邱志忠

（福建省建榕勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 福建龍巖 364031）

1 概況

閩西巖溶區(qū)某地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害項(xiàng)目位于龍巖市連城縣某鎮(zhèn)，勘查區(qū)的建筑物為磚混結(jié)構(gòu)，地面1～3 層，建筑高度約3.20 m～10.00 m，面積約5 200 m2。地質(zhì)災(zāi)害表現(xiàn)為地面塌陷，與塌陷點(diǎn)相鄰的房屋水泥地面因此懸空開(kāi)裂，塌陷點(diǎn)附近部分建筑出現(xiàn)微小裂縫。自2018 年11 月17 日凌晨，一祠堂出現(xiàn)塌陷點(diǎn)2 個(gè)，分別為L(zhǎng)1 和L2。L1 塌陷在平面形態(tài)呈近圓形，直徑為9.0 m，深度為21.2 m，剖面上呈近壇狀，面積約60.0 m2。塌陷發(fā)生后，當(dāng)?shù)卣M織回填土方量約300 m3；L2塌陷在平面形態(tài)呈近圓形，直徑5.0 m，深度3.5 m，剖面上呈近淺碟狀，面積約19.0 m2。兩處塌陷影響其周邊4 戶20 余人，危及約200 萬(wàn)元財(cái)產(chǎn)安全。

2 勘查區(qū)地形地貌及工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

勘查區(qū)地貌單元主要為低山-丘陵地貌單元，周邊山體呈渾圓形平頂狀，溝谷縱橫。地形坡度一般10°～30°，海拔高度314.4 m～746.5 m，相對(duì)高差432 m，最高峰的標(biāo)高為869 m，主要山脈走向?yàn)闁|西向。勘查區(qū)的微地貌為山間小盆地，為舊縣河支流的一級(jí)階地地貌，總體南高北低，地勢(shì)相對(duì)平坦，地形坡度3°～5°。

2.2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

勘查區(qū)位于閩西南拗陷帶內(nèi)次一級(jí)的明溪—武平拗陷南側(cè)，區(qū)內(nèi)褶皺和裂隙發(fā)育。地表出露地層主要有石炭系下統(tǒng)林地組（C1l）和上統(tǒng)的船山組（C2c）、黃龍組（C2h）及第四系（Q）。受地質(zhì)構(gòu)造作用，巖石風(fēng)化厚度普遍較大，巖體普遍較破碎。勘查區(qū)內(nèi)巖石主要為陸相和海陸交互相沉積而成，第四系的土層直接覆蓋在石灰?guī)r之上，覆蓋層厚度10 m～30 m，場(chǎng)地屬淺覆蓋型巖溶區(qū)。本場(chǎng)地受區(qū)域性斷層擠壓的影響，巖體普遍較破碎，裂隙較發(fā)育，沿?cái)鄬?、石灰?guī)r面有顯著溶蝕現(xiàn)象，中小型巖溶發(fā)育，地下水集中徑流。鉆探揭露的石灰?guī)r總厚度為28.49 m，溶洞厚度為5.40 m，線巖溶率為15.9%，巖溶發(fā)育強(qiáng)度分級(jí)為巖溶中等發(fā)育區(qū)。

根據(jù)地面調(diào)查及勘探揭露，勘查區(qū)地層由新到老主要有：人工堆積成因的雜填土，沖洪積成因的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、卵石和含卵石粉質(zhì)粘土，下伏基巖為石炭系上統(tǒng)黃龍組的石灰?guī)r。

2.3 水文地質(zhì)條件

勘查區(qū)地形平坦，區(qū)內(nèi)無(wú)大型地表水體。場(chǎng)地的東北側(cè)和南側(cè)分布有小池塘，排水條件較差，長(zhǎng)時(shí)間降雨或暴雨期間，易匯水漫流。場(chǎng)地的東側(cè)約540 m 為舊縣河支流，河寬約60 m，水流由東向西，水深約0.50 m～1.00 m。

勘查區(qū)內(nèi)地下水的類型主要為第四系孔隙型潛水及石灰?guī)r中溶洞的巖溶水?？紫缎蜐撍饕x存于卵石層，因上覆隔水層的作用在場(chǎng)地西側(cè)略具承壓性，水量豐富，為上部主要含水段。其余各土層總體屬于中等-弱透水層，水量較小?？紫缎蜐撍饕看髿饨邓?、地表水及其它地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給；通過(guò)蒸發(fā)及地下水側(cè)向徑流等方式排泄，地下水逕流方向總體由北向南、由東向西方向排泄于低洼的山谷中。

3 地面塌陷成因及機(jī)理分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料分析，地面塌陷的產(chǎn)生與巖溶發(fā)育、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、大氣降雨、地下水、人為工程活動(dòng)改變水動(dòng)力條件等有關(guān)。

3.1 自然因素

（1）巖溶洞隙發(fā)育的影響。塌陷區(qū)下覆的基巖為石炭系黃龍組（C2h）的石灰?guī)r，處于地下水排泄流通區(qū)，溶蝕形成許多連通的溶洞。在塌陷點(diǎn)的地表下為天然形成的溶洞，溶洞凈高5.40 m，溶洞頂板巖土層較薄，厚10.85 m～27.60 m，為此次塌陷的直接原因。

（2）地層巖性的影響。塌陷區(qū)下伏基巖為石灰?guī)r，巖溶較發(fā)育，在節(jié)理、裂較發(fā)育地段易形成較大規(guī)模的隱伏溶洞。第四系覆層主要為沖積成因的粉質(zhì)粘土、卵石和含卵石粉質(zhì)粘土。從致塌條件分析，隨著土的顆粒變粗，其抗塌性降低。場(chǎng)地巖土體的結(jié)構(gòu)越破碎，其滲透系數(shù)越大，導(dǎo)水性越好，其抗塌性越差，越容易發(fā)生塌陷。

（3）地質(zhì)構(gòu)造的影響。區(qū)域上塌陷區(qū)處于閩西南拗陷帶中，斷裂構(gòu)造發(fā)育在塌陷區(qū)南側(cè)500 m～600 m 處有一條北北西向斷層，斷層走向長(zhǎng)度約3.4 km，傾向西南。受該斷層的影響，勘查區(qū)內(nèi)巖體相對(duì)較破碎，導(dǎo)致基巖含水層的滲透性和導(dǎo)水性好，為地下水的活動(dòng)提供了必要的通道。

（4）大氣降雨的影響。根據(jù)收集的氣象資料，塌陷發(fā)生時(shí)，正處于汛期，持續(xù)了多日強(qiáng)降雨。持續(xù)的大氣降雨使基巖上部的覆蓋層巖土體過(guò)量充水，達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，同時(shí)起到一定的軟化、滲透潛蝕作用。塌陷處的地表為平地且無(wú)水泥硬化，降雨時(shí)雨水不易快速沿地表流走，大部分沿第四系松散土層下滲，沿巖溶通道逕流，補(bǔ)給巖溶地下水。下伏石灰?guī)r的巖石破碎、節(jié)理裂發(fā)育、巖溶發(fā)育，為大氣降雨的滲入和地下水徑流提供了良好的天然通道。地下水的頻繁活動(dòng)將可溶巖進(jìn)行潛蝕、掏空，同時(shí)將巖溶通道中充填物搬運(yùn)帶走。這樣就產(chǎn)生了溶洞，且溶洞還在不斷被擴(kuò)大，當(dāng)溶洞頂板厚度慢慢變薄，其自穩(wěn)能力不斷降低。當(dāng)承受不住上部巖土體重量時(shí)，就會(huì)發(fā)生巖溶塌陷。

（5）地下水的影響。長(zhǎng)時(shí)間頻繁降雨，導(dǎo)致地下水位不斷升降。上部覆蓋層巖土體在地下水不斷升降過(guò)程中反復(fù)漲縮，使各土體間的結(jié)合力及抗剪強(qiáng)度降低。場(chǎng)地溶洞、土洞的形成、發(fā)展與地下水的活動(dòng)密切相關(guān)。土層中細(xì)顆粒易被潛蝕、吸蝕，其下有排泄沖蝕物的巖溶通道，上部土體在地下水的升降過(guò)程的運(yùn)動(dòng)中對(duì)土體不斷產(chǎn)生潛蝕、吸蝕、搬運(yùn)作用，形成土洞。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，最終形成地面塌陷。

3.2 人為因素

勘查區(qū)內(nèi)有水井，當(dāng)?shù)鼐用裨谒畠?nèi)采取地下水，對(duì)地下水的水平衡產(chǎn)生一定的破壞作用，使得地下水降落漏斗不斷增大，地下水的水流速增加。地下水對(duì)上部覆蓋層巖土體的潛蝕和對(duì)巖溶充填物的溶蝕搬運(yùn)作用加強(qiáng)，加快了地面塌陷的產(chǎn)生。

綜上所述，地面塌陷主要是在不利的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、大氣降雨等自然因素條件下形成的。地面塌陷具有隨機(jī)性、突發(fā)性，且危險(xiǎn)性大的特點(diǎn)。本次塌陷形成的主要原因是地下水長(zhǎng)年活動(dòng)，下伏石灰?guī)r存在開(kāi)口型溶洞，地表蓋層厚度薄，結(jié)構(gòu)松散，其致塌力與抗塌力處于極限平衡狀態(tài)。塌陷的誘因是長(zhǎng)時(shí)間降雨。因降雨量大，地下水位迅速上升充滿原土洞空間，浸泡土洞頂板，降低覆蓋層的巖土抗塌力。當(dāng)降雨停止后地下水位下降，形成真空吸蝕。因地下水升降的反復(fù)作用，使原本處開(kāi)極限平衡狀態(tài)的土洞頂板因致塌力的增加，抗塌力的降低，破壞原有平衡從而產(chǎn)生塌陷。

4 地面塌陷穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪及野外鉆探成果，場(chǎng)地地處溶蝕-構(gòu)造成因的殘丘階地，巖溶發(fā)育程度中等發(fā)育區(qū)域。L1 和L2 塌陷主要分布在場(chǎng)地的南部，呈東西向分布。該塌陷屬于小型地面塌陷，塌陷已部分充填，充填物疏松，有地下水流沖刷的跡象，塌陷接近休止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)環(huán)境改變時(shí)可能復(fù)活。

塌陷現(xiàn)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，基巖面在現(xiàn)地面以下10.85 m～27.60 m，為厚層狀石灰?guī)r，裂隙張開(kāi)，溶蝕較嚴(yán)重。巖層直走（350°∠45°）向與溶洞斜交，傾角較陡。洞徑高度大（為5.40 m），呈橢圓狀，埋藏較淺。頂板厚度薄（厚度為0.4 m），與洞徑比?。?.07）。溶洞充填物松散，洞底見(jiàn)近期塌落物，巖溶水活動(dòng)強(qiáng)烈，流速較大，巖溶洞隙的穩(wěn)定性差。

根據(jù)塌陷分布和密度特征分析，本區(qū)巖溶塌陷的強(qiáng)度中等，發(fā)育速度中等，頻率較低。根據(jù)牽引形成的周邊裂縫及塌陷深度和塌陷區(qū)巖土層的物理、力學(xué)性質(zhì)分析，其外緣土體存在潛在的塌陷面。如不采取有效治理措施，在地下水的作用下，可能繼續(xù)發(fā)生滑塌，危及周邊住戶安全。

5 防治工程方案建議

根據(jù)本次鉆探揭示的巖土層分布情況，上部覆蓋層厚度較薄，地表水和地下水活動(dòng)為塌陷穩(wěn)定性的主要影響因素，建議勘查區(qū)采用綜合治理的工程措施［1-5］。

（1）治理地表水：做好地表水截流、防滲和堵漏等疏導(dǎo)排泄措施，杜絕地表水滲入，防止土洞進(jìn)一步發(fā)育和新土洞的產(chǎn)生。

（2）挖填處理：對(duì)發(fā)現(xiàn)的淺層土洞和表層塌陷形成的軟土進(jìn)行挖除，然后采用毛石混凝土回填。對(duì)地下水形成的深層土洞和塌陷，可局部采用挖除軟土和拋填塊石后做反濾層，面層用粘性土夯實(shí)。

（3）注漿處理：把水泥漿液或其它漿液均勻地注入到土洞和其周?chē)馏w的裂縫、孔隙中，硬化后將與土洞、溶洞內(nèi)的充填物和周?chē)馏w膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)強(qiáng)度大、壓縮性低、抗?jié)B性高和穩(wěn)定性良好的巖土體。根據(jù)本場(chǎng)地土洞、溶洞充填物的性質(zhì)情況，建議采用高壓噴射注漿方法進(jìn)行地基加固處理。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）場(chǎng)地屬淺覆蓋型巖溶區(qū)，構(gòu)造較復(fù)雜、巖溶發(fā)育，巖溶地下水位埋深淺；石灰?guī)r上部為第四系的土層，第四系孔隙水與下部巖溶水聯(lián)系密切，具備發(fā)生地面塌陷的自然條件。主要是在不利的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、大氣降雨和地下水等自然因素條件下形成。塌陷形成誘因是本次的長(zhǎng)時(shí)間降雨。

（2）塌陷現(xiàn)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，巖溶洞隙的穩(wěn)定性，巖溶塌陷的地質(zhì)環(huán)境中等復(fù)雜。地下水對(duì)巖溶塌陷的影響強(qiáng)烈，巖溶塌陷易發(fā)性高，危害性較大。

（3）實(shí)施工程治理前，加強(qiáng)塌陷區(qū)的地面變形觀測(cè)和預(yù)警工作。一旦變形加劇，應(yīng)對(duì)塌陷周邊土體失穩(wěn)做出預(yù)警，及時(shí)處理，人員應(yīng)盡快盡早撤離，防止發(fā)生災(zāi)難性事故。

（4）建議塌陷區(qū)綜合治理工程措施為挖填處理和注漿處理。