引言:據(jù)統(tǒng)計:截至2014年,中國24省市區(qū)都有地面塌陷發(fā)生,其中主要分布于遼寧、河北、江西、湖北、湖南、四川、貴州、云南、廣東、廣西等省區(qū)。
一、 定義:地面塌陷是指地表巖、土體在自然或人為因素作用下,向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一種地質(zhì)現(xiàn)象。
二、 基本類型
1.
根據(jù)形成塌陷的主要原因分為自然塌陷和人為塌陷兩大類
1)
自然塌陷:是地表巖、土體由于自然因素作用,如地震、降雨、自重等,向下陷落而成,如黃土濕陷。
2)
人為塌陷:由于人為作用導(dǎo)致的地面塌落。
2.
根據(jù)塌陷區(qū)是否有巖溶發(fā)育,分為巖溶地面塌陷和非巖溶地面塌陷
1)
巖溶地面塌陷:主要發(fā)育在陷伏巖溶地區(qū),是由于隱伏巖溶洞隙上方巖、土體在自然或人為因素作用下,產(chǎn)生陷落而形成的地面塌陷。
2)
非巖溶地面塌陷:根據(jù)塌陷區(qū)巖,土體的性質(zhì)又可分為黃土濕陷、火山熔巖塌陷和凍土塌陷等多種類型。
三、主要特征
1.
巖溶塌陷:巖溶塌陷的平面形態(tài)具有圓形、橢圓形、長條形及不規(guī)則形等,主要與下伏巖溶洞隙的開口形狀及其上復(fù)巖、土體的性質(zhì)在平面上分布的均一性有關(guān)。其剖面形態(tài)具有壇狀、井狀、漏斗狀、碟狀及不規(guī)則狀等,主要與塌層的性質(zhì)有關(guān)。粘性土層塌陷多呈壇狀或井狀,砂土層塌陷多具漏斗狀,松散土層塌陷常呈碟狀,基巖塌陷剖面常呈不規(guī)則的梯狀。
2.
采空塌陷:一般較大,面積一般在幾百米以上,大者如湖南楊梅山煤礦塌陷,長2km,寬1km,深12m,塌陷面積達(dá)幾百萬平方米。
3.
黃土濕陷:濕性黃土在干燥狀態(tài)下可以承受一定荷重而變形不大。當(dāng)浸水后,土粒間水膜增厚,水溶鹽被溶解,土粒聯(lián)結(jié)力顯著減弱,從而引起土體結(jié)構(gòu)破壞并產(chǎn)生濕陷。由于濕陷往往是突然發(fā)生的,所以常使建筑物突然發(fā)生沉陷,甚至導(dǎo)致建筑物破壞。
四、泡沫輕質(zhì)土,是通過氣泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機(jī)械方式充分發(fā)泡,并將泡沫與水泥泡沫混凝土均勻混合,然后經(jīng)過發(fā)泡機(jī)的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)澆施工或模具成型,經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)路基填充材料。
五、工程案例(塌陷形成原因、對工程影響、處理方法)
案例一:2008年4月廣東省平遠(yuǎn)縣石鎮(zhèn)洋背村發(fā)生巖溶地面塌陷,塌陷造成X036縣道砼路面出現(xiàn)兩處懸空,公路中斷,房屋裂縫,地表坍塌,給公路交通和當(dāng)?shù)卮迕駧砹瞬煌潭鹊膿p失。地面坍塌已發(fā)展至南北長約250米,東西長約120米的不規(guī)則狀災(zāi)害區(qū),在坍塌區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生大小不等的塌陷坑有20余處,塌陷坑直徑1.5~10米不等,深度1~8米不等
1.
形成機(jī)理:塌陷區(qū)的工程地質(zhì)巖組的組合是以上不第四系松散巖工程地質(zhì)巖組與堅硬灰?guī)r工程地質(zhì)巖組的二元結(jié)構(gòu)體,在tr動態(tài)條件下,處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)。塌陷區(qū)附近有兩家礦山,均為地下開采的石灰石采石場,斜井式開采。2008年3月下旬以來連續(xù)降雨,地表水下滲使土體迅速達(dá)到飽和狀態(tài),增加了土地重力并加速了溶洞的疏通,使土體的穩(wěn)定性降低,同時由于地下開采抽取大量的地下水,改變了地下水動態(tài),使上部土層失去了頂托,造成了應(yīng)力的失衡。簡單地說,洋背村X036縣道巖溶地面塌陷是由于石灰石礦山開采,長期抽排地下水和連續(xù)降雨等多方面原因共同引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害。
2.
處理方法
控水措施:①在潛在塌陷區(qū)周圍修建排水溝②嚴(yán)重淤塞的河道清理疏通③嚴(yán)重漏水的河溪鋪底防漏或人工改道④嚴(yán)重漏水的塌陷洞隙采用粘土或水泥灌注填實(shí),封閉地面改道⑤礦區(qū)修建井下防水閘門,建立有效排水系統(tǒng),對水量較大的突水點(diǎn)進(jìn)行注泡沫混凝土封閉。
工程加固措施:①對于塌陷段較大的塌陷坑:跨越法(采用梁板跨越,兩端支承在堅固巖土體上的方法);樁基工程②對于較小的塌陷坑:灌注填充法(灌注泡沫混凝土,充滿孔洞縫隙,隔斷地下水流通道);qc填堵法(先qc其中松土,填入塊石、碎石形成反濾層,覆蓋以粘土并夯實(shí))③土體厚度小,地形平坦:強(qiáng)夯法(強(qiáng)夯砸實(shí)覆蓋層方法)xc土洞,提高土層強(qiáng)度。