所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2011-04-21 08:14 熱度:
[摘要]本文對巖溶地面塌陷勘查的目的任務、勘查方法與要求、成果報告編制及防治等方面進行了較為系統的闡述,對其它地區巖溶地面塌陷勘查如何選擇經濟、有效的勘查評價方法有一定的借鑒意義。
[關鍵詞]巖溶地面塌陷,土洞,勘查,預測,防治
巖溶地面塌陷是指在巖溶發育地區巖溶洞穴上面的覆蓋土層或巖溶頂板在人類活動或自然因素作用下引起變形破壞,向隱伏在其下的早期巖溶洞隙塌落,并在地表形成塌陷坑的一種動力地質作用與現象。巖溶地面塌陷具有突發性和不確定性,對其進行勘查評價、預測預報難度較大。巖溶地面塌陷的產生一般具備三個條件:一是巖溶洞隙的存在是巖溶地面塌陷賴以產生的基礎;二是巖溶洞隙上覆的松散土層或結構受破壞的巖層是巖溶地面塌陷的物質來源,其中以上覆土層塌陷最為常見;三是動力條件,主要包括水活動、振動、地震和外加荷載等。因此巖溶地面塌陷勘查、評價和防治工作應圍繞這三個條件來展開,以便查清巖溶地面塌陷的發育特征、形成原因與分布規律,提出有效的防治方案。
1勘查目的與任務
巖溶地面塌陷勘查的目的是為巖溶地面塌陷防治服務的。通過勘查,查明巖溶地面塌陷的發育歷史、現狀、成因、類型、形成條件、地質模式和分布規律,確定巖溶地面塌陷的控制因素,預測其發生發展趨勢和危害程度,并提出巖溶地面塌陷的控制、消除、治理和保護的措施和建議。
主要任務是查明勘查區地形地貌和第四系沉積物的巖性、結構、成因類型、厚度、物理力學性質及隱伏土洞的分布規律;查明下伏基巖(尤其是可溶巖)的分布、巖性、埋深、巖溶發育規律、構造發育情況;查明地下水的水動力特性與動態特征;查明巖溶地面塌陷的分布、形成機制、控制因素,預測其發展趨勢;進行巖溶地面塌陷綜合預測分區評價;并對提出預防和防治措施。
2勘查方法與要求
在勘查之前,應收集勘查區及其周邊的有關資料,包括地形圖、水文、地質、水文地質、工程地質、建筑工程勘查、地下水的開采、已有塌陷坑和土洞的分布及巖溶地面塌陷形成、發展和防治的資料;在對上述資料綜合分析研究后進行野外踏勘,初步了解巖溶地面塌陷的發育特征、形成條件和危害程度。在資料收集、綜合分析研究和野外踏勘的基礎上編制勘查設計書,合理布置勘查評價工作。勘查方法應以工程地質測繪和地球物理勘探為主,輔以鉆探加以驗證,必要時結合室內物理模擬試驗。
2.1工程地質測繪
工程地質測繪是勘查工作的基礎,主要任務是查明勘查區內的地層巖性與結構、地質構造、水位地質特征、地下水的開采現狀以及巖溶地面塌陷的形成條件、誘發因素和發生發展規律。測繪的比例尺可根據塌陷區的規模、地質環境條件復雜程度等進行選擇,一般情況下,塌陷區規模小于1km2,比例尺可選擇1∶1000-1∶5000,塌陷區規模在1-10km2之間,比例尺可選擇1∶5000-1∶25000。測繪工作量布置時可根據勘查的重點合理布置。
2.2地球物理勘探
地球物理勘探對巖溶地面塌陷勘探效果明顯,通過地球物理勘探主要查明巖土體的分布、基巖面的起伏情況、隱伏斷裂帶、土洞和巖溶發育特征。地球物理勘探方法應根據勘察區的地質條件選擇有效的物探方法,應盡可能選用效果好的新技術新方法,如地質雷達、高密度電阻率法等(表1)。
表1選用的物探方法
地質目的 物探方法
基巖埋深及基巖面起伏形態 高密度電阻率法、地質雷達、綜合測井
隱伏斷裂破碎帶 高密度電阻率法、地震折射法、頻率測深法
土洞 高密度電阻率法、地質雷達
巖溶發育帶 地質雷達、高密度電阻率法、電磁波CT、激發激化法
如運用高密度電阻率在江山市黃泥崗探測地下巖溶,剖面反映清晰,區內巖溶發育(圖1)。
物探測線布置應盡量垂直于斷裂構造、地層走向及巖溶、土洞和塌陷坑的發育方向,并盡可能避免或減少地形和其它干擾因素的影響。物探測線的長度和間隔應以控制勘查區范圍和滿足勘查任務的需要為原則,對重點地段可進行較高精度的物探工作和多種物探方法對比解譯,保證勘探工作質量。物探工作應遵循由已知到未知的原則,對物性前提不明的地區,布置物探前,應先進行適量的勘探方法有效性試驗。物探解譯成果應有鉆探驗證資料。
2.3鉆探
鉆探工作的主要任務是:驗證物探異常,查明第四系覆蓋層巖性和分布特征;巖溶發育帶及發育程度;土洞發育特征及含水層的分布、埋藏條件、富水性、滲透性等。鉆孔的布置位置應考慮綜合利用,一般布置在物探異常明顯的塌陷區或潛在塌陷區。鉆孔中應有10-30%為控制孔,孔深以揭穿淺部巖溶發育帶為原則,孔深一般不超過100m。
2.4巖溶地面塌陷的物理模擬試驗
通過模擬試驗,再現巖溶地面塌陷的發育全過程,來探討其形成機制、控制因素,為巖溶地面塌陷的評價和預測提供依據。
模型設計應以勘查區地質環境條件和地下水開采的情況為依據,注重設計模型與地質模型的一致性。每一致塌模式做1-2組,研究巖溶地面塌陷與主控因素之間的關系。
2.5巖溶地面塌陷預測評價
巖溶地面塌陷的預測是指對巖溶地面塌陷發生發展趨勢的預測,由于巖溶地面塌陷的產生是受多種影響因素綜合作用的結果,目前還難以實現準確的定量預測,一般以定性分析為主,結合半定量計算,進行綜合預測分區。定性預測是在巖溶、土洞發育和分布規律的地質分析基礎上進行,分析巖溶地面塌陷形成條件和影響因素與已知巖溶地面塌陷之間的關系,確定影響巖溶地面塌陷的主要因素與分級指標,來反映其形成條件、發育特征與趨勢的相同性和差異性;定性預測的方法主要有地質分析法和經驗指標預測法。半定量預測是根據巖溶地面塌陷發育的主控因素,如巖溶發育程度、松散蓋層的厚度、結構和性質,以及地質構造、地下水水動力條件等,運用統計分析法、模糊綜合評判法、數量化理論計算法、灰色系統理論分析法和經驗公式計算法等進行評價。
3成果報告編制要求
成果報告應資料完整、真實準確、數據無誤、圖表清晰、結論有據、建議合理、便于使用。一般應包括下列內容;勘查目的任務和工作依據;勘查區位置和社會經濟概況、以往地質工作程度;本次勘查方法、完成工作量及質量評述;地質環境條件(氣象水文、地形地貌、地層巖性、地質構造與區域地殼穩定性、水文地質條件、工程地質條件和人類工程活動對地質環境的影響);巖溶與土洞的發育特征(巖溶和土洞的發育特征、形成機制與發育規律);巖溶地面塌陷發育現狀(巖溶地面塌陷發育特征、發育規律、危險性評價、形成原因與形成機制);巖溶地面塌陷綜合預測分區評價;巖溶地面塌陷的防治措施;結論建議。
文章標題:巖溶地面塌陷的勘查與防治
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