環(huán)境地質(zhì)學(xué)第_九講_地面塌陷(完整版)
【正文】 區(qū) ，可分為南、北巖溶塌陷高發(fā)區(qū)。 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。陷坑 18個(gè)，最大陷坑長(zhǎng) 63米、深 6－ 7米。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(jiàn)。 目前我國(guó)采礦業(yè)造成的地面塌陷主要分布在全國(guó) 20個(gè)省區(qū)市，塌陷點(diǎn)總數(shù)達(dá) 17138個(gè)，占全國(guó)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。 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。 ? 降雨強(qiáng)度大、歷時(shí)較長(zhǎng)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。 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(kù)蓄放水的人工調(diào)節(jié)等。在一定的水壓力作用下， 地下水對(duì)土體或空隙中的充填物進(jìn)行沖蝕、掏空 。 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(píng)價(jià) 中 國(guó) 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(duì)于頂板較破碎的洞隙或土洞頂板，在洞內(nèi)無(wú)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。m）； q ——— 頂板所受總荷載， q ＝ q1 ＋ q2 ＋ q3 ； q1 ——— 頂板厚為 h 的巖石自重（ kN／ m）； q2 ——— 頂板覆土層自重（ kN／ m）； q3 ——— 頂板上附加荷載（ kN／ m）； l ——— 洞隙跨度（ m）； σ——— 彎曲應(yīng)力（ kPa）； ［ σ］ ——— 抗彎強(qiáng)度（ kPa），對(duì)灰?guī)r一般取抗壓強(qiáng)度的 1． 10 ～ 0． 125 ； b ——— 梁板的寬度（ m）； h ——— 頂板巖層厚度（ m）。 對(duì)分散開(kāi)采的農(nóng)村井機(jī)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)小流量小降深逐漸過(guò)渡到預(yù)定開(kāi)采量的操作方法，以避免洞穴負(fù)壓的形成。 鐵道部門(mén)用扣軌梁跨越巖溶塌陷 中 國(guó) 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG （ 4）鉆孔充氣法 隨著地下水位的升降，溶洞空腔中的水氣壓力產(chǎn)生變化，經(jīng)常出現(xiàn)氣爆或沖爆塌陷，設(shè)置各種巖溶管道的通氣調(diào)壓裝置，破壞真空腔的巖溶封閉條件，平衡其水、氣壓力，減少發(fā)生沖爆塌陷的機(jī)會(huì)。 要明確禁采區(qū)和限采區(qū)，對(duì)地表重要建筑物、水庫(kù)和城鎮(zhèn)所在地要結(jié)合采深采厚和地質(zhì)條件分析，拿出危害后果最小的開(kāi)采方案。對(duì)仍處于非充分采動(dòng)階段的地段，不宜開(kāi)展正規(guī)的土地整理，以免前功盡棄，或采用鉆孔灌注法，填充地下空腔，使之達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 五、地面塌陷的防治 中 國(guó) 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG 礦坑排水設(shè)計(jì)必須考慮地面塌陷的可能地點(diǎn)、規(guī)模，避免單純追求疏干工期的做法。 五、地面塌陷的防治 中 國(guó) 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院 School of Environmental StudiesCUG 五、地面塌陷的防治 （ 5）灌注填充法 在溶洞埋藏較深時(shí)，通過(guò)鉆孔灌注水泥砂漿，填充巖溶孔洞或縫隙、隔斷地下水流通道，達(dá)到加固建筑物地基的目的。 加強(qiáng)對(duì)巖溶水位，尤其是地面變形的監(jiān)測(cè)，要注意宣傳，加強(qiáng)群測(cè)群報(bào)的工作。 rvF G U h f??式中， F——— 上部荷載傳至頂板的豎向力（ kN）； G ——— 頂板巖土自重（ kN）； U ——— 洞體頂板處平面周長(zhǎng)（ m）； frv ——— 頂板巖體的抗剪強(qiáng)度，對(duì)灰?guī)r一般取抗壓強(qiáng)度的 ～ （ kPa）。對(duì)淺埋的巖溶洞隙，除主要受 洞隙規(guī)模 影響外，還受 基巖埋深、覆土的巖性結(jié)構(gòu)與性狀及地下水位埋深等 因素的影響。 7 、其他效 應(yīng) 振 動(dòng) 效 應(yīng) 、 荷 載 效 應(yīng) 、酸液效 應(yīng) 三、地面塌陷的形成條件及發(fā)生機(jī)理 中 國(guó) 地 質(zhì) 大 學(xué) 環(huán) 境 學(xué) 院
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