电厂灰场塌陷 1999年5月6日
广西玉林莲塘塌陷
桂林体育场塌陷 1996年
岩溶塌陷形成演化过程示意图
4.3 岩溶地基处理方法
1．岩溶地基处理的一般原则
(1)重要建筑物宜避开岩溶强烈发育区； (2)当地基含石膏、岩盐等易溶岩时，应考虑溶蚀继续作用的不利影 响； (3)不稳定的岩溶洞隙应以地基处理为主，并可根据其形态、大小及 埋深，采用清爆换填、浅层楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越、调整柱距 等方法处理； (4)岩溶水的处理宜采取疏导的原则； (5)在未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷影响范围内不应作天然地 基。对土洞和塌陷宜采用地表截流、防渗堵漏、挖填灌填岩溶通道、通 气降压等方法进行处理，同时采用梁板跨越。对重要建筑物应采用桩基 或墩基； (6)应采取防止地下水排泄通道堵截造成动水压力对基坑底板、地坪 及道路等不良影响以及泄水、涌水对环境的污染的措施；
地质灾害概述（二）
地面塌陷、地面沉降、地裂缝
主讲人：赵其华
成都理工大学环境与土木工程学院
精品课件四. 地面塌陷地面塌陷指在人为和自然地质因素作用下，地表岩、土 体中洞穴顶部向下断错坍塌，形成塌陷坑、塌陷洞、塌陷槽 的一种地质现象。
4.1 地面塌陷成因
地面塌陷，实质上是岩、土体内洞穴的抗塌力(洞穴顶 部支撑力)小于致塌力的结果。
精品课件
5．荷载导致地面塌陷
在有隐伏洞穴部位上人为增载(建筑物荷载、人 为堆积荷载等)，当这些外部荷载超过洞穴拱顶的承受能 力时，将引起洞穴直接受压破坏，从而致使地面塌陷。
6．矿山采空致地面塌陷
地下采掘活动形成的采空区，其上方岩、土体 失去支撑，导致地面塌陷。这种由于矿山采动引起地面 塌陷的主要原因是人为活动。此类地面塌陷在许多矿区 都有发生，并造成相当程度的危害，即损坏交通设施、 水利设施、建筑物、道路、农田等，甚至引起山体滑坡 和崩塌。
湖南省谭家山矿区地面变形地质灾害特征及影响因素分析
世界有色金属 2020年 7月上124地质灾害G eologic hazard湖南省谭家山矿区地面变形地质灾害特征及影响因素分析王 潇，姚海鹏，李旭杰，梁 晨，赵睿成（湖南省地质调查院，湖南 长沙 ４１００００）摘 要：谭家山矿区采矿历史悠久，地下开采形成了大面积采空区，同时在采矿期间大量抽排地下水以及闭坑停采后地下水恢复上升，引发了大面积的地面变形地质灾害。
本文在综合研究已有资料的基础上，对谭家山矿区地面变形进行了针对性调查，同时结合物探和钻探，对矿区采空区分布特征及移动盆地边界、变形特征及分布、危害特征进行了总结研究，并在此基础上对地面变形的影响因素进行了分析。
关键词：地面变形；地质灾害；影响因素；谭家山矿区中图分类号：ＴＤ８２；Ｐ６９４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１３－０１２４－３Analysis on the characteristics and influencing factors of ground deformation geological disasterin Tanjiashan mining area, Hunan ProvinceWANG Xiao, YAO Hai-peng, LI Xu-jie, LIANG Chen, ZHAO Rui-cheng（Ｈｕｎａｎ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔａｎｊｉａｓｈａｎ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｈａｓ ａ ｌｏｎｇ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ， ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ｈａｓ ｆｏｒｍｅｄ ａ ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｏｆ ｍｉｎｅｄ ｏｕｔ ａｒｅａ， ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ， ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｐｕｍｐｉｎｇ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｒｉｓｅ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｐｉｔ ｃｌｏｓｅｄ ａｎｄ ｓｔｏｐｅｄ ｍｉｎｉｎｇ， ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ａ ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｄａｔａ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ ａ ｔａｒｇｅｔｅｄ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔａｎｊｉａｓｈａｎ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ， ａｎｄ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｒｉｌｌｉｎｇ， ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｇｏａｆ， ｍｏｂｉｌｅ ｂａｓｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ， ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｈａｚａｒｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ， ａｎｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ， ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Keywords: ｇｒｏｕｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ； ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒ； ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ； Ｔａｎｊｉａｓｈａｎ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ收稿日期：２０２０－０６作者简介：王潇，男，生于１９８７年，土家族，湖南保靖人，硕士研究生，水工环地质工程师，研究方向：水工环地质。
地面塌陷地质灾害特点及防治建议
地面塌陷地质灾害特点及防治建议地面塌陷地质灾害特点：地面塌陷是指地表的岩、土体在自然或人为因素的作用下，向下陷落、坍塌，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种不良地质现象，在我们管线建设时期应尽量避开此类地质灾害发生频率较高的区域。
地面塌陷的发生、发展和分布主要受岩石组分与结构、地质构造、地形地貌、岩溶发育程度、地下水动力条件和上覆第四系土层的组分与厚度等因素的控制。
地面塌陷一般分为岩溶塌陷和非岩溶塌陷，非岩溶塌陷一般又分为采空塌陷及黄土湿陷，在我省主要发育的主要是岩溶塌陷和采空塌陷。
非岩溶地面塌陷的发生和分布，除了与岩石性质和地质构造有关外，主要受人类工程活动的控制；而岩溶地面塌陷的发生和分布规律，除了与岩石性质和结构、地质构造、地形地貌、上覆第四系土层的性质和厚度等因素有关外。
主要还受岩溶发育程度和地下水的动力条件控制。
在地面塌陷地质灾害较为发育的地区，若与管道交叉处产生塌陷，会导致管道悬空失稳，在上部负压较大时甚至可能导致管道泄露、光缆损坏，对我方管道安全产生较大影响。
发生前兆：(1)地面形变：地面产生地鼓、小型垮塌、出现环型开裂、出现沉降等；(2)建筑物：嘎嘎作响、倾斜、开裂等；(3)井、泉的异常变化：如井、泉的突然干枯或浑浊翻沙，水位骤然降落，地下水位、水量等突变；(4)地面有积水时出现冒气泡、水泡、旋流等。
(5)植物变态（颜色、生命状况）、动物惊恐等。
常用治理措施：塌陷前预防措施：①管道敷设路径尽量避开塌陷区；②收集管道周边矿产企业采矿范围及采矿平巷埋深等信息；③管线周边为岩溶区时，控制地下水位下降速度和防止突然涌水，以减少塌陷的发生；④建造防渗帷幕，避免或减少预测塌陷区的地下水位下降，防止产生地面塌陷；⑤建立地面塌陷监测网。
塌陷后治理措施：岩溶塌陷的治理措施包括：控水措施（地表水防水措施；地下水控水措施；）、工程加固措施（填堵法；跨越法；强夯法；平衡水气压力法；注浆法；高压旋喷桩加固法；综合治理）和非工程性的防治措施（开展岩溶地面塌陷的风险评价；开展岩溶地面塌陷的试验研究找出临界条件；增强防灾意识，建立防灾体系）。
地质灾害之地面变形
1、地面沉降的变形形式
垂直位移 水平位移
（1）垂直位移
地面沉降以地层的垂直位移变形为主，并随各地点有效 应力增量大小的不同而不同。
规律性：由沉降中心向周边方向逐渐减小
地下水开采区
集中开采 井位置
初始地形面
X
垂直位移
垂直位移量的空间变化图
连续抽水，抽水量恒定，补给不足
间断抽水，抽水量恒定
e 加荷
间断抽水，抽水量不定
卸荷
б
土体反复受压缩过程
4）开采布局的影响
规律性：同样的开采量，集中布井方式产生的地面沉降量和 危害比分散布井方式大。
Q
Q=Q1+Q2+Q3
Q1
Q2
Q3
不同的开采布局对地面沉降的影响
六、地面沉降的主要特点
区域易发性—三大区，回忆
开采地下水、油气资源
地面加载
构造运动引起的地面沉降
急剧变形：因基底断块快速下降造成地表高程降低， 地面急剧变形，如地震。
构造蠕变：构造运动以一种缓慢连续的方式进行， 表现为基底断块持续的缓慢沉降或岩层的拗陷。 变形速率小、持续时间长
天津市 基底下降形成的沉降值约为1.7mm/a
地面加载引起的地面沉降
②由于砂砾质含水层本身的孔隙度较小， 可供压密的空间小，所以，地面总沉降量 较小；--天然砂层一般都比较密实
③砂砾质含水层颗粒间为硬连接，失水 和充水能够以可逆方式进行，形成的地面 沉降具有弹性变形的特点，抽水时，地面 下沉，水位恢复时，又可回弹。-基坑回弹，所以
基坑开挖后要尽快施工，否则，一是风吹日晒水泡，而是回弹使得建 筑物沉降大，土的性质，大家学过压缩系数，回弹指数，见土力学。
地面变形地质灾害
陆家街地区岩溶地面塌陷预测分区图 1.相对稳定区；2.潜在塌陷区；3.塌陷危险区；
4.区；5.亚区；6.塌陷坑
7 、构造与火山活动引起的沉降 7.1 构造和火山活动引起沉降的过程概述 7.2 地震活动引起沉降图解 7.3 地壳运动引起自然沉降
图7-2 主要地壳 运动引起自然沉
(2)一些港口城市，由于码头、堤岸的沉降而 丧失或降低了港湾设施的能力;
(3)桥墩下沉，桥梁净空减小，影响水上交通.
(4)在一些地面沉降强烈的地区，伴随地面垂 直沉陷而发生的较大水平位移，往往会对许多地 面和地下构筑物造成巨大危害;
(5)在地面沉降区还有一些较为常见的现象， 如深井管上升、井台破坏，高摆脱空，桥墩的不 均匀下沉等，这些现象虽然不致于造成大的危害， 但也会给市政建设的各方面带来一定影响。
图C5-2-1 江阴——无 锡地裂缝分布图（吴 士良、王瑞久，2001） 1、基岩残丘； 2、地 面沉降等值线（m）；
3、地裂缝及方向
6、岩溶坍陷 6.1 碳酸盐岩地区的地基问题 6.2 灰岩岩层中自然坍陷发育的基本特征 6.3 岩溶坍陷的概要 6.4 充泥洞穴内压密作用引起坍陷 6.5 洞穴充填物的地下侵蚀过程
实例5—1 西安地裂缝成因及治理措施 实例5—2 苏锡常地区地裂缝成因分析 实例5—3 亚利桑那州菲尼克斯的地裂缝
地裂缝主要发生在河北、山西、贵州、陕西、 山东、吉林、江苏、内蒙古、浙江等省 （区） ，多为地下水开采、煤矿采空区及降 雨等因素造成
5.1 张裂隙发育成地裂缝
图5-1 地裂缝发育概图（Bell 1981）
已知饱水砂体的抗剪强度τ由下式确定：
τ＝（σn-pw)tgφ= σ0·tgφ 式中：pw为孔隙水压；σ0为有效正压力。在地震
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地下水控水设施
根据水资源条件规划地下水开采层位、 开采强度和开采时间，合理开采地下
水。
②工程加固措施
清除填堵法、跨越法、强夯法、灌注填充 法和深基础法等。
③非工程性的防治措施
开展岩溶地面塌陷风险评价、实验研究和 增强防灾意识、建立防灾体系等。
（2）采空区地面塌陷
采空区地表在开始时多形成较浅的凹 地，随着采空区的不断扩大，凹地不断发 展成为凹陷盆地，也常称为移动盆地。
这种地裂缝分原因比较复杂，崩塌、滑坡、 岩溶塌陷和矿山开采，以及过量开采地下水所产生的 地面沉降都会伴随着地裂缝的形成，黄土湿陷、膨胀 土膨胀、松散土潜蚀也可造成地裂缝。
2.地裂缝的危害
地裂缝在形成和扩展过程中对原有地形地貌 的改造，对地下水补、径、排条件的影响及对土 层天然结构的破坏作用，均会引发一系列诸如潜 蚀、湿陷、地面沉降或坍塌等次生地质灾害，而 这些灾害又对地裂缝的 活动性产生激发作用，从 而形成一种恶性循环。地裂缝的主要危害是造成 房屋开裂、地面设施破坏和农田漏水。
表坍塌的时间及地点具有极大的隐伏性， 发生之前很难被人意识到。 2）突发性 3）群发性与复发性
地面塌陷灾害往往不是孤立存在的，长在 同一地区或同一时间段集中形成灾害群。 4）灾害的严重性
3.地面塌陷类型
（1）岩溶地面塌陷 岩溶地面塌陷指覆盖在浴蚀洞穴之上的
松散土体，在外动力或人为因素作用下产 生的突发性地面变形破坏，其结果多形成 圆锥形塌陷坑。岩溶地面塌陷是地面变形 破坏的主要类型。 1）成因机制
地下水潜蚀机制
真空吸蚀机制
2）岩溶地面塌陷的危害
岩溶地面塌陷的产生，一方面使岩溶区的工 程设施，如工业与民用建筑、城镇设施、 道路路基、矿山及水利水电设施等遭到破 坏；另一方面造成岩溶区严重的水土流失、 自然环境恶化，同时影响各种资源的开发 利用。
3）岩溶地面塌陷的防治
①控水措施
地表水防水措施
在潜在的塌陷区周围修建排水沟，防 止地表水进入塌陷区，减少向地下的 渗入量。
1.3.2 地裂缝
定义：
地裂缝是地表岩土体在自然和人为因素作用 下，产生开裂并在地面形成一定长度和宽度裂缝 的现象。
特征：
主要表现为发育的方向性、延展性和灾害的 不均一性与渐进性。
图
地裂缝发展的方向性与延展性:地裂缝常沿一定的方向延伸，在 同一地区发育的多条裂缝延伸方向大致相同。
地裂缝灾害的非对称性和不均一性：地裂缝以相对差异沉降为主， 其次为水平拉张和错动。
采地下流体引起土层压缩而引起的，厚层松散细粒土 层的存在则构成了地面沉降的物质基础。）
2）长期过量开采地下流体 3）新构造运动的影响 4）城市建设对地面沉降的影响（它造成的地面沉 降是局部的，有时也是不可逆转的） 2、地面沉降的危害 主要危害表现为地面标高损失，继而造成雨季地表 积水，防泄洪能力下降；沿海城市低地面积扩大、海 拔高度下降而引起海水倒灌；海港建筑物破坏，装卸 能力降低；地面运输线和地下管线扭曲断裂；城市建 筑物基础下沉脱空开裂；桥梁净空减小，影响通航等。
灾害的渐进性：地裂缝灾害是因地裂缝的缓慢蠕动扩展而逐渐 加剧的。
地裂缝的灾害的周期性：地裂缝活动受区域构造运动及人类活动 影响，因此，在时间序列上往往便显出一定的周期性
1.地裂缝的类型
（1）构造地裂缝
实在构造运动和外动力地质作用（自然和人为） 共同作用的结果。前者是地裂缝形成的前提条件，决 定了地裂缝活动的的性质和展布特征，后者是诱发因 素，影响着地裂缝发展的时间、地段和发育程度。
1.2 形成原因
地面变形地质灾害的成因复杂种类繁多。
自然因素
构造运动、火山爆发、 地震等
人为因素 开采地下矿产、修建地下工程、 筑路架桥、城市建设、农业活动等
1.3 主要灾害类型
地面沉降 地裂缝
地面塌陷
1.3.1 地面沉降
定义： 地面沉降是在自然人为因素作用下，由于地
壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一 种环境地质现象。 图 1、地面沉降的成因、形成条件 （1）地面沉降的成因
3.地裂缝的防治
（1）控制人为因素的诱发作用。 （2）建筑设施避让防灾措施 （3）合理控制现有水源地开采强度，同时， 考虑开辟新的水源地，以减缓地面沉降梯 度，对降低地裂缝的活动性具有重要作用。
（4）应重视对地裂缝的长期监测工作，通 过观测资料的长期积累，了解地裂缝活动 的特点，以进一步分析其成因，为地裂缝 灾害的减灾防灾提供可靠的依据。
1.3.3 地面塌陷
定义： 地面塌陷是指地表岩体或土体受自然
作用或人为活动影响向下陷落，并在地面 形成塌陷坑洞而造成灾害的现象或过程。 1、地面塌陷的原因
（1）岩溶活动区塌陷； （2）工程区地面塌陷（以开采地下矿产 资源引起的塌陷为主）
图
2.地面塌陷灾害的特征
1）隐伏性 其发育发展状况、规模大小、可能造成地
3、地面沉降的防治
地面沉降防治并非单一的技术问题，必须从技术、 行政、社会、经济、法律和政治等多方面进行综合考 虑。
1）建立地面沉降防治机构；
2）制定有关地下水资源开发利用和地面沉 降防治的制度与法规；
3）压缩或限制地下水开采量，加强地下水 人工回灌；
4）修建防汛墙、防潮闸和排水泵站，对低 洼地进行改造，提高建筑物地基设计高度和标 准。
矿产资源的开发：主要包括固体（煤、盐岩、金属矿产）、液体 （石油、地下水）和气体（天然气）等矿产资源的开发活动。
地壳活动：火山喷发、地震、断裂构造影响等。 海平面上升 地表荷载影响：地表建筑物和交通工具等动、静荷载的影响，造成 区域性地面沉降。
自然作用：包括土层自重固结，有机质氧化。
（2）地面沉降的形成条件 1）厚层松散细粒土层的存在（地面沉降主要是抽