岩溶地面塌陷区地质灾害治理方法

岩溶地面塌陷区地质灾害治理方法

摘要：岩溶地面塌陷区主要是指地表以下隐藏大面积溶蚀洞穴、漏斗及管道，在经过内外力作用下所发生的地面塌陷变形破坏现象。由于我国土地辽阔，地质形态多样，岩溶以不同形态分散在全国各个地区。更重要的是随着城镇化进程的进一步加快，人类活动的频繁，人类工程活动中产生的岩溶地面塌陷数量也呈现出上升趋势，且常出现在人口聚集的地区，对于地面建筑和人身安全构成严重威胁。对此展开对岩溶地面塌陷区地质灾害成因分析，地面塌陷区地质灾害治理方法研究，对于协调人与自然和谐发展，实现地方生态和经济协同发展具有现实意义和理论意义。

关键词：岩溶地面；塌陷区；地质灾害；治理方法

岩溶地面塌陷区多发生在碳酸盐地区、钙质碎屑岩等可溶性岩石

分布区域。激发岩溶地面塌陷灾害的的成因多样，直接原因是大量降雨、干旱等自然因素。而间接原因是由频繁的人为活动所导致的，如，人类活动对该区域进行大量的抽排水、大开挖、深开采等人为破坏地下饱和生态水。人为因素导致下的塌陷灾害具有突发性强、破坏性大等特点。因此展开对岩溶地面塌陷区的地质灾害治理防范研究是实现社会可持续发展的重要课题。

一、岩溶地面塌陷地质灾害现状

在不同的地区以及不同地质条件和外力的影响，岩溶地面塌陷地

质灾害现状表现多样：如突发形成深坑、旋涡，逐渐形成岩溶漏斗，断裂带，在下坡地带可能会出现滑坡、泥石流及崩塌等现象。造成的

地质灾害有：建筑物倒塌，破坏机场、公路，溪河干枯、泉水消失，大量人员伤亡及经济损失等等。而根据我国南北不同地质条件、气象水文特点以及区域职能特点，岩溶地面塌陷区所带来的地质灾害种类是不同的。

（一）北方地区的岩溶地面塌陷区现状

北方地区主要是指长江以北的地区，该区域的岩溶地质除了古代

岩溶系统之外，现代岩溶主要是以溶蚀裂隙为主。在地域分布中，主要集中在山区与平原的过渡段，如，在辽宁省的南部、山东的泰安、枣庄、莱芜等地区。

（二）南方地区的岩溶地面塌陷区现状

长江以南地区碳酸盐分布广泛，且气候气候温热湿润，植被茂密，

地质构造多为紧密的褶皱和密集的断块，因此现代岩溶十分发育，并呈区域性集中发育。在区域上形成岩溶管网。以下为贵州某地区最有代表性的岩溶集中发育区，也是最易出现岩溶塌陷区的范围。

（三）矿山采空区地面塌陷区的现状

矿山采空区的地面塌陷是现代社会发展中的一种重要的地面塌陷

形势，矿山采空区地面塌陷区还代表着我国社会建设中的工程项目的地面塌陷区情况。目前，矿山采空区所带来的地面塌陷主要分布在全国20个省区市，在塌陷区地质灾害治理过程中，必须能够重视矿山采空区所带来的地面大面积塌陷、滑坡、泥石流等地质灾害防治。

二、岩溶地面塌陷地质灾害的成因

（一）岩溶地面塌陷区的岩土体内部条件的影响

岩溶地面塌陷区发生各种地质灾害的根本原因在于其岩土体自身

存在受力问题等。地下存在洞穴问题。地下存在洞穴是导致地面塌陷地质灾害的先决条件。导致地下存在洞穴的原因是两方面。第一是自然地质作用下所导致天然溶洞、土洞。第二是一些人为工程采掘所形成的地下空洞。如，修建公路、铁路所形成的隧道洞穴，开采煤矿时所形成的地下巷道系统。地下围岩问题。地下洞穴的受力状况跟建筑中的梁体的受力状况一样，地下的洞穴顶板承载着覆岩土体的自重及上部建筑物附加荷载，顶板一旦无法形成稳定的支撑拱，则就会出现塌陷形成地质灾害。

（二）岩溶地面塌陷区的外部条件的影响

降雨影响。地质灾害同降雨具有直接关联，长期降雨或突发强降

雨对岩溶地面塌陷区带来很大的冲击，雨水过大直接改变岩土内部的地质条件及地下水饱和条件。如大量的降雨使得地表水不断渗入土体内，使土体孔隙水不断饱和，甚至出现超饱和状态，土体自重加大，粘聚力不断降低，导致洞穴顶部土体逐步掉落洞穴，并延洞穴管道流失，最终形成塌陷。河流水文影响。河流水文是地下水的主要来源，在岩溶地面塌陷区内部不可避免地拥有地下水，在岩溶塌陷地区，若是该区域周围有河湖水等水源，则在外来水量过大，这些河流水会倒灌到地下水位中，从而使得岩溶地下水位过高，对洞穴上覆盖层土体产生正压力，当地下水位下降的时候，其对洞隙上覆盖层土体的浮托力消失，洞隙开口处的潜水会反作用于岩溶土体，带来渗透侵蚀作用，形成洪水塌陷灾害。

(三)其他自然灾害对岩溶地面塌陷区地质灾害的影响

地震是地壳快速释放能量过程所导致的振动。同时地球上板块与

板块之间形成相互挤压碰撞，也会造成板块边缘出现错动和破裂。因此当发生地震的时候，会引起土体错位塌陷等。地震力更是会导致岩溶地面塌陷区的洞壁裂隙扩大，引起岩层破裂位移，带来滑坡、塌陷等各种地质灾害。

（四）人为活动对岩溶地面塌陷区地质灾害影响

随着社会的进一步发展，人类各种行为活动都需要依托于地面所

展开。如，工程建筑，交通建设，水库建设等等，这些建设都必须进行基础开挖，甚至是在地下水位以下开挖，地下水以下开挖就离不开抽排水。大量不断抽排就会把原本饱和状态下的地下水（空隙水和岩溶管道水）抽空或水位降低，使土体内空隙不断增多，浮托力消失，最终出现地面塌陷。在地下施工建设中，人为爆破对岩溶洞隙带来振动，可能会破坏其支撑拱出现岩溶顶板坍塌，或破坏地下岩溶管道水，管道水流失出现地面塌陷。另外，人类在其他的区域所采取的各种不科学不生态环保的活动，也会导致岩溶地面塌陷区的地质灾害。如，采矿出现大量采空区，破坏地下水也引起塌陷区地质灾害。

三、岩溶地面塌陷区地质灾害的治理方法 （一）岩溶地面塌陷区地质灾害的预防方法

地质灾害具有延伸性，在岩溶地面塌陷区所发生的地质灾害，许

多情况下是因为岩溶地面塌陷所引起的二次灾害。因此在对地质灾害的治理过程中，可以通过加强对岩溶地面塌陷的防治，减少塌陷灾害

的发生。岩溶地面塌陷的治理。清除填堵法。顾名思义该方技术手段就是通过对较浅的地面塌陷区域进行加固，避免后期受到水文气象或是人为正常活动的影响，导致突发性的滑坡、泥石流等地质灾害。采用清除填堵法是通过在塌陷区填入石块、碎石等材料，形成过滤层，在过滤层上覆盖粘土加固土体，由此增加塌陷区土体的承载力。跨越法。该技术手段主要是用以面积较大的塌陷区。如，在建筑施工中面对岩溶地面塌陷区，可以采用该技术方式，对塌陷区进行梁式基础、拱形结构的平板基础施工，跨越溶洞，避免因为塌陷区地质灾害所带来的经济损失和社会不良影响。钻孔充气法。该方式是对于由于地下水位升降所带来的塌陷区的防治措施。通过的钻孔充气的方式，对于岩溶洞穴内的气压进行调节，破坏岩溶封闭条件，达到平衡水压的效果，降低塌陷区可能产生的气爆情况。灌注填充法。当岩溶塌陷区埋藏较深的时候，需要通过钻孔灌注水泥砂浆的方式，填充岩溶孔洞的缝隙，达到阻隔地下水流通道，降低土体自重的效果。在灌注填充防范技术中，采用的灌注材料主要有水泥、速凝剂等等。如，山东泰安车站正是利用灌浆赌塞岩溶裂缝，避免该区域发现塌陷灾害。深基础法。该方式主要是通过桩基础施工工程，将上部土体或是工程项目的荷载传递到基岩上，减少对岩溶塌陷土体的压力。

（二）对岩溶地面塌陷区地质灾害的直接治理手段

当岩溶地面塌陷区突发塌陷等地质灾害的时候，需要采取积极有

效的措施，对其进行科学合规治理，避免带来二次灾害。清理塌陷现场。在塌陷区出现塌陷地质灾害事故之后，需要对已经产生破坏的土