英德市某地岩溶地面塌陷地质灾害治理工程勘查

英德市某地岩溶地面塌陷地质灾害治理

工程勘查

摘要：通过对英德市的一现状岩溶地面塌陷的稳定性及特征分析，用定性分

析和半定量来解决该岩溶地面塌陷的稳定性问题，提出合理的整理方案，供同行

参考。

关键词：岩溶塌陷稳定性地质灾害

一、工程概况

勘查区位于英德市金子山大道南侧的月桂湖上湖，面积约7133 m2，最大蓄

水量约1.3万m3，现湖底已开挖整平，出露岩土层主要为全风化泥质页岩、强风

化粉砂岩、残积粉质粘土和少量的坡积粉质粘土。地面塌陷位于月桂湖上湖西北侧，发生塌陷有4处，塌陷坑较集中，整体处于约1000m2范围内。塌陷坑平面上

基本呈椭圆～圆形，直径约5～7m，深度 1.2～2.5m，口宽底窄，未见地下水位。从塌陷坑的大小来划分，本塌陷为中型塌陷；从塌陷区规模来分，本塌陷等级为

小型；从危害性来分，本塌陷危害性大。

二、岩溶地面塌陷形成条件及动力因素

（一）形成条件

岩溶地面塌陷形成的条件主要有：发育有浅层开口岩溶洞隙的可溶岩、一定

厚度的松散覆盖层、易于改变的地下水动力条件。具体如下：

1、岩溶洞隙是岩溶塌陷产生的基础

受各种因素的影响，岩溶发育有强弱之分，一般可溶岩岩性较纯、厚度大、

分布较广、断层较发育、岩体较破碎地段岩溶较易发育；可溶岩岩性不纯，含泥

质及其它不溶杂质较多、连续厚度不大或有非可溶岩夹层、分布较局限、断层不发育、岩层较完整的地段岩溶发育较弱。

岩溶发育愈强烈，岩溶土洞数量愈多，其规模也愈大，愈有利于岩溶塌陷的形成。岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水基准面的控制，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，成为塌陷物质的储存空间和运移通道。岩溶洞隙的开口程度是影响岩溶塌陷形成的重要因素，岩溶地下水的活动、塌陷物质的运移都是通过洞隙开口处进行的。

勘查区西北部，岩面埋藏较浅，湖水蓄水后，浅部岩溶洞隙由于地下水活动频繁，交替强烈，连通性较好，成为塌陷物质的储集空间和运移通道。

2、一定厚度的松散覆盖层

土层的厚度对塌陷的产生也有明显的影响，据统计，土层厚度小于10m的塌陷占绝大多数；厚度10～30m的塌陷数量要少得多，而>30m的仅零星出现。

勘查区西北部覆盖层厚度较薄（约0.6～8m），主要覆盖层为人工填土，软塑-硬塑状粉质粘土。湖水开始蓄水后，细小颗粒被潜蚀搬运进而淘空破坏，最终形成地面塌陷。

3、易于改变的岩溶地下水动力条件

岩溶地下水一般具有赋存状态复杂、动态变化迅猛、迳流通畅、流态多变的特点，这些特征在不同地段由于其补给、迳流、排泄条件的不同而又有明显的差异。地下水的动力条件是指地下水的赋存和水力条件及其以水位、流速、水力坡降等要素表征的条件。在岩溶地下水埋藏较浅、循环交替强烈的地段，岩溶地下水动力条件易于改变，地下水活动变化强烈，有利于塌陷的形成。

月桂湖开始蓄水后，湖水通过上湖分流到其他湖区，大量湖水长期的流动，软化潜蚀湖底岩土体，有利于塌陷的形成。

（二）动力因素

岩溶地面塌陷是在具备上述三个基本条件的基础上，受到各种自然或人为的动力因素的作用而产生。

1、岩溶地下水的作用

（1）溶蚀作用：水对可溶岩的溶蚀过程极为缓慢。据观测计算，我国岩溶区其溶蚀量每千年为数十至百余毫米。

（2）改变土体的状态：岩土体中含水量随地下水位的升降而变化，含水量的增加一方面使岩土体的重度增大；另一方面对于黏性土因塑性状态发生变化而使其变软，强度降低。这些变化将使洞隙顶板的力学平衡状态恶化。

（3）渗透潜蚀作用：潜蚀作用是指地下水流在其流径上对土、岩颗粒产生的动水压力使其移动带走的作用，动力水的大小取决于地下水的坡降，产生潜蚀作用的起始水力坡降称为临界水力坡降，它的大小取决于土的组成成分与结构，一般黏性土因其具有凝聚力，比砂性土要大。

（4）侵蚀和搬运作用：在洞隙管道中流动的地下水，一般具有和地表水一样的侵蚀作用，在洞隙的开口处，对上覆土层的侵蚀常可形成土洞雏形，并参与土洞的扩展过程。浅部岩溶洞隙常有松散沉积物充填，由于水动力条件的改变，地下水水力坡降加大，流速加快，这些充填物被迁移搬运，并在塌陷发育过程中不断将塌落物质带走，这样塌陷才能不断发展，直至达到新的平衡。

2、降雨及地表水的入渗作用

入渗水流对塌陷的形成有以下2方面的作用：（1）洞隙盖层岩土体充水增重和软化作用；（2）垂直渗透潜蚀作用；勘查区内湖水的入渗是形成地面岩溶塌陷的主要动力原因。

三、稳定性分析和评价

1、岩溶地面塌陷的预测方法

本次预测岩溶地面塌陷时，基本思路是根据《广东省地质灾害危险性评估实施细则》（2023年修订版）岩溶地面塌陷稳定性预测评价要素，将影响岩溶地面

塌陷的有关要素转化为形变场，从中抽取评价因子，建立评价模型。为了简化评价过程，尽可能覆盖主要影响因素，最大限度降低评价的随意性和模糊性，本次评价采用定性、半定量评价方法，即从影响岩溶地面塌陷环境条件的众多因素中抽取岩溶发育程度、地下水位埋深、水位动态变化、涌水量、土层结构、地貌特征等作为一级判别因子，又将一级因子各划分出四个二级因子，每个因子采用不同的量值，如将覆盖土层厚度分出四个不同厚度等级，对应不同量值，从而构成岩溶地面塌陷稳定性判别因子的量化准则。

评估岩溶地面塌陷稳定性时，首先根据表2的量化原则对7个二级判别因子赋值，并按下式计算岩溶地面塌陷稳定性判别指数“X”，根据岩溶地面塌陷的稳定性分级表7，判别岩溶地面塌陷的稳定性。

计算公式：

式中：X —岩溶地面塌陷稳定性判别指数；

Xi—二级量化指数判别因子的量值（查表2）。

岩溶地面塌陷稳定性分级表表1

岩溶地面塌陷危险性判别指标量化表表2