蘇州市金庭鎮蔣東巖溶塌陷地質條件及形成機理研究

車增光,劉 洪,喻永祥

(1.國土資源部地裂縫地質災害重點實驗室,江蘇 南京 210018;2.江蘇省地質調查研究院,江蘇 南京 210018)

巖溶塌陷指巖溶洞隙上方的巖土體在自然或人為作用下引起變形、破壞,在地面形成塌陷的巖溶地質作用與現象。我國是巖溶塌陷災害最嚴重的國家之一。20世紀80年代,徐衛國等[1-2]對巖溶塌陷的形成機制進行了研究并提出了真空吸蝕論,認為地下水水位下降形成的真空吸蝕作用是巖溶塌陷的主要形成機制;康彥仁[3]根據巖溶塌陷形成的不同外動力條件,總結了重力致塌、沖爆致塌、潛蝕致塌、振動致塌、荷載致塌、真空吸蝕致塌、溶蝕致塌以及根蝕致塌等8種致塌模式;何宇彬等[4]認為引起塌陷的真空吸蝕作用主要來源于喀斯特管流水動力場的急劇變化;丁慶忠[5]對巖溶塌陷的真空吸蝕機理進行了物理模擬試驗,揭示了真空吸蝕致塌的機理。綜上可知,巖溶塌陷的本質是土體力學平衡問題,土體失衡就會產生變形甚至塌陷,因此,基于天然平衡拱理論及極限平衡理論,一些學者建立了巖溶塌陷不同作用機制、不同蓋層條件的致塌力學模型[6-8]。目前,巖溶塌陷真空吸蝕機理研究多集中于理論和定性分析階段,對于真空吸蝕的定量計算、力學模型及其在實際中的應用研究方面仍相對薄弱。

本文通過野外地質調查、鉆探、樣品測試等手段,分析了蘇州市蔣東村巖溶塌陷形成的地質條件和影響因素,在此基礎上,探討了真空吸蝕在該塌陷中的形成過程與作用機理,建立了基于極限平衡理論的真空吸蝕-重力致塌力學模型,這對巖溶塌陷災害防治具有重要意義。……