巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害治理方案

吳孟超 胡浩

云南省地質(zhì)工程勘察總公司 云南省昆明市 650000

摘要：目前我國正處于經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展的時(shí)期，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)不斷完善。但是在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的過程中，面臨許多地質(zhì)環(huán)境問題，比如多山地、高原，喀斯特地形發(fā)育；區(qū)域上旱澇交替，很多區(qū)域缺乏穩(wěn)定的供水水源；崩滑流、巖溶塌陷、地面沉降問題等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)；砷污染、海水入侵、土壤鹽漬化、石漠化等地質(zhì)環(huán)境問題，都嚴(yán)重影響著基礎(chǔ)設(shè)施和重大基礎(chǔ)工程建設(shè)。本文以廣西馬山縣古零鎮(zhèn)石豐村新石屯路口路面巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的治理方案為案例，進(jìn)行深入分析研究。嚴(yán)格落實(shí)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害治理的原則，深入把握巖溶塌陷規(guī)模特征，與筆者在地質(zhì)災(zāi)害治理實(shí)際工作相結(jié)合，主要闡述了移民搬遷和巖溶塌陷區(qū)回填注漿相結(jié)合的治理方案的合理性，為巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的治理貢獻(xiàn)自己的一份力量。

關(guān)鍵詞：巖溶塌陷；地質(zhì)災(zāi)害；治理

巖溶又被稱為喀斯特，主要指的是在以碳酸鹽類為主的可溶性巖石大量分布的地方，因?yàn)樗貏e是地下水，將巖石溶蝕會產(chǎn)生很多特有的現(xiàn)象。巖溶地區(qū)存在十分特殊的工程地質(zhì)問題，最明顯也是最常見的是由于其地下溶洞溶蝕縫隙發(fā)育的原因，修建水工和建筑物經(jīng)常會遭受強(qiáng)烈滲漏的問題。但是我國碳酸鹽巖分布地區(qū)十分廣泛，尤其是西南地區(qū)如川東、川南、滇東、貴州和廣西的大部分地區(qū)尤為明顯，地表的碳酸鹽巖廣泛長期分布，因此這些地區(qū)對巖溶現(xiàn)象的研究具有重要的意義，為巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害治理提供了很多借鑒的方法。

一、巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的案例

2015年12月4日上午11時(shí)許，廣西馬山縣古零鎮(zhèn)石豐村新石屯路口路面突然出現(xiàn)隆起開裂，導(dǎo)致公路路面及周邊的幾處房屋墻面出現(xiàn)裂縫，暫無人員傷亡。同時(shí)，附近的石豐村塘甲滑石礦工人在檢修設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備透水，8名工人下井排查。發(fā)生路面隆起開裂事件時(shí)，有7名工人已經(jīng)順利逃出，尚有1人失聯(lián)。事發(fā)后，地質(zhì)專家認(rèn)定，事發(fā)原因是當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)巖溶塌陷。

以上事件作為反映巖溶塌陷問題的案例之一，隨著人類改造自然的深入發(fā)展，巖溶塌陷問題引起了人們的廣泛關(guān)注。近幾年來我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，人類建設(shè)工程活動(dòng)量逐漸增多，生產(chǎn)生活所用的地下水也被大量開采，巖溶塌陷坑出現(xiàn)的頻率越來越高，規(guī)模也逐漸增大。石豐村以及周圍的建筑物有村民房屋、井房、灌溉管道、各種渠道、一定數(shù)量的工廠、學(xué)校和鄉(xiāng)級公路等，對村民的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成了威脅[1]。

二、巖溶塌陷的原因

一般來說，巖溶塌陷產(chǎn)生的原因主要有三方面：一是可溶性的巖層發(fā)育；二是地下水動(dòng)力條件的變化；三是地表水下滲、地下水流動(dòng)途徑。

（一）可溶性的巖層發(fā)育

根據(jù)石豐村以及周圍的地質(zhì)剖面分析表明，該地區(qū)的巖石溶蝕性強(qiáng)。滿足了發(fā)生巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的第一個(gè)條件。

（二）地下水動(dòng)力條件的變化

導(dǎo)致地下水動(dòng)力條件改變的通常有三種原因：自然條件、人工大量開采地下水、和露天開采形成的采礦坑。而石豐村發(fā)生巖溶塌陷的原因是塘甲滑石礦工人在檢修設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備透水，說明有露天開采形成的采礦坑，而且開礦必然要使用大量的地下水，又加上石豐村以及周圍地質(zhì)的巖石溶蝕性強(qiáng)，所以導(dǎo)致地下水動(dòng)力條件改變，使得地下水位發(fā)生變動(dòng)，所以加速了地下水溶蝕程度，使得地下隱伏溶洞的形成[2]。

（三）出現(xiàn)地表水下滲、地下水流動(dòng)途徑

有的地區(qū)在季節(jié)性河道容易出現(xiàn)巖溶塌陷坑，在水量充沛的季節(jié)，河流內(nèi)地表水在坑群處會有落水洞的出現(xiàn)，在開采水井的時(shí)候，河水會有漩渦狀水漏斗的出現(xiàn)，河床處的河水沖蝕下切，石芽、溶槽出現(xiàn)在河床底部等現(xiàn)象，鉆孔巖芯有一定的溶蝕率，巖芯出現(xiàn)破碎、節(jié)理裂隙如果是開口狀，則會促進(jìn)地下水徑流流動(dòng)[3]。

三、巖溶塌陷的動(dòng)力因素

導(dǎo)致巖溶塌陷發(fā)育的動(dòng)力因素有四種：巖溶地下水的活動(dòng)；降水和地表水的活動(dòng)；地震和人為振動(dòng)；重力作用[4]。

（一）巖溶地下水的活動(dòng)

水位的升降，流速、流量和水力坡降的變化都屬于巖溶地下水活動(dòng)，它可能自然降水引起的，也可能與人為因素改變巖溶地下水的水動(dòng)力條件有關(guān)，總之是使地下水發(fā)生了活動(dòng)，這樣會促進(jìn)巖溶塌陷的發(fā)育。

（二）降水和地表水的活動(dòng)

人為因素可能是由于地表水塘、渠道地表水、排水管渠和農(nóng)用灌溉的滲漏的變化引起，這些都會誘發(fā)和促進(jìn)巖溶塌陷的發(fā)育。

（三）地震和人為振動(dòng)

發(fā)生地震的時(shí)候會出現(xiàn)地震波，地震波分為縱波、橫波和地面波三種。地震波的出現(xiàn)會有地震力，很多巖石地區(qū)會出現(xiàn)塌陷的情況。除了自然地震，人為的采礦爆破、車輛和機(jī)械振動(dòng)都會對巖石地區(qū)產(chǎn)生一定的破壞力，即使其量級遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自然地震的破壞力，但在一定條件下也會出現(xiàn)誘發(fā)塌陷。

（四）重力作用

在巖溶塌陷發(fā)育的全過程中始終伴隨著重力作用。在一個(gè)完整的巖石結(jié)構(gòu)形成后，其穩(wěn)定性主要受洞體頂板以上巖、土體的自重力與其圍巖摩阻力的平衡關(guān)系的影響。當(dāng)其中一個(gè)因素出現(xiàn)問題，那么平衡關(guān)系將會被破壞，地面塌陷也因此產(chǎn)生。在突發(fā)性塌陷形成的地面陷落階段，重力起了重要的作用。

四、巖溶塌陷的地質(zhì)災(zāi)害治理方案

巖溶場陷地質(zhì)災(zāi)害治理方案按照實(shí)地調(diào)查情況和對災(zāi)害治理的整體要求，將以人為本、經(jīng)濟(jì)與安全因素相結(jié)合、治理與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)的原則設(shè)計(jì)治理方案，所以產(chǎn)生了移民搬遷和巖溶塌陷區(qū)回填注漿相結(jié)合的治理方案。

（一）移民搬遷

在巖溶塌陷坑群集中的地區(qū)，人口眾多，本著以人為本的原則，需要搬遷的住戶要盡快撤離危險(xiǎn)區(qū)，搬遷到經(jīng)評估鑒定為適宜建設(shè)用地的地區(qū)，做好動(dòng)遷居民的搬遷工作，穩(wěn)定民情。

（二）回填注漿

能夠有效防止巖溶塌陷的有效措施之一就是鉆孔壓力注漿。利用注漿的方法將土洞和灰?guī)r頂部的溶洞、溶蝕裂隙充填，最后將土體加固，使得土體的工程性質(zhì)得到改善，將地表水與地下水、孔隙水與巖溶水之間的水力聯(lián)系切斷，杜絕土體潛蝕情況的發(fā)生，最終達(dá)到防止地面塌陷的效果。

在封口時(shí)應(yīng)該注意：為了防止發(fā)生注漿液在壓力作用下從套管外壁噴出的現(xiàn)象，在注漿前應(yīng)對鉆孔進(jìn)行封口工作，使用水泥漿這種封口材料，并混合一些速凝劑，促進(jìn)漿體凝固迅速。

結(jié)語

（一）結(jié)論

根據(jù)廣西馬山縣古零鎮(zhèn)石豐村新石屯路口路面巖溶塌陷的危險(xiǎn)性和對緊鄰住戶的受威脅程度等情況的綜合分析，進(jìn)行馬山縣古零鎮(zhèn)石豐村巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害治理項(xiàng)目是勢在必行的，應(yīng)立即集中人員解決這些問題。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、安全性、技術(shù)可行性和治理效果方面等方面綜合分析，廣西馬山縣古零鎮(zhèn)石豐村巖溶塌陷區(qū)多種治理方案的綜合比較，嚴(yán)格按照為本的原則，確保Y1隱伏巖溶區(qū)安全角度建議使用搬遷和治理相結(jié)合的方案，可以達(dá)到最佳治理效果。

（二）建議

穩(wěn)定民情。在居民搬遷工作進(jìn)行時(shí)，政府部門依法制定好合理的動(dòng)遷政策，安置好搬遷居民，保證民情的安居樂業(yè)。

綜合治理工作的進(jìn)行，由于地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生了變化，加上人類工程活動(dòng)的逐漸加劇，巖溶溶洞具有的條件正逐步被滿足。所以，在實(shí)施工程措施的時(shí)候，應(yīng)該注重疏通、排導(dǎo)、注漿等多項(xiàng)工程的實(shí)施中的相互配合，如果單獨(dú)進(jìn)行施工，可能會對綜合的治理效果產(chǎn)生影響。

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測。長期監(jiān)測巖溶動(dòng)態(tài)發(fā)育是十分必要的，這樣當(dāng)有異常情況發(fā)生時(shí)，可以做好預(yù)警工作，及時(shí)上報(bào)政府和相關(guān)部門，及時(shí)將人員和財(cái)產(chǎn)盡快撤離，進(jìn)行回填處理以保證安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉維真，張毅.注漿法在巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2010，（16）：37，269.

[2]王輝.監(jiān)測治理巖溶塌陷服務(wù)重點(diǎn)工程建設(shè)--中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所雷明堂研究員[J].科技成果管理與研究，2013，（11）：11-13.

[3]曾獻(xiàn)群.龍巖象山隧道突水引發(fā)巖溶塌陷的成因分析及其治理措施探討[J].安全與環(huán)境工程，2011，（5）：7-10.

[4]戴林統(tǒng)，張志軍，龔凌等.某巖溶塌陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理方案探討[J].低碳世界，2014，（14）：150-151.