地面塌陷地质灾害防治理论及技术[详细]

4、岩溶地面塌陷的治理技术
（1）塌陷前的预防措施
绕避岩溶强烈发育区
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湖南常德至张家界高速公路十八标段K139+410～K139+560
地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
4、岩溶地面塌陷的治理技术
（1）塌陷前的预防措施
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
4、岩溶地面塌陷的治理技术
（2）塌陷后的治理措施
钢筋混凝土板跨越跨越
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—引自陈国亮
二、 塌陷防治技术
处置示例：
网格板跨越塌陷坑
由于网格梁的相互连接作 用，构成整体受力结构，克服 局部塌陷。其尺寸根据路堤宽 度、荷载大小以及可能发生塌 陷的最大尺寸，用连续梁，悬 臂梁理论进行计算。
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—引自陈国亮
地面塌陷防治理论及技术
地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
通常是采用打入桩、钻孔灌注桩、沉井和墩式基础
等把建筑物的基础置于基岩上。旋喷桩是桩基础应用中
较新的方法，施工迅速，工艺较简单，对洞穴堆积物的
加固具有良好的效果，得到更多的应用。
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
处置示例
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二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 2) 跨越法：用于较深大的塌坑、土洞。
死土洞
缓塌型 老土洞
对于已停止活动的死土洞，可不采取防塌措施。
缓塌型老土洞的特征是土洞充填物较疏松软弱，一般
呈软型状，具有地下流动的痕迹。 新土洞主要是在人为因素作用下形成，土洞充填物较 14
新，结构很疏松，含水量高，一般处于流动状态。
2020/9/30 地面塌陷防治理论及技术
一、 地面塌陷基础知识
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二、 塌陷防治技术
2. 地面塌陷的前兆 ①地面形变：地面产生地鼓，小型垮塌，地面出 现环型开裂，地面出现沉降等。 ②建筑物：作响、倾斜、开裂等
地面塌陷防治理论及技术
建筑物倾斜
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地面出现沉降
地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
2. 地面塌陷的前兆 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地面积水引起地面冒气泡、水泡、旋流等。 ⑤植物变态（颜色、生命状况）、动物惊恐等。
3.1.1 时空动态规律
② 岩溶塌陷群发育的时空动态： 1）塌陷的持续性
诱发因素消失之前，持续发展，直到新的稳定平衡为止。
2）塌陷的阶段性
孕育阶段、塌陷阶段、调整阶段；
3）塌陷的周期性
雨季活动加强、其他季节塌陷活动减弱
4）塌陷的重复性
随塌陷诱发源变化，产生新的塌陷或者是原先塌陷的复活 15
地面塌陷防治理论及技术
处置示例：
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二、 塌陷防治技术
地面塌陷防治理论及技术
（二）工程加固措施
2.) 跨越法：用于较深大的塌坑、土洞。
（3）框架梁
框架梁适用于在既有建筑物的基础下，用顶进法将 已成框架梁或涵洞顶进。梁的孔径视岩溶塌陷的直径大 小而定，梁的两端或涵洞边墙应置于稳定的地基上。
（4）深基础法
对于一些深度较大，同时跨越结构又无能为力的塌 陷坑，深基加固建筑物的基础是一种较理想的方法。
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二、 塌陷防治技术
4、岩溶地面塌陷的治理技术
（3）地表封闭防渗 a. 植被防渗 b. 水泥土封闭 c. 氯丁橡胶板封闭 d. 玻璃纤维涂料封闭 e. 回填抹面封闭
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
4、岩溶地面塌陷的治理技术
（一）控水措施 ② 地下水控水措施
根据水资源条件，规划地下水开采层位、开采强度、 开采时间，合理开采地下水，加强动态监测。危险地段对 岩溶通道进行局部注浆或帷幕灌浆处理。
二是用块径大于20cm的块石回填塌洞，上部2米 仍用粘土覆盖压实，防止积水入渗。
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 1） 填堵法 ：
当坑内有基岩出露时，或陷坑内未出露基岩，塌坑 危害较小时，首先在坑内填入块石、碎石做成滤层，或 采用地下岩石爆破回填，然后上覆粘土夯实。
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一、 地面塌陷基础知识 3.1 岩溶塌陷的分布规律
地面塌陷防治理论及技术
岩溶塌陷沿河流分布
临近河湖岩溶塌陷-洞庭湖附近岩溶塌陷
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一、 地面塌陷基础知识
地面塌陷防治理论及技术
3.1.1 时空动态规律
① 单个岩溶塌陷的发育过程及其动态特征 发育过程: 岩溶洞隙～土洞～塌陷的；
土洞
老土洞 新土洞
深基础
塌
深基础法
陷
坑
地面塌陷防治理论及技术
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 3) 强夯法：用于消除土体厚度小，地形平坦的土洞；
对于土洞埋深在地下水位以上的浅层土洞（2m～3m） 效果较好。
一方面是夯实塌陷后松软的土层和塌陷坑内的回填土， 以提高土体的强度；
另一方面，还可以消除隐伏土洞和软弱带，是一种治 理结合预防的措施。
1)岩溶地面塌陷的治理措施 塌陷后的治理措施主要有：塌洞回填；河流局部改
道与河槽防渗；综合治理。
系统的讲：岩溶塌 陷的防治措施包括：
控水措施、工程加 固措施和非工程性的防 治措施。
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地面塌陷治理
地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
4、岩溶地面塌陷的治理技术
（一）控水措施 ① 地表水防水措施：防地表水进入塌陷区，可以： （1）清理疏通河道，加速泄流，减少渗漏； （2）对漏水的河、库、塘铺底防漏或人工改道；
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地面塌陷防治理论及技术
一、 地面塌陷基础知识
3.地面塌陷分布特征
采空区塌陷
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一、 地面塌陷基础知识
3.地面塌陷分布特征
黄土湿陷导致的塌陷。
地面塌陷防治理论及技术
湿陷性黄土塌陷
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媒体和社会关注
场地的土、溶洞问题引起了社会各界的普遍关注
晶报
南方日报
广州日报
深圳电视台第一现场
深圳卫视深视新闻
深圳广播电台 网站
一、 地面塌陷基础知识
3.1.2 岩溶塌陷的伴生与共生现象 ① 地面下沉或地面沉降 ② 地面开裂 ③ 塌陷地震
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地面塌陷防治理论及技术
一、 地面塌陷基础知识
4. 地面塌陷危害
1）对居民地的危害
地面塌陷 会对房屋 带来严重 甚至毁灭 性的伤害。
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地面塌陷防治理论及技术
一、 地面塌陷基础知识
2）对公路工程的危害 引起路基不均匀沉降
地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
当陷坑内未出露基岩，当塌坑的危害较大，应先把 塌坑内松软的塌陷土体清除再回填块石、碎石，做成反 滤层，然后填土夯实。
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清除填堵施工现场
地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 2) 跨越法：用于较深大的塌坑、土洞。
（1）地面板 对直径较小且深的单个塌陷坑，上部需承载，两端
（二）工程加固措施 5）注浆法：用于埋深较深的岩溶洞穴、溶蚀裂隙、溶沟等进 行处理。
① 对松散空隙进行充填处理； ②增强岩溶地基的承载能力和阻断地下水运移通道。 ③浆液还会向溶蚀裂隙、溶沟、溶槽内灌注充填，阻断 了地表水与地下孔隙水、岩溶水的水力活动的一些径流通道， 防止岩土体在地下水流动中发生潜蚀作用引起塌陷等岩溶病 害发生。
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
1、塌陷防治理念
防治的关键是在掌握矿区和区域塌陷规律的前提下， 对塌陷做出科学的评价和预测，即采取以早期预测、预防 为主，治理为辅、防治相结合的办法。
例如，对于采空 区，在塌陷区形成 之前，就采取“超 前”防治措施，即 在制定开采设计时 就考虑预防措施。
（1）塌陷前的预防措施
① 合理安排厂矿企业建设总体布局； ② 河流改道引流，避开塌陷区； ③ 修筑特厚防洪堤； ④ 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； ⑤ 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； ⑥ 建立地面塌陷监测网。
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 5）注浆法：用于埋深较深的岩溶洞穴、溶蚀裂隙、溶沟等进 行处理。
通过钻机钻孔至对应的溶洞、土洞或岩溶裂隙中，把水 泥浆液或其它化学浆液，采用加压泵送的方法，使浆液进入 需要注浆处理的部位。
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
有稳定可靠的地基时，可用钢筋混凝土板跨过。一般釆 取就地浇筑，也有做成周边固定的钢筋混凝土板。
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 2) 跨越法：用于较深大的塌坑、土洞。
（2）钢轨梁（板） 对直径较大且深的单个塌陷坑，或直径小、密集的
群体塌陷坑的场地，两端有稳定岩土体，且上部有较大 负荷时，可用钢筋混凝土梁或板跨过，两端应置于稳定 的基地上。
岩溶地面塌陷问题成为控制建设工期和工程安全的关键性问题！
地面塌陷防治理论及技术
一、 地面塌陷基础知识 3.1 岩溶塌陷的分布规律
① 岩溶强烈发育的可溶岩分布地带或沿其与 非可溶岩的接触地带。
② 沿可溶岩中的断裂带或主要裂隙交汇破碎 带，岩层剧烈转折、破碎的地带；
③ 松散盖层较薄且以砂土为主，其底部粘性 土层缺失或甚薄的“天窗”地段；
④ 地下水的主通流带或岩溶管道上及排泄区。
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地面塌陷防治理论及技术
一、 地面塌陷基础知识 3.1 岩溶塌陷的分布规律
⑤ 地下水位在基岩面上下频繁波动的地带， 或受排水影响强烈的降落漏斗中心及近侧地段；
⑥ 地下水位埋藏较浅的低洼地带。 ⑦ 临近河、湖、塘地表水体的近岸地带； ⑧ 岩溶地下水位埋藏较浅的低洼地带。 ⑨ 具有潜水和岩溶水含水层分布地带；
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二、 塌陷防治技术
3、地面塌陷的应急措施
③ 对建筑物附近的地面裂缝应及时填塞，地面的塌陷 坑应拦截地表水防止其注入。 ④ 对严重开裂的建筑物应暂时封闭不许使用，待进行 危房鉴定后才确定应采取的措施。
地面塌陷防治理论及技术
填塞地裂缝
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撤离危房
地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
4、岩溶地面塌陷的治理技术
地面塌陷在我国的分布发育具有一定的时间和空间 规律性。
岩溶塌陷主要分布于岩溶强烈及中等发育的覆盖型 碳酸盐岩地区。
采空塌陷广泛分布于我国各地的矿山及其周围地区， 其中又以煤矿塌陷最为突出，
黄土湿陷则主要分布于湿陷性黄土发育的地区。 在时间上，近10~20年发育增多，尤其是近年来随着 经济发展，地面塌陷也愈来愈多，危害也愈来愈大。
注浆控制地下水
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二、 塌陷防治技术
4、岩溶地面塌陷的治理技术
（一）控水措施 ② 地下水控水措施
恢复地下水位：坑道堵水、停用抽水井和人工回灌或 补偿地下水
地面塌陷防治理论及技术
人
工
回
灌
地
下
水
示
意
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图
地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
4、岩溶地面塌陷的治理技术
（一）控水措施 ② 地下水控水措施
旋喷技术是利用旋 转提升、高压喷射水泥 浆凝结成松柱或不旋转 只定向提升喷射成板墙。
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 1） 填堵法 ：一般用于塌陷坑较浅小时的处理。
具体方案有两种：一是用编织袋装粘土或粉质粘 土对塌洞进行回填，上面2米则用粘土覆盖并夯实， 防止积水入渗造成垂向潜蚀；
岩溶塌陷 非岩溶塌陷
采空塌陷
黄土湿陷
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地面塌陷防治理论及技术
一、 地面塌陷基础知识
3. 塌陷分布特征
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地面塌陷防治理论及技术
——引自刘传正
一、 地面塌陷基础知识
3. 塌 陷 分 布 特 征
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地面塌陷防治理论及技术
一、 地面塌陷基础知识
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地面塌陷防治理论及技术
一、 地面塌陷基础知识
3.地面塌陷分布特征
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二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 5）注浆法：
注浆钻孔定位 搭设设备平台
钻进成孔
材料准备 浆液配比
搅拌
搅注
拌 设
浆 泵
备就
就 位
位
地面塌陷防治理论及技术
注浆
下一段
处理
稳压
拔管
回填
灌浆
注浆完成、移位
注浆法流程
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二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 6) 旋喷桩加固法：浅部用旋喷桩形成一“硬壳层”， （厚10～20m即可），其上再设筏板基础。
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 3) 强夯法：
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地面塌陷防治理论及技术
二、 塌陷防治技术
（二）工程加固措施 4）平衡水气压力法：
随着地下水位的升降，溶洞空腔中的水气压力产生 变化，经常出现气爆或冲爆塌陷，设置各种岩溶管道的 通气调压装置，破坏真空腔的岩溶封闭条件，平衡其水、 气压力，减少发生冲爆塌陷的机会
地质灾害防治理论及技术
地面塌陷篇
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地面塌陷防治理论及技术
提纲
一、地面塌陷基础知识 二、地面塌陷防治措施
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一、 地面塌陷基础知识
地面塌陷防治理论及技术
1.定义：
指地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落， 并在地面形成塌陷坑（洞）的一种地质现象。
2.分类：
自然塌陷
按成因分
人为塌陷
地面塌陷
按发育地质 条件分