山东省泰莱盆地岩溶地面塌陷影响因素分析
王延岭
【摘 要】摘 要：岩溶塌陷地质灾害的发生是一个复杂的、多因素共同作用的过程。塌陷虽然受多种因素的影响，但不外乎可溶岩类岩溶发育程度、覆盖层特征和动力条件(主要是地下水动力条件)3个基本因素。文章在总结和分析前人研究的基础上，结合最新调查成果，对影响岩溶塌陷的3个基本因素逐一分解，揭示了各因素对岩溶塌陷的影响和作用规律，探讨了岩溶塌陷地质灾害与其主要影响因素的相关关系：质纯厚层的石灰岩分布区岩溶塌陷最为发育，地质构造对岩溶塌陷具有明显的控制作用；研究区内主要岩溶塌陷区的覆盖层以多元结构为主，其次为一元结构和二元结构，区内岩溶塌陷发生于覆盖层厚度小于30 m的区域；岩溶地下水位在基岩面上下波动时最易引发岩溶塌陷，岩溶塌陷点数量的自然对数与岩溶地下水位变幅近似呈线型正相关，塌陷点数量与岩溶地下水开采模数的自然对数值近似呈指数型正相关。 【期刊名称】中国岩溶 【年(卷),期】2016(035)001 【总页数】7
【关键词】岩溶塌陷；影响因素；相关性；地质灾害；泰莱盆地
0 引 言
岩溶塌陷地质灾害的发生是多种因素共同作用的结果，国内外诸多专家、学者和工程技术人员对岩溶塌陷的影响因素进行过研究和分析[1-15]。如：于青春、沈继芳[1]利用泰斯公式分析了岩溶水位降深与塌陷数量的关系；朱大力、甘文珍[2]基于对泰安铁路三角区岩溶塌陷的研究，分析了岩溶塌陷与抽水井影响半
径、抽水量的关系；袁杰、高宗军等[3]从压力差的角度，分析了岩溶地下水位对岩溶塌陷的控制作用；王国强[4]、何宗彬[5]分别从土层物理力学性质、结构和厚度等方面分析了覆盖层特征与岩溶塌陷的关系；刘建茂等[10]则从构造对覆盖层结构和完整性的控制作用出发，分析了岩溶塌陷与断裂构造的关系。本文综合前人研究成果，利用“山东省泰莱盆地岩溶塌陷地质灾害调查与防治”项目的最新工作成果，从影响岩溶塌陷的基本因素出发，对岩溶塌陷与其影响因素的相关关系进行分析探讨。
1 泰莱盆地岩溶塌陷发育历史及现状
泰莱盆地位于山东省中部，包括泰安市部分地区和莱芜市大部，区内自上世纪60年代开始发生岩溶塌陷，截止2014年底，共发生有记录的岩溶塌陷115处。塌陷主要发生于覆盖型岩溶区内的岩溶地下水供水水源地及矿山疏干排水区附近，塌陷点集中分布于以下几个区域[6]：①泰安市的城区及旧县水源地一带；②莱芜铁矿区的孟公清、孟家庄、西泉河一带；③莱芜市大王庄镇孤山-寨里镇枯河一带，此外在泰安市徂徕镇桥沟地区、边家庄地区以及莱芜市的鹏山水源地、清泥沟水源地也有零星分布(图1)。
2 岩溶塌陷与影响因素的相关性探讨
岩溶塌陷是由于可溶岩类存在溶蚀裂隙和洞穴，其上覆松散盖层由于自然或人为因素作用向下塌落的现象。可溶岩类岩溶发育程度、松散盖层特征和动力条件(主要是地下水动力条件)是影响岩溶塌陷的基本要素。 2.1 可溶岩类岩溶发育程度
由于碳酸盐岩类的可溶性，往往在岩土界面附近，形成溶洞、溶隙、竖井等开口岩溶形态，开口岩溶是岩溶塌陷产生的前提[11]。除开口岩溶外，可溶岩类
内部发育的各类溶蚀洞穴和裂隙，也为塌陷物质提供了运移通道和储存空间。影响可溶岩各类岩溶形态发育程度的主要因素有两个：一是岩性，二是地质构造。
2.1.1 地层岩性
岩性是控制岩溶发育的基本条件。不同地层岩性岩溶发育程度的差异主要受岩石化学成分(主要是可溶物成分)的影响，根据泰安城区-旧县地区可溶岩类岩石成分分析结果，岩石中CaO的含量对岩溶的发育程度和塌陷数量具有明显的控制作用(表1)。而CaO含量相对较低的白云岩、白云质灰岩和泥质白云岩中岩溶发育的主要原因则与岩石的结构有关。质纯灰岩为隐晶质结构，为化学沉积成因，而白云岩、白云质灰岩和泥质白云岩为微晶-微(细)粒结构，其沉积过程除化学沉积外，尚伴随有物理沉积及生物沉积作用，其结构较隐晶质结构的灰岩疏松，有利于地下水的运动和溶蚀，因此岩石结构也是影响其岩溶发育程度的重要因素。
就地层时代而言，奥陶纪碳酸盐岩类的岩性以致密结晶灰岩、云斑灰岩、白云质灰岩和白云岩为主，其岩溶较其它时代的可溶岩类发育，这也是区内主要岩溶塌陷区基岩岩性以奥陶纪碳酸盐岩为主的原因。根据统计(图2)，泰莱盆地内发生的115处塌陷中，81处基岩为奥陶纪马家沟群，占70.43%；其次是炒米店组、三山子组、张夏组和朱砂洞组，各占15.65%、7.83%、5.22%和0.87%。 2.1.2 地质构造
可溶岩类岩溶发育程度除与地层岩性密切相关外，还受地质构造的控制。沿断裂带及其影响带岩石破碎，裂隙发育，在褶皱发育区，由于岩层弯曲也易产生
山东省泰莱盆地岩溶地面塌陷影响因素分析
