为什么会地面塌陷?
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发布时间：2022-04-23 00:30
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时间：2023-10-09 08:17
一、什么是地面塌陷
地面塌陷是指地表岩、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。当这种现象发生在有人类活动的地区时,便可能成为一种地质灾害,特别是岩溶塌陷。
二、地面塌陷能造成哪些危害
我国已有许多城市发生了岩溶地面塌陷灾害。塌陷使大量的建筑物变形、倒塌,道路坍陷,田地毁坏,水井干枯或报废,风景点破坏等,给城市的生产建设和人民生活造成了很大损失。据不完全统计,我国岩溶地面塌陷灾害较为严重的城市:辽宁的大连,河北的秦皇岛、唐山,山东的济南、泰安、淄博、枣庄,湖北的武汉、黄石、咸宁,湖南的怀化、娄底、黔城、湘潭、郴州,江苏的南京,浙江的杭州,江西的九江、宜春、上高,云南的昆明,贵州的贵阳、水城、安顺、遵义、六盘水、清镇,广西的桂林、柳州、玉林,广东的广州、肇庆等数十个城市。其中破坏强烈、影响较大的有大连、秦皇岛、泰安、武汉、桂林、水城、昆明等,并以贵州水城的地面塌陷最为典型和强烈。水城(属六盘水市)因水钢水源地中16口水井大量的抽采地下水,在约5平方千米的范围内产生塌陷坑1023个,导致座房屋开裂或倒塌,道路坍裂,423亩农田毁坏,电杆倒塌,一度引起全城停电,直接赔偿和经济损失达260余万元,局部地段因污水灌入造成地下水水质污染和生态环境恶化。另外,云南昆明市中心的翠湖塌陷,使历史悠久的风景点——翠湖湖水干枯,亭台倒塌,桥梁破坏,名泉九龙池变成了落水洞,花枝凋谢,湖无翠意。
在地下矿产开采中,由于矿坑的强疏排水及矿坑的突水、涌水等,使许多矿区产生了岩溶地面塌陷,从而造成建筑物开裂倒塌,农田毁坏,道路中断,采矿滞产,甚至停产,矿井报废等,其经济损失和社会影响巨大。据不完全统计,我国矿区岩溶地面塌陷的直接经济损失已达4000万~5000万元以上。根据初步调查资料,目前我国已产生了岩溶地面塌陷灾害的大型矿区:湖南的恩口煤矿、斗笠山煤矿、桥头河煤矿、煤炭坝煤矿、水口山铅-锌矿,湖北的大冶铜录山铜矿、大冶叶花香铜矿、大冶大广山铁矿、宜都松宜煤矿,江西丰域云庄煤矿、乐平花亭锰矿、乐平桥头丘煤矿、乐平鸣山煤矿,广西泅顶山铅-锌矿、西湾煤矿,广东的石录铜矿、凡口铅-锌矿、英德硫铁矿、黑石岗黄铁矿、阳春硫铁矿,辽宁魏家石棉矿,山东莱芜铁矿业庄矿区、莱芜顾家台铁矿,安徽铜陵新桥铜矿、淮南煤矿、铜官山矿,河北唐山开滦煤矿范各庄矿等数十个矿区。其中以恩口煤矿、水口山铅-锌矿、凡口铅-锌矿、泅顶山铅-锌矿和铜录山铜矿等的岩溶地面塌陷最为典型和强烈。
岩溶地面塌陷也是铁路的主要危害之一。多年来,全国铁路线及场站已发生重大塌陷约52处,累计中断行车1680小时,部分工点治理费用已达上亿元。在我国的主要干线铁路中,岩溶地面塌陷灾害较为严重的有京广线、贵昆线、浙赣线、津浦线、沈大线、渝达线等。塌陷造成车站建筑物毁坏、路基沉陷、道路悬空、桥涵开裂倒塌、隧道施工受阻、铁路断道停车事故时有发生,甚至造成火车脱轨等。有些路段列车长期限速慢行,损失巨大。例如,京广线南岭隧道和大瑶山隧道的地面塌陷,造成已建铁路下沉,运输中断,隧道施工受阻;贵昆线K413-K606路段的3次重大塌陷,先后造成2列货车*,中断行车71小时,已投入的治理费用达1700万元;津浦线上泰安车站的地面塌陷造成路基下沉、路轨架空,行车一度中断,整治费用达2000万元以上;沈大线瓦房店市路段的地面塌陷造成列车停运8小时。
三、地面塌陷有哪些类型
1.岩溶塌陷
由于可溶岩(以碳酸岩为主,其次有石膏、岩盐等)中存在的岩溶洞隙而产生的。在可溶岩上有松散土层覆盖的覆盖岩溶区,塌陷主要产生在土层中,称为“土层塌陷”,其发育数量最多、分布最广;当组成洞隙顶板的各类岩石较破碎时,也可发生顶板陷落的“基岩塌陷”。我国岩溶塌陷分布广泛,除天津、上海、甘肃、宁夏以外的26个省(自治区、直辖市)中都有发生,其中以广西、湖南、贵州、湖北、江西、广东、云南、四川、河北、辽宁等省(自治区)最为发育。据统计,全国岩溶塌陷总数达2841处,塌陷坑33192个,塌陷面积约332平方千米,造成年经济损失达1.2亿元以上。
2.非岩溶性塌陷
由于非岩溶洞穴产生的塌陷,如采空塌陷、黄土地区黄土陷穴引起的塌陷、玄武岩地区其通道顶板产生的塌陷等。后两者分布较局限。采空塌陷指煤矿及金属矿山的地下采空区顶板易落塌陷,在我国分布较广泛,目前已见于除天津、上海、内蒙古、福建、海南、*以外的24个省(自治区、直辖市),其中黑龙江、山西、安徽、江苏、山东等省发育较严重。据不完全统计,在全国21个省(自治区、直辖市)内,共发生采空塌陷182处以上,塌坑超过1592个,塌陷面积大于1150平方千米,年经济损失达3.17亿元。
在上述几类塌陷中,岩溶塌陷分布最广、数量最多、发生频率高、诱发因素最多,且具有较强的隐蔽性和突发性特点,严重地威胁到人民群众的生命财产安全。
岩溶塌陷的平面形态有圆形、椭圆形、长条形及不规则形等,主要与下伏岩溶洞隙的开口形状及其上覆岩、土体的性质在平面上分布的均一性有关。其剖面形态具有坛状、井状、漏斗状、碟状及不规则状等,主要与塌层的性质有关,黏性土层塌陷多呈坛状或井状,砂土层塌陷多具漏斗状,松散土层塌陷常呈碟状,基岩塌陷剖面常呈不规则的梯状。
岩溶塌陷的规模以个体塌陷坑的大小来表述,主要取决于岩溶发育程度、洞隙开口大小及其上覆盖层厚度等因素。据统计,土层塌陷陷坑直径一般不超过30米,其中以小于5米的占大多数,达63%~71%,5~10米的占10%~20%,个别大的可达60~80米。塌陷坑可见深度绝大多数小于5米,占总数的84%~97%。基岩塌陷规模一般较大,例如,四川省兴文县小岩湾塌陷,长650米,宽490米,深208米。
四、地面塌陷发生的原因
人类活动对地面塌陷的形成、发展产生了重要的作用。不合理的或强度过大的人类活动都有可能诱发或导致地面塌陷。现将对地面塌陷有重要影响的几种人类活动及其作用简述如下。
矿山地下采空。地下采矿活动造成一定范围的采空区,使上方岩体失去支撑,从而导致地面塌陷。这种人为活动是采矿区地面塌陷的主要原因。我国已有许多矿区发生了这类地面塌陷,产生了相当程度的危害。例如,山西省内8个主要矿务局所属煤矿区的地面塌陷已影响到数百个村庄、数万亩农田和十几万人的正常生产和生活。
地下工程中的排水疏干与突水(突泥)作用。矿坑、隧道、人防及其他地下工程,由于排疏地下水或突水(突泥)作用,使地下水位快速降低,其上方的地表岩、土体平衡失调,在有地下空洞存在时,便产生塌陷。这类人为活动对岩溶地面塌陷所起的作用极大,由此所产生的岩溶地面塌陷的规模和强度最大,危害最重。我国许多矿区、铁路隧道中的岩溶地面塌陷均由这类活动所致。
过量抽采地下水。对地下水的过量抽采,使地下水位降低,潜蚀作用加剧,岩体、土体平衡失调,在有地下洞隙存在时,也可产生地面塌陷。这种地面塌陷也多见于岩溶地区的塌陷中,并多发生在城市地区。
人工蓄水。这不仅在一定范围内使水体荷载增加,而且使地下水位上升,地下水的潜蚀、冲刷作用加强,从而引起地面塌陷。例如,广西南丹八圩水库引起的地面塌陷使库水全部漏失。
人工加载。在有隐伏洞穴发育部位上方的人工加载,也会导致地面塌陷的产生。如武汉中南轧钢厂料场的地面塌陷即由人工堆放荷载所致。
人工振动。爆破及车辆的振动作用也可使隐伏洞穴发育地区产生地面塌陷。例如,广西贵县吴良村因爆破产生的地面塌陷迫使全村迁移。
地表渗水。输水管路渗漏或场地排水不畅造成地表水下渗或化学污水下渗,也能引起地面塌陷。例如,广西桂林第二造纸厂的地面塌陷即由该厂排放的化学污水下渗所致。
