巖溶地面塌陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理方法研究

席亞龍

福建省第八地質(zhì)大隊(duì)

1 前言

巖溶地面出現(xiàn)塌陷的情況，通常會(huì)在碳酸鹽地區(qū)或者鈣質(zhì)碎屑巖這類可溶性巖石分布區(qū)域出現(xiàn)。導(dǎo)致巖溶地面出現(xiàn)塌陷災(zāi)害情況的原因具有多面性，在眾多的原因當(dāng)中，大幅度降雨、干旱等自然因素會(huì)產(chǎn)生直接影響。而間接的影響因素則是人為活動(dòng)干預(yù)，例如人類對(duì)該區(qū)域抽排水、深層開采等，破壞了地下飽和生態(tài)水。人為因素造成塌陷災(zāi)害具有突發(fā)性，帶來的破壞性也很大。所以，應(yīng)當(dāng)盡快對(duì)巖溶塌陷地質(zhì)展開災(zāi)害治理工作。

2 龍巖地區(qū)巖溶地面塌陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害成因概述

針對(duì)龍巖地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害形式進(jìn)行分析，可以知道基礎(chǔ)因素的表現(xiàn)形式，通常為地質(zhì)構(gòu)造、巖土體或者地勢地貌等。這些因素的形成是因?yàn)槠涮厥獾牡乩憝h(huán)境造成的。造成地質(zhì)災(zāi)害的動(dòng)態(tài)因素通常是人造工程或者降雨等因素。而地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率，與降雨有著密不可分的關(guān)系。且地質(zhì)環(huán)境是直接的影響背景，影響地質(zhì)災(zāi)害的群發(fā)程度。

本文第一部分主要針對(duì)龍巖地區(qū)發(fā)生的土質(zhì)松動(dòng)為例，以此展開關(guān)于龍巖地域出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害情況的探究。在針對(duì)將特殊斜坡圖層表層表面作為生長環(huán)境的植物來說，這里的形態(tài)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、層面和節(jié)理等因素，都會(huì)影響到地下水的時(shí)空變化和分布情況。如果出現(xiàn)強(qiáng)烈的降雨天氣，雨水量超過了坡面覆蓋物的下滲接受能力。那么這些沒有滲入的雨水便會(huì)導(dǎo)致坡面出現(xiàn)水土流失的現(xiàn)象，對(duì)坡面帶來了明顯的沖擊影響。由于降雨情況會(huì)直接影響到坡面，一旦土體處于飽和狀態(tài)，下層結(jié)構(gòu)為不透水時(shí)[2]，一些水資源會(huì)沿著坡向流動(dòng)，逐漸形成淺層流的情況。如果斜坡土質(zhì)發(fā)育不連貫，連續(xù)的降雨將會(huì)影響土質(zhì)的正常結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土質(zhì)下陷，進(jìn)而發(fā)生地面塌陷等情況，如圖1。

此塌陷所在的地表巖溶發(fā)育區(qū)為順層狀“開口”型半充填溶洞，在地表水、地下水的長期作用下造成自然塌陷。

3 巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀

由于各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)條件和影響因素都出現(xiàn)明顯的區(qū)別，所以巖溶地面出現(xiàn)塌陷的地質(zhì)變化狀態(tài)也很多。實(shí)際類型比較多，像深坑、旋渦，產(chǎn)生巖溶漏斗等情況。而處于下坡地帶還會(huì)發(fā)生滑坡、泥石流以及崩塌等不良事件。此種情況下，存在的地質(zhì)災(zāi)害包括建筑物倒塌、道路等正常建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)周圍的建筑物、人類生命財(cái)產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響。根據(jù)我國南北地區(qū)的地質(zhì)條件、氣象水文等特點(diǎn)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，巖溶地面塌陷產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害類型多種多樣。

3.1 我國北方區(qū)域

國內(nèi)部分北方地區(qū)出現(xiàn)巖溶地面塌陷情況的區(qū)域，主要集中在長江以北的地區(qū)。這個(gè)地區(qū)的巖溶地質(zhì)會(huì)受到古代巖溶系統(tǒng)的影響，目前的巖溶多數(shù)為溶蝕。如果根據(jù)巖溶地區(qū)的實(shí)際分布情況來劃分，則以山東泰安、萊蕪以及遼寧南部地區(qū)為主。

3.2 我國南方區(qū)域

長江以南地區(qū)氣候宜人，長時(shí)間維持在溫?zé)釢駶櫟臍夂颍⑶覅^(qū)域分布的碳酸鹽較多，這樣的環(huán)境為植被生長帶來有利條件。這個(gè)地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造主要為連接緊密的褶皺和斷塊。所以，當(dāng)代巖溶呈現(xiàn)良好狀態(tài)，并且呈現(xiàn)出區(qū)域性發(fā)展的情況。展現(xiàn)出區(qū)域性巖溶管網(wǎng)情況。當(dāng)前，我國主要以貴州某地區(qū)作為典型的巖溶集中發(fā)育區(qū)域，其也是當(dāng)前最容易發(fā)生巖溶坍塌的地區(qū)。

3.3 礦山采空區(qū)域塌陷情況

礦山采空區(qū)域存在的地面塌陷情況，其是當(dāng)代社會(huì)發(fā)展過程中，一個(gè)十分重要的地面塌陷形式。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況的發(fā)展，導(dǎo)致礦山開采情況愈發(fā)嚴(yán)峻，使得各類工程項(xiàng)目出現(xiàn)了區(qū)域性地面塌陷的情況。在當(dāng)前的情況下，國內(nèi)礦山采空情況覆蓋范圍比較寬廣，涉及我國二十多個(gè)省市。并且在塌陷地質(zhì)災(zāi)害的處理和治理過程當(dāng)中，需要對(duì)礦山采空區(qū)域出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害給予充足的關(guān)注，針對(duì)具體情況選擇合適的災(zāi)害方式手段。

4 巖溶地面塌陷的地質(zhì)災(zāi)害成因

4.1 巖溶地面塌陷區(qū)域的巖土內(nèi)部條件影響

導(dǎo)致巖溶地面塌陷區(qū)域發(fā)生多種地質(zhì)災(zāi)害的主要原因的土地受力問題。因?yàn)橐恍┑貐^(qū)存在地下洞穴，導(dǎo)致土地承受力下降，進(jìn)而致使出現(xiàn)地面塌陷。出現(xiàn)地下洞穴的因素可以從兩點(diǎn)來闡述：第一，在自然地質(zhì)作用下造成的天然土洞和溶洞；第二，人為挖掘過程中，產(chǎn)生的空洞，像修建隧道、鐵路等道路產(chǎn)生的地下通道等。

地下圍巖等問題，因?yàn)榈叵露囱ㄔ谑芰η闆r方面與當(dāng)前建筑梁體的受力情況相同，是由地下洞穴頂板承受著上方給予的壓力。一旦頂板無法支撐，將會(huì)出現(xiàn)地面塌陷的情況[4]。

4.2 巖溶地面塌陷外部條件

首先，巖溶地面受到外界降雨因素的影響。地質(zhì)災(zāi)害與降雨具有直接的聯(lián)系，在出現(xiàn)長時(shí)間的降雨情況或者惡劣強(qiáng)降雨天氣的時(shí)候，會(huì)沖擊巖溶地面塌陷地域，造成不良后果。若是雨水帶來了強(qiáng)烈的沖擊力，將會(huì)直接影響到地下水飽和程度，令巖土層內(nèi)部條件發(fā)生變化。例如，強(qiáng)烈的降雨水帶來大量的水分，這些水分會(huì)通過地表進(jìn)入到土體內(nèi)，因此土體內(nèi)孔隙水會(huì)逐漸增多趨于飽和，進(jìn)而超出飽和狀態(tài)。在這樣的情況下，土體的重量便會(huì)隨之增加，降低了土地的黏聚力，使得洞穴上方的部分土地出現(xiàn)脫落。脫落范圍一旦擴(kuò)大，便會(huì)出現(xiàn)塌陷情況。

其次，地下水的主要來源為河流水文。當(dāng)出現(xiàn)巖溶地面塌陷的時(shí)候，通常會(huì)有一定量的地下水。如果塌陷地區(qū)附近擁有很多河湖水等水源，會(huì)造成外來水量過多的情況。這些水源進(jìn)入到地下水位中，拉升了巖溶內(nèi)原有的地下水位，增加了上覆蓋層土體產(chǎn)生正壓力作用，這樣可以為上層土體給予支撐力。如果之后出現(xiàn)了水位下降的情況，洞穴內(nèi)的上覆蓋層土體缺乏充足的浮托支撐力，便會(huì)形成洪水塌陷的情況。

4.3 其他災(zāi)害對(duì)巖溶地面影響

在地球各個(gè)大陸板塊出現(xiàn)擠壓碰撞的時(shí)候，地殼會(huì)通過地震的方式釋放內(nèi)部能力，產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)。在這樣的情況下，板塊邊緣會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位和破裂。所以在出現(xiàn)地震的時(shí)候，往往會(huì)引發(fā)土地出現(xiàn)錯(cuò)位和塌陷。地震帶來的力量也會(huì)令巖溶地面塌陷區(qū)域的洞隙增大，最終導(dǎo)致巖層破裂，造成一系列的地質(zhì)災(zāi)害情況。

4.4 人類活動(dòng)對(duì)巖溶地面的影響

在當(dāng)前的時(shí)代背景之下，人類的活動(dòng)范圍越來越大。而人類在活動(dòng)的時(shí)候，通常將地面作為主要場所。例如交通道路建設(shè)、房屋建設(shè)、水庫建設(shè)等，這些工程項(xiàng)目較為龐大，需要進(jìn)行挖掘措施，有的時(shí)候挖掘深度會(huì)達(dá)到地下水位附近。在進(jìn)行深度挖掘的時(shí)候，如果到達(dá)了地下水位，那么便會(huì)通過強(qiáng)力抽排水來打破原本的地下水平衡。打破地下水平衡狀態(tài)，會(huì)造成土體缺乏足夠的浮托力，這樣便會(huì)造成嚴(yán)重的地面塌陷。

5 巖溶地面塌陷區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害治理措施

5.1 預(yù)防措施

地質(zhì)災(zāi)害具有一定的延伸性質(zhì)，巖溶地面（如圖1 所示）塌陷引起的地質(zhì)災(zāi)害，諸多情況下均屬于二次災(zāi)害。因此，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行治理的過程中，通過加強(qiáng)巖溶地面塌陷的防治，可以減少發(fā)生塌陷的可能性。

圖1 巖溶地面圖

對(duì)巖溶地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防的措施包括以下幾種：（1）清除填堵：對(duì)較淺地區(qū)進(jìn)行加固措施，避免后期由于水文氣象或者人為活動(dòng)，對(duì)其產(chǎn)生影響，進(jìn)而出現(xiàn)突然的滑坡、泥石流等情況。清除填堵主要是在塌陷地區(qū)填入石塊、碎石等物質(zhì)，并形成一種天然的過濾層，在過濾層上覆蓋黏土加固土體，以此增加塌陷地區(qū)的承載能力。（2）跨越法：常用于面積較大的塌陷地區(qū)，像建筑施工過程中，可以使用該技術(shù)對(duì)塌陷地區(qū)進(jìn)行梁式基礎(chǔ)、拱形結(jié)構(gòu)的施工，以此避開溶洞，降低社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。（3）鉆孔充氣：常針對(duì)地下水位升降產(chǎn)生塌陷，通鉆孔充氣的方法，可以調(diào)節(jié)氣壓，進(jìn)而改善巖溶的封閉條件，以此平衡壓力，降低塌陷產(chǎn)生的氣爆。（4）灌注填充：若巖溶塌陷地區(qū)較深時(shí)，可以選用此種方法，填充巖溶孔洞的空隙，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)阻隔地下水通道，降低土體自重的效果。

5.2 巖溶治理

對(duì)巖溶地面塌陷部位進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害管理的時(shí)候，需要保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，制定出具體的解決方案。對(duì)實(shí)際的災(zāi)害情況進(jìn)行有效的治理工作，降低二次災(zāi)害出現(xiàn)的可能性。在出現(xiàn)塌陷地質(zhì)事故時(shí)，需要整治這個(gè)區(qū)域受到破壞的土地。同時(shí)，巖溶地區(qū)人員還需采用塌陷地區(qū)的防治措施，當(dāng)塌陷地區(qū)出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害之后，需在2年內(nèi)對(duì)該地區(qū)進(jìn)行整理以及利用，以此保證土體處于穩(wěn)定的狀態(tài)。

5.3 災(zāi)害預(yù)防

政府需做好各個(gè)方面的宏觀調(diào)控措施，提高對(duì)巖溶地質(zhì)災(zāi)害的認(rèn)識(shí)。由于當(dāng)其該災(zāi)害屬于較大概率的時(shí)間，需對(duì)巖溶地面塌陷區(qū)具有正確的認(rèn)知后，才能全面對(duì)危害進(jìn)行預(yù)防，并制定有效的預(yù)防以及治理。并且，政府還需完善巖溶地區(qū)施工制度，以此保證工程施工質(zhì)量，避免該地區(qū)出現(xiàn)非法經(jīng)營活動(dòng)。比如，礦山經(jīng)營活動(dòng)中，需建立生態(tài)保護(hù)體系，并提高開礦的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的行政審核后，保證人員可以充分認(rèn)識(shí)到地質(zhì)災(zāi)害的重要性，提高作業(yè)人員的安全意識(shí)。最后，需要施工單位采取嚴(yán)格的監(jiān)督管理制度，將各個(gè)崗位的職責(zé)進(jìn)行明確要求，對(duì)當(dāng)前的工程項(xiàng)目施工方案進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，對(duì)施工設(shè)計(jì)給予足夠的重視與監(jiān)管。在出現(xiàn)地面塌陷的區(qū)域，需要給予科學(xué)合理的治理工作后才能推進(jìn)后續(xù)施工，這樣可以保障施工項(xiàng)目的質(zhì)量。

6 結(jié)束語

總而言之，巖溶地質(zhì)塌陷區(qū)域的災(zāi)害防治工作起步比較晚。由于我國處于快速發(fā)展的階段，科學(xué)發(fā)展觀已經(jīng)得到了全面落實(shí)。在地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的時(shí)候，需要保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)給予有效治理。例如注漿加工方式，通過對(duì)巖溶塌陷地區(qū)側(cè)面給予高壓注漿，為土體給予加工作用。與此同時(shí)，治理人員也需要提升地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防意識(shí)，及時(shí)地進(jìn)行宏觀調(diào)控，制定具體的法規(guī)政策，保證人類在進(jìn)行生產(chǎn)建設(shè)的時(shí)候，可以保護(hù)好生態(tài)環(huán)境。