地質(zhì)災(zāi)害地面塌陷調(diào)查評(píng)價(jià)方法VIP

第七章地面塌陷調(diào)查評(píng)價(jià),制作：水工0801班李國倩周莉麗李潔,本章節(jié)主要闡述地面塌陷的形成機(jī)制和塌陷條件、地面塌陷調(diào)查要點(diǎn)、地面塌陷危險(xiǎn)區(qū)劃分、地面塌陷調(diào)查資料整理、報(bào)告編寫和防治地面塌陷的控水措施、工程加固措施及非工程性防治措施。目的是掌握地面塌陷調(diào)查技術(shù)，了解地面塌陷防治措施。,地面塌陷,地面塌陷是指在外動(dòng)力或認(rèn)為因素作用下產(chǎn)生的突發(fā)性地下洞室拱頂失穩(wěn)導(dǎo)致地面垂向上的變形破壞，其結(jié)果多形成圓錐形塌陷坑和陷溝。地面塌陷一方面使塌陷區(qū)的工程設(shè)施（工業(yè)與民用建筑、城鎮(zhèn)設(shè)施、道路路基、礦山及水利水電設(shè)施等）遭到破壞；另一方面造成嚴(yán)重的水土流失，使自然環(huán)境惡化，影響資源的開發(fā)利用。,地下洞室,1、天然地下洞穴：巖溶洞穴、土洞（黃土洞穴、紅土洞穴、凍脹丘冰核融化形成的土洞等）和熔巖（主要為新生代玄武巖）洞穴。2、人為地下洞穴：人防工程、地鐵、地下商場、地下車庫、停車場、隧洞、下水道、涵洞及窯洞等。,第一節(jié)地面塌陷形成的機(jī)制,潛蝕機(jī)制真空吸蝕機(jī)制其他地面塌陷形成機(jī)制,潛蝕機(jī)制,在地下水流作用下，巖溶洞穴和含鹽土洞中的物質(zhì)和上覆層沉積物產(chǎn)生潛蝕、沖刷和掏空作用，巖溶洞穴或溶蝕裂隙中的充填物被水流搬運(yùn)帶走，在上覆蓋層底部的洞穴或裂隙開口處產(chǎn)生空洞。若地下水下降，則滲透水壓力在覆蓋層中產(chǎn)生垂向的滲透潛蝕作用，土洞不斷向上擴(kuò)展最終導(dǎo)致地面塌陷。,巖溶洞穴或溶蝕裂隙的存在、上覆蓋層的不穩(wěn)定是塌陷產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，地下水對(duì)土層的侵蝕搬運(yùn)作用是引起塌陷的動(dòng)力條件。自然條件下，地下水對(duì)巖溶洞穴或裂隙充填物質(zhì)和上覆蓋土層的潛蝕作用很緩慢，規(guī)模一般不大；人為抽取地下水，使地下水的侵蝕搬運(yùn)作用大大加強(qiáng)，促進(jìn)了地面塌陷的發(fā)生和發(fā)展。此類塌陷的形成過程大體可分為四個(gè)階段：,塌陷的形成過程大體的四個(gè)階段,、在抽水、排水過程中，地下水位降低，對(duì)上覆蓋土層的浮托力減小，水力坡度增大，水流速度加快，潛蝕作用加強(qiáng)。溶洞充填物愛地下水的潛蝕、搬運(yùn)作用下被帶走，松散層部土體下落、流失而實(shí)現(xiàn)拱形崩落，形成隱伏土洞。、隱伏土洞在地下水持續(xù)的動(dòng)水壓力及上覆土體的自重作用下，崩落、遷移、洞體不斷向上擴(kuò)展，引起地面沉降。、地下水不斷侵蝕、搬運(yùn)崩落體，隱伏土洞繼續(xù)向上擴(kuò)展。當(dāng)上覆土體的自重壓力逐漸接近洞體的極限抗剪強(qiáng)度時(shí)，地面沉降加劇，在張性壓力作用下，地面開裂。、當(dāng)上覆土體自重壓力超過洞體的極限強(qiáng)度時(shí)，地面產(chǎn)生塌陷。同時(shí)，在其周圍伴生有開裂現(xiàn)象。這是因?yàn)橥馏w在塌陷過程中，不但在垂直方向產(chǎn)生剪切應(yīng)力，還在水平方向產(chǎn)生張力所致。,真空吸蝕機(jī)制,根據(jù)氣體體積與壓力關(guān)系的玻意而-馬略特定律，在密封條件下，當(dāng)溫度恒定時(shí)，隨著氣體的體積增大，氣體壓力不斷減小。在相對(duì)密封的承壓巖溶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，由于采礦排水、礦井突水或大流量開采地下水，地下水水位大幅度下降。當(dāng)水位降至較大洞穴覆蓋層的底面以下時(shí)，空洞內(nèi)的地下水面與上覆洞穴頂板脫開，出現(xiàn)無水充填的洞穴空腔。隨著水位持續(xù)下降，空洞體積不斷增大，空洞中的氣體壓力不斷降低，從而導(dǎo)致空洞內(nèi)形成負(fù)壓。洞穴頂板覆蓋層在自身重力及溶洞內(nèi)真空負(fù)壓的影響下向下剝削或塌落，在地表形成塌陷坑或陷溝。,其他地面塌陷形成機(jī)制,地面塌陷的形成條件,地質(zhì)條件新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)條件氣候條件人為條件,地質(zhì)條件巖性條件巖溶發(fā)育條件蓋層條件地貌條件,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)條件地面塌陷主要發(fā)生在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)上升區(qū)，由于地殼上升，地下水相對(duì)下降，包氣帶加厚，地下洞穴空洞擴(kuò)大或處于潛水面以上，有利于地面塌陷發(fā)生。我國云貴高原、黃土高原多發(fā)生地面塌陷地址災(zāi)害。,喀斯特溶洞塌陷,地質(zhì)條件,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)條件,氣候條件久旱無雨會(huì)造成地下水下降，從而引起地面塌陷。長時(shí)間暴雨，會(huì)造成伏流與暗河的下游產(chǎn)生沖爆致塌巖溶塌陷以及土洞和窯洞地面塌陷。,人為條件礦坑突水，造成地下水下降，引起地面塌陷開采地下水引發(fā)巖溶塌陷；大量開采地下水而形成降落漏斗的地區(qū)，地下水運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，促進(jìn)了巖溶作用，加強(qiáng)了巖溶洞隙的發(fā)展，降低了地下水的浮托力，從而引發(fā)巖溶塌陷；愈接近降落漏斗中心，地下水運(yùn)動(dòng)愈強(qiáng)烈，巖溶塌陷愈發(fā)育,重慶遭遇115年以來最大的暴雨，造成主城區(qū)大面積積水路面塌陷,人為條件,第二節(jié)地面塌陷調(diào)查評(píng)價(jià)要點(diǎn)與技術(shù)方法,地面塌陷階段包括地面塌陷調(diào)查要點(diǎn)工程地質(zhì)測繪要點(diǎn)勘探與測試要點(diǎn)地面塌陷監(jiān)測要點(diǎn),地面塌陷調(diào)查要點(diǎn),1廣泛收集資料廣泛收集搖桿資料、地形地貌資料、地質(zhì)資料、氣象水文資料及人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)資料等2地形地貌查明調(diào)查區(qū)所屬的地貌單元，劃分地貌類型，掌握新構(gòu)造的地貌表現(xiàn)；對(duì)巖溶地貌，要?jiǎng)澐謳r溶發(fā)育階段，在巖溶水補(bǔ)給區(qū)要注重調(diào)查干谷、盲谷、漏斗、落水洞、陷落柱分布位置和排列方式等溶洞或地下河的存在標(biāo)志；在徑流區(qū)巖溶水呈脈管狀流，注重查明名流暗流交替、層狀溶洞與河流階地的對(duì)比、高角度大斷裂與非可溶性巖石的的位置，分析深溶洞存在的可能性；在排泄區(qū)，、巖溶水呈網(wǎng)流狀態(tài)，具有統(tǒng)一水位，注重明巖溶泉、出水洞的位置和分布，追索入水洞。3第四系地質(zhì)情況查明第四紀(jì)地層、巖性、厚度、分布情況，分析土洞存在的可能性、規(guī)模和分布情況。,基巖地質(zhì)情況查明地層時(shí)代、巖性組合、接觸關(guān)系、厚度、分布范圍。要特別注意可溶巖層與圍巖的關(guān)系。查明地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。要特別注意斷裂構(gòu)造與節(jié)理裂隙的發(fā)育程度。水文地質(zhì)情況查明地下水的儲(chǔ)量、開采量、補(bǔ)給量、地下水補(bǔ)徑排的方式和途徑，有無降落漏斗，降落漏斗是孤立分散還是統(tǒng)一等氣象地質(zhì)情況掌握多年的平均降雨量、最大開采量、暴雨及降雨季節(jié)、勘查區(qū)溝谷最大流量、氣溫等信息。查明地表水入滲情況、產(chǎn)流條件、徑流強(qiáng)度、沖刷作用、以及地表水的流通情況、灌溉、庫水位及升降、不同季節(jié)地表水與地下水的水力聯(lián)系情況。人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)情況包括城市、村鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、工礦區(qū)、自然保護(hù)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模、趨勢、及其他地面塌陷的關(guān)系,查明地面塌陷歷史，計(jì)算平均密度，劃分危險(xiǎn)區(qū),工程地質(zhì)測繪要點(diǎn),地形地貌測繪測繪比例尺：，根據(jù)需要可更大宏觀地形地貌：河流、分水嶺、臺(tái)地、階地、溶蝕洼地、地表巖溶洞湖、地下巖溶湖等位置，界限微觀地形地貌：溶溝、漏洞、落水洞、入水洞、出水洞、穿山洞、陷落洞、塌陷坑、巖溶泉工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征測繪松散堆積物按工程地質(zhì)分類分層測繪輔以形成時(shí)代，基巖分可溶巖和非可溶巖重要斷裂采用追索法測繪，統(tǒng)計(jì)節(jié)理、裂隙溶孔、裂隙、提交巖性工程地質(zhì)圖水文地質(zhì)測繪按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行，提交第四系水文地質(zhì)圖，基巖水文地質(zhì)圖，地下水等水位線圖和巖溶水徑流圖和巖溶水徑流人類活動(dòng)測繪地表：建筑物、道理、橋梁地下工程：隧道、地鐵、煤氣管線、給排水管線、人防工程、地下商城、窯洞等測繪路線除了重要斷裂采用追索法，其他采用穿越法,勘探與測試要點(diǎn),勘探的目的任務(wù)主要查明地下洞室的位置，規(guī)模，斷裂帶規(guī)模，可溶性巖層厚度及巖溶率，松散覆蓋巖層的巖性、厚度、采集巖土樣以備試用勘探線布置原則采用主輔剖面法縱向勘探線沿可溶巖層走向布置，不同地下室均有主勘探線控制。橫向勘探線沿巖層傾向布置，物探線與鉆探線重疊勘探原則應(yīng)先進(jìn)行橫向勘測，后進(jìn)行縱向勘探鉆孔深度以穿透斷裂帶，可溶性巖層為原則，其下終孔試驗(yàn)水文地質(zhì)試驗(yàn)注，抽水實(shí)驗(yàn)工程地質(zhì)試驗(yàn)測試巖土物理力學(xué)參數(shù),可溶性巖石巖溶率試驗(yàn)。,地面塌陷監(jiān)測要點(diǎn),地質(zhì)雷達(dá)監(jiān)測巖溶地面塌陷的產(chǎn)生時(shí)間上具有突發(fā)性，在空間具有穩(wěn)定性。地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用利用GIS的空間數(shù)據(jù)、分析處理和建筑技術(shù)，對(duì)潛在塌陷危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測評(píng)價(jià)，已經(jīng)取得良好的效果。,第三節(jié)地面塌陷調(diào)查評(píng)價(jià)成果資料整理,地面塌陷調(diào)查評(píng)價(jià)成果資料：地面調(diào)查資料整理工程地質(zhì)測繪資料勘探與測繪資料監(jiān)測資料整理內(nèi)容地面塌陷勘察報(bào)告的主要內(nèi)容,第四節(jié)地面塌陷,面塌陷的防治措施主要包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。,路面塌陷,一、控水措施,1、水防滲措施在潛在的塌陷區(qū)周圍修建排水溝，防止地表水進(jìn)入塌陷區(qū)，減少向地下的滲入量。在地勢低洼、洪水嚴(yán)重的地區(qū)圍堤筑壩，防止洪水灌入巖溶孔洞和裂隙。對(duì)塌陷區(qū)內(nèi)嚴(yán)重淤塞的河道進(jìn)行清理疏通，加速泄流，減少對(duì)巖溶水的滲透補(bǔ)給。對(duì)嚴(yán)重漏水的河溪、庫塘進(jìn)行鋪底防漏或者人工改道，以減少地表水的滲入。對(duì)嚴(yán)重漏水的塌陷洞隙采用粘土或水泥灌注填實(shí)，采用混泥土、石灰石、水泥土、氯丁橡膠、玻璃纖維涂料等封閉地面，增強(qiáng)地表土層抗蝕強(qiáng)度，均可有效防止地表水沖刷入滲。2、控水措施根據(jù)水資源條件規(guī)劃地下水開采層位、開采強(qiáng)度和開采時(shí)間，合理開采地下水。在淺部巖溶發(fā)育并有洞口或裂隙與覆蓋層相連通的地區(qū)開采地下水時(shí)，應(yīng)主要開采深層地下水，將淺層水封住，這樣可以避免地面塌陷的產(chǎn)生。在礦山疏干排水時(shí)，在預(yù)測可能出現(xiàn)塌陷的地段，對(duì)地下巖溶通道進(jìn)行局部注漿或帷幕灌漿處理，減小礦井外圍地段地下水位下降幅度，這樣既可避免塌陷的產(chǎn)生，也可減小礦坑涌水量。開采地下水時(shí)，要加強(qiáng)動(dòng)態(tài)觀測工作，以此來指導(dǎo)合理開采地下水，避免產(chǎn)生巖溶地面塌陷。必要時(shí)進(jìn)行人工回灌，控制地下水水位的頻繁升降，保持巖溶水的承壓狀態(tài)。在地下水主要徑流帶修建堵水帷幕，減少區(qū)域地下水補(bǔ)給。在礦區(qū)修建井下防水閘門，建立有效的排水系統(tǒng)，對(duì)水量較大的突水點(diǎn)進(jìn)行注漿封閉，控制礦井突水、潰泥。,二、工程加固措施,1、填堵法2、跨越法3、強(qiáng)夯法4、鉆孔充氣法5、灌注填孔法6、旋噴加固法7、深基礎(chǔ)法,三、非工程性的防護(hù)措施,1、開展地面塌陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)目前，地面塌陷評(píng)價(jià)只局限于根據(jù)其主要影響因素和由模型試驗(yàn)獲得的臨界條件進(jìn)行潛在塌陷危險(xiǎn)性分區(qū)，這對(duì)地面塌陷防治決策而言是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，在地面塌陷評(píng)價(jià)中，需開展環(huán)境地質(zhì)學(xué)、土木工程學(xué)、地理學(xué)、城市規(guī)劃與社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)等多領(lǐng)域、多學(xué)科的協(xié)作，對(duì)潛在塌陷的危險(xiǎn)性、生態(tài)系統(tǒng)的敏感性、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)結(jié)構(gòu)的脆弱性進(jìn)行綜合分析，才能達(dá)到對(duì)地面塌陷進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的目的。,2、開展巖溶地面塌陷試驗(yàn)研究開展室內(nèi)模擬試驗(yàn)，確定在不同條件下地面塌陷發(fā)育的機(jī)理、主要影響因素以及塌陷發(fā)育的臨界條件，進(jìn)一步揭示巖溶地面塌陷發(fā)育的內(nèi)在規(guī)律，為地面塌陷防治提供理論依據(jù)。3、增強(qiáng)防災(zāi)意識(shí)，建立防災(zāi)