環(huán)境地質(zhì)學(xué)第_九講_地面塌陷-wenkub
2023-04-06 03:54:22 本頁面
【正文】 很差的狀態(tài)，一旦受到外力干擾，容易失穩(wěn)而發(fā)生覆巖的冒落，甚至發(fā)生波及地表的塌陷。其中煤礦開采造成的地面塌陷比例最大。 裸露巖溶區(qū)和半裸露巖溶區(qū)的面積占碳酸鹽巖總面積的 %，主要分布于云南、貴州、四川、廣西、湖南、江西、湖北等省。華北地臺(tái)曾經(jīng)歷過多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地下水的區(qū)域排泄基準(zhǔn)面也多次變遷，致使碳酸鹽巖地層形成大量的洞穴。 中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG 二、我國地面塌陷分布的特點(diǎn) （一） 巖溶地面塌陷分布 巖溶塌陷主要集中在揚(yáng)子地臺(tái)和華北地臺(tái)的碳酸鹽巖分布區(qū) ，可分為南、北巖溶塌陷高發(fā)區(qū)。 黑龍江鶴崗煤礦，開采 70多年來，已塌陷土地，搬遷房屋總建筑面積 104m2， 2022年 4月 6日，洪山區(qū)青菱鄉(xiāng)烽火村地面塌陷。 地下存在空洞是地面塌陷發(fā)生的先決條件，地下空洞可分為 天然洞穴和人工洞室 兩類。天然洞穴是由自然地質(zhì)作用形成的，包括巖溶洞穴、土洞（黃土洞穴、紅土洞穴、凍脹丘融化形成的土洞）。陷坑 18個(gè)，最大陷坑長 63米、深 6－ 7米。 中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG 二、我國地面塌陷分布的特點(diǎn) 北方巖溶地面塌陷區(qū) 長江以北，由于華北地臺(tái)大多為大型寬緩的褶皺和斷塊構(gòu)造，氣候較干旱，降水量少，巖溶發(fā)育程度不高，除古代的巖溶洞穴系統(tǒng)有部分殘留外， 現(xiàn)代巖溶主要以溶蝕裂隙為主 。古代巖溶塌陷主要分布在晉、冀、魯、豫、陜等省，太原西山、汾河沿岸、河北太行山一帶的煤田中較為常見。湖南省巖溶塌陷居全國之首，其次為廣東省和廣西壯族自治區(qū)，再其次為貴州、云南、四川。 目前我國采礦業(yè)造成的地面塌陷主要分布在全國 20個(gè)省區(qū)市，塌陷點(diǎn)總數(shù)達(dá) 17138個(gè)，占全國各種類型地面塌陷總點(diǎn)數(shù) %，其中湖南省為 12549個(gè)，再其次為內(nèi)蒙古自治區(qū) 2800個(gè)，再其次分別為山西、黑龍江、安徽、河南等省。 中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG 地下空洞的形成，可以是自然力，也可以是人工挖掘的結(jié)果。 淺部巖溶洞 隙由于地下水活動(dòng)頻繁，交替強(qiáng)烈，一般 連通性較好 ，成為塌陷物質(zhì)的儲(chǔ)集空間和運(yùn)移通道。 三、地面塌陷的形成條件及發(fā)生機(jī)理 中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG 中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG （一）巖土體的內(nèi)部條件 洞穴圍巖狀況 地下洞穴的受力狀況如同梁的受力，洞的頂板相當(dāng)于承載上覆巖土體自重的梁，洞的兩側(cè)如同位于梁端的兩個(gè)支點(diǎn)。 ? 降雨強(qiáng)度大、歷時(shí)較長時(shí)，入滲的水流進(jìn)入圍巖中的寬大裂隙，形成較大的動(dòng)水壓力和沖刷作用。這時(shí)巖溶地下水對洞隙上覆蓋層土體產(chǎn)生 正壓力或使浮托力增大 。 人為活動(dòng)的影響 人為激發(fā)活動(dòng)主要表現(xiàn)在地面施加荷載、人為爆破和車輛振動(dòng)、水庫蓄放水的人工調(diào)節(jié)等。如潛蝕、真空吸蝕、振動(dòng)、土體軟化、建筑荷載。在一定的水壓力作用下， 地下水對土體或空隙中的充填物進(jìn)行沖蝕、掏空 。 三、地面塌陷的形成條件及發(fā)生機(jī)理 （ 二 ） 巖溶地面塌陷的機(jī)理 中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG 三、地面塌陷的形成條件及發(fā)生機(jī)理 真空吸蝕效應(yīng) 我國徐衛(wèi)國等于 1979年提出的，國內(nèi)也普遍接受這一論點(diǎn)。 5 、浮力效 應(yīng) 巖土體位于地下水位之中， 當(dāng) 地下水位下降 時(shí) ，除 產(chǎn) 生 壓 強(qiáng)差效應(yīng) 外，土體的浮托力也 隨 之 減 小， 產(chǎn) 生塌陷。 四、巖溶塌陷穩(wěn)定性評價(jià) 中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG （二）土洞穩(wěn)定性的評價(jià) 休止?fàn)顟B(tài)的土洞其穩(wěn)定性主要取決于土洞頂板埋深或其與安全臨界厚度之比。 四、巖溶塌陷穩(wěn)定性評價(jià) 中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG 1 0 1010 0 1 10110 0 1 13011 5 0,1,31V K V V KKVVKKV F h V F hhhKV F h V F hhhK? ? ? ????? ? ????? ? ????巖 石 的 漲 余 系 數(shù)土 層 ＝巖 石 ＝假 設(shè) 為 柱 體 ， ＝假 設(shè) 溶 洞 為 圓 柱 體 ， 坍 塌 體 為 錐 體＝3．頂板坍塌堵塞法 對于頂板較破碎的洞隙或土洞頂板，在洞內(nèi)無水流搬運(yùn)遷移的情況下，坍落后其體積松脹，當(dāng)坍塌到一定高度時(shí)，洞體將被完全堵塞，此時(shí)可認(rèn)為洞體空間已被支撐，不再向上擴(kuò)展。定
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