北京東部地區(qū)深部巖溶塌陷危險(xiǎn)性綜合評價(jià)

摘? 要：關(guān)于巖溶塌陷的研究常見于50m以淺，而事實(shí)表明，在鉆孔施工及巖溶水大量抽取等人為活動(dòng)的影響下，具有發(fā)生深層隱伏巖溶塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合地質(zhì)背景，參考巖溶塌陷調(diào)查規(guī)范，提出深部巖溶塌陷的控制性因素為4大類5種影響因子，分別是碳酸鹽巖地層條件（頂板破碎程度）、第四系條件（覆蓋層厚度與底部土層性質(zhì)）、構(gòu)造條件（斷裂構(gòu)造）、地下水動(dòng)力條件（水位變幅）。在系統(tǒng)調(diào)查分析各因子的基礎(chǔ)上，通過基于層次分析的模糊綜合評判法，評價(jià)了北京東部地區(qū)深部巖溶塌陷的危險(xiǎn)性，將研究區(qū)分為3個(gè)等級，提出了地下水位監(jiān)測、下管固井等工程防控措施。

關(guān)鍵詞：深部巖溶塌陷;張家灣斷裂;燕郊斷裂;模糊綜合評價(jià)

中圖分類號：P642.25? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1007-1903（2018）04-0024-08

0 前言

研究區(qū)覆蓋層厚度一般大于200m，自然條件下不易產(chǎn)生巖溶塌陷。但廣泛分布有寒武系灰?guī)r和薊縣系霧迷山組白云巖等以碳酸鹽巖為主的易溶巖層，存在發(fā)生深部巖溶塌陷的可能。且據(jù)賀可強(qiáng)等（2005）對中國巖溶塌陷情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國現(xiàn)代巖溶塌陷絕大多數(shù)為人為塌陷，約占塌陷總數(shù)的67%，尤其是城市水源地開采地下水引起的塌陷最為普遍和強(qiáng)烈。1995年，通州自來水廠水井施工過程中曾發(fā)生塌孔埋鉆事故，事故原因有兩點(diǎn)：首先具備形成塌陷的自然條件，該區(qū)域基巖巖性為寒武系昌平組灰?guī)r，在288～298m處巖溶裂隙發(fā)育，其上覆第四系底部為砂礫石層，易被地下水流帶走;其次在鉆孔將穿透覆蓋層時(shí)未采取下管固孔防塌措施。餌磊等（2000）通過對鞍山巖溶塌陷機(jī)制分析，發(fā)現(xiàn)深埋巖溶區(qū)也存在發(fā)生巖溶塌陷的風(fēng)險(xiǎn)，且覆蓋層結(jié)構(gòu)對深埋巖溶塌陷具有重要控制作用。鐘立勛（2001）和呂曉儉等（1999）從隱伏基巖巖性、構(gòu)造和水文地質(zhì)條件等方面，結(jié)合國內(nèi)外類似實(shí)例，綜合認(rèn)為京郊平原區(qū)具有發(fā)生深層隱伏巖溶塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。因此，不能完全排除在人類活動(dòng)影響下存在塌陷風(fēng)險(xiǎn)。特別是鉆進(jìn)至巖溶含水層時(shí)，強(qiáng)烈擾動(dòng)會(huì)構(gòu)成塌陷的潛在風(fēng)險(xiǎn)。近年來施工的地?zé)峋?，如TC-2號井，揭露巖溶含水層后發(fā)生了大量漏失，可能鉆遇了古溶洞，但該井提前采取了下管固孔的防控措施，并未誘發(fā)巖溶塌陷。故對研究區(qū)巖溶發(fā)育情況展開調(diào)查，分析深部巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)，可為城市工程建設(shè)提供預(yù)防和控制建議。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于北京東部平原區(qū)，區(qū)內(nèi)覆蓋層主要為第四系沉積物，屬?zèng)_洪積河流相沉積，偶見湖沼相。下伏基巖地層主要有古生代寒武系、新元古代青白口系和中元古代薊縣系。其中碳酸鹽巖地層主要為寒武系灰?guī)r和薊縣系白云巖（圖1）。受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用控制，斷裂構(gòu)造走向主要有NE和NW兩組。NE向斷裂主要有南苑-通縣斷裂、宋莊斷裂、燕郊斷裂和姚辛莊斷裂;NW向斷裂主要是張家灣斷裂（北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院，2007）。另外，在東南部北東向的夏墊斷裂及西南部的牛堡屯斷裂，由于附近覆蓋層厚度較大，不是本次重點(diǎn)考慮斷裂。

2 深部巖溶塌陷主控因子調(diào)查

巖溶塌陷的影響因素包括地質(zhì)條件和水動(dòng)力條件兩大方面，地質(zhì)條件是巖溶塌陷的內(nèi)因;地下水是巖溶塌陷物質(zhì)遷移及能量轉(zhuǎn)換的載體，易受人類活動(dòng)影響，是巖溶塌陷的外因。結(jié)合具體地質(zhì)背景特征，參考巖溶塌陷調(diào)查規(guī)范，將影響深部巖溶塌陷的控制性因素歸結(jié)為4大類5種因子，分別是碳酸鹽巖地層條件（頂板破碎程度）、第四系條件（覆蓋層厚度與底部土層性質(zhì)）、構(gòu)造條件（斷裂構(gòu)造）、地下水動(dòng)力條件（水位變幅）（程星，2002;李文科等，2014）。在此基礎(chǔ)上，綜合利用多種地球物理勘探手段，查明碳酸鹽巖地層分布范圍，對巖溶塌陷的主控因子展開調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，采用基于層次分析的模糊綜合評判法對研究區(qū)巖溶塌陷進(jìn)行危險(xiǎn)性評價(jià)。

2.1 碳酸鹽巖地層條件

（1）碳酸鹽巖地層分布范圍

通過系統(tǒng)搜集前人研究成果資料，結(jié)合最新掌握的鉆孔資料及綜合物探成果，對研究區(qū)碳酸鹽巖易產(chǎn)生巖溶塌陷的地層分析如下：

寒武系厚度變化比較大，大部分地區(qū)頂面遭受剝蝕，地層不全，一般小于500m，主要巖性為灰白色、灰色豹斑狀灰?guī)r和白云巖、細(xì)晶灰?guī)r，底部普遍發(fā)育灰質(zhì)和白云質(zhì)角礫巖，最底部有時(shí)可見古風(fēng)化殼。該套地層巖溶較為發(fā)育，與第四系有直接的水力聯(lián)系，具有較強(qiáng)的水動(dòng)力條件和巖溶發(fā)育條件，在20世紀(jì)90年代通州鉆井施工曾發(fā)生過巖溶塌陷掩埋鉆機(jī)的事故，是該區(qū)具有隱伏巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)的地層。

薊縣系主要由白云巖組成，巖溶裂隙較為發(fā)育，有較強(qiáng)的賦水性，在區(qū)東南部直接下伏于第四系，與第四系有一定的水力聯(lián)系，也是該區(qū)具有隱伏巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)的地層之一。

區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖地層平面分布如圖1所示，分布范圍主要包括4個(gè)部分：薊縣系碳酸鹽巖（I-1和I-2）和寒武系灰?guī)r（II-1和II-2）。通州向斜核部為寒武系灰?guī)r（II-1），張家灣背斜核部為薊縣系鐵嶺組灰?guī)r和霧迷山組白云巖（I-2），二者受構(gòu)造影響，裂隙發(fā)育，是存在發(fā)生深部巖溶塌陷隱患的主要地層。而東南部的寒武系灰?guī)r，受夏墊斷裂影響，埋藏深度達(dá)2000m以上，不具備產(chǎn)生巖溶塌陷的條件。故東南部寒武系灰?guī)r與青白口系砂頁巖分布區(qū)在本次評價(jià)過程中，做穩(wěn)定區(qū)處理。

（2）碳酸鹽巖地層頂板破碎程度

碳酸鹽巖地層頂板附近裂隙發(fā)育程度越高，越易發(fā)生巖溶塌陷。龍旺莊水源地分布有北東方向大范圍寒武系，歷史上發(fā)生過深部巖溶塌陷事件，即TJ-1井處。而探采-2井在鉆遇薊縣系時(shí)出現(xiàn)漏失現(xiàn)象，通過雙側(cè)向電阻率和聲波時(shí)差測井，發(fā)現(xiàn)該處薊縣系白云巖巖溶裂隙發(fā)育，有明顯漏失。因此，區(qū)內(nèi)寒武系灰?guī)r和薊縣系白云巖，均有可能發(fā)育大型孔洞。碳酸鹽巖地層在物性上表現(xiàn)為高密度、高阻特征。在裂隙發(fā)育程度高甚至形成溶洞的地區(qū)，會(huì)出現(xiàn)局部低密度、低阻異常。故可根據(jù)高精度重力和電測深資料，圈定裂隙發(fā)育程度相對較高區(qū)域。結(jié)合地質(zhì)資料，將研究區(qū)碳酸鹽巖地層頂板破碎程度分為3個(gè)級別：

①Ⅰ級區(qū)：碳酸鹽巖地層相對較破碎區(qū)。該區(qū)域同時(shí)滿足以下特征：位于碳酸鹽巖地層分布范圍內(nèi);張性斷裂在附近交匯;電測深視電阻率值表現(xiàn)為高阻背景場中的低阻;有詳實(shí)鉆孔等資料可以指示基巖地層相對較破碎。本次共推斷兩處Ⅰ級區(qū)，見圖2中深紫色區(qū)域：一處位于歷史塌陷地TJ-1井及周邊地區(qū)，該區(qū)碳酸鹽巖為寒武系灰?guī)r;另外一處位于探采-2井一帶，該區(qū)碳酸鹽巖為薊縣系白云巖。

②Ⅱ級區(qū)：碳酸鹽巖地層較完整區(qū)。該區(qū)需具備以下特征：碳酸鹽巖地層屬寒武系灰?guī)r;電測深視電阻率值表現(xiàn)為高阻背景場中的低阻。本次推斷Ⅱ級兩處，見圖2中粉紫色區(qū)域，位于區(qū)內(nèi)中西部。

③III級區(qū)：碳酸鹽巖地層完整區(qū)以及下伏基巖為非碳酸鹽巖區(qū)。區(qū)內(nèi)除去Ⅰ級區(qū)和Ⅱ級區(qū)以外的區(qū)域推斷為III級區(qū)，見圖2中淺紫色區(qū)域。

2.2 斷裂構(gòu)造

巖溶發(fā)育程度與斷裂構(gòu)造位置密切相關(guān)。斷裂構(gòu)造發(fā)育區(qū)，尤其是張性活動(dòng)斷裂交匯區(qū)，由于受到多角度的應(yīng)力影響，巖石破碎程度高，易于匯集地下水，引發(fā)巖溶塌陷（馮佐海等，2000）。石建省等人（1996）在唐山市的研究表明，80%的巖溶塌陷集中在距離活動(dòng)斷裂200m以內(nèi)的范圍，距離500m以上基本不會(huì)發(fā)生巖溶塌陷。歷史上發(fā)生過嚴(yán)重的塌鉆事件的TJ-1井位于張家灣斷裂，白云巖地層較破碎的探采2號井位于燕郊分支斷裂附近。因此，進(jìn)行巖溶塌陷危險(xiǎn)性評價(jià)時(shí)，與張性斷裂的距離應(yīng)作為主控因素之一加以考慮。根據(jù)高精度重力測量、可控源音頻大地電磁測深剖面成果，結(jié)合搜集到的區(qū)域地質(zhì)和地球物理資料，可對區(qū)內(nèi)主要斷裂在基巖內(nèi)的發(fā)育情況進(jìn)行解釋推斷。參考巖溶調(diào)查規(guī)范，根據(jù)主要斷裂在基巖內(nèi)部的延展特征及距離的遠(yuǎn)近，將斷裂緩沖區(qū)分為3個(gè)級別：

（1）I級區(qū)：距離斷裂構(gòu)造線200m范圍內(nèi)，見圖3中紅紫色區(qū)域，地層相對破碎。

（2）II級區(qū)：距離斷裂構(gòu)造線200～500m范圍內(nèi)，見圖3中粉紫色區(qū)域，地層完整性在一定程度上受斷裂影響，尤其是區(qū)域性的深大斷裂帶，影響范圍較大，地層可能局部相對較破碎。

（3）III級區(qū)：距離斷裂構(gòu)造線大于500m，見圖3中淺紫色區(qū)域，地層受斷裂影響較小。

綜上所述，需要注意的兩個(gè)交匯部位為：張家灣斷裂與南苑-通縣斷裂和宋莊斷裂交匯部位，基巖為寒武系灰?guī)r;張家灣斷裂與燕郊斷裂交匯部位，基巖為薊縣系白云巖。此外，夏墊斷裂與張家灣斷裂交匯處由于上覆地層厚度較大，本次評價(jià)暫不重點(diǎn)考慮。

2.3 覆蓋層條件

（1）覆蓋層厚度

巖溶塌陷的發(fā)生概率在巖溶發(fā)育程度、富水性、水位降低等條件一致的情況下，與覆蓋層厚度呈反比例關(guān)系，即覆蓋層厚度越厚，越不易發(fā)生巖溶塌陷;覆蓋層越薄，越易發(fā)生塌陷。故需研究第四系覆蓋層的厚度問題。本次廣泛搜集了研究區(qū)的鉆孔資料，用以約束解釋基巖起伏形態(tài)及巖性展布。通過抗干擾電法（李巧靈等，2018）和高密度電法資料，結(jié)合區(qū)內(nèi)已有地質(zhì)及地球物理資料，可反演地層電阻率特征，解釋地層巖性變化情況，勾勒覆蓋層厚度。區(qū)內(nèi)覆蓋層厚度中部較淺，呈北東向條帶狀分布，厚度約在200m到300m之間變化;從中部向西北部覆蓋層厚度逐漸加大，覆蓋層厚度在500m到700m之間變化;從中部向東南角厚度亦逐漸增大，大約在400m到700m之間，至夏墊斷裂帶附近，受該斷裂影響，上盤覆蓋層厚度快速變化至2000m以上（圖4）。據(jù)此，把區(qū)內(nèi)覆蓋層厚度分為3個(gè)級別：①Ⅰ級區(qū)：覆蓋層厚度小于200m。主要位于區(qū)內(nèi)東北部，見圖4中深紫色區(qū)域。②Ⅱ級區(qū)：覆蓋層厚度為200～300m。從區(qū)內(nèi)東北部至西南部呈北東條帶狀分布，見圖4中粉紫色區(qū)域。③Ⅲ級區(qū)：覆蓋層厚度大于300m。東南部和西北部屬于Ⅲ級區(qū)，見圖4中淺紫色區(qū)域。

（2）覆蓋層底部土層結(jié)構(gòu)

覆蓋層底部主要巖性若為砂性土，則由于砂粒間無粘結(jié)力，易被地下水侵蝕、掏空和搬運(yùn)，容易在致塌因素影響下產(chǎn)生塌陷。故需對覆蓋層內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，尤其是碳酸鹽巖分布區(qū)的上覆土層巖性。第四系電阻率與巖性顆粒大小密切相關(guān)。如粘土電阻率一般小于20Ω·m，濕度大時(shí)還會(huì)更小，隨著砂礫石含量的增加，電阻率值也有所增加。故本次利用抗干擾電法和高密度電阻率法綜合確定了覆蓋層內(nèi)部土層結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，結(jié)合電測深資料的極小值和尾支角對土層底部巖性進(jìn)行了判別。將研究區(qū)覆蓋層底部土層性質(zhì)大致分為為中細(xì)砂、粉細(xì)砂和砂粘土3種類型：①Ⅰ級區(qū)：中細(xì)砂區(qū)域。該區(qū)域分兩處，見圖5中藍(lán)紫色區(qū)域，一處位于北東部;一處位于中西部。該區(qū)域覆蓋層底部土層粘結(jié)力較差，較易形成深部塌陷隱患。②II級區(qū)：粉細(xì)砂區(qū)域。見圖5中天藍(lán)色區(qū)域，位于Ⅰ級區(qū)周邊。該區(qū)域土層粒級較小，較Ⅰ級區(qū)穩(wěn)定。③III級區(qū)：砂粘土區(qū)域。見圖5中淺紫色區(qū)域。該區(qū)域粘結(jié)性和膨脹性較強(qiáng)，不利于地下水侵蝕。

2.4 地下水動(dòng)力條件

巖溶地下水具有搬運(yùn)、遷移及其溶解碎屑物質(zhì)的能力，其能力大小主要由水流速度、水力坡度以及水流量的大小來決定（賀可強(qiáng)等，2005）。據(jù)以往資料，研究區(qū)存在3個(gè)巖溶裂隙含水層組（炒米店組含水巖組、昌平組與景兒峪組含水巖組和鐵嶺組及霧迷山組含水巖組）、兩個(gè)儲水構(gòu)造（通州向斜儲水構(gòu)造、張家灣背斜北西翼儲水構(gòu)造）。研究區(qū)中西部區(qū)域?yàn)槎嘀貥?gòu)造復(fù)合區(qū)，根據(jù)已有資料分析，先后有多期構(gòu)造形跡。北東--南西向的向斜儲水構(gòu)造中有后期褶皺疊加在其中，部分炒米店組已被風(fēng)化剝蝕，部分區(qū)域昌平組與景兒峪組直接與第四系接觸（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，1998）。因此，該區(qū)受復(fù)合構(gòu)造影響，巖溶裂隙發(fā)育，賦存豐富的地下水資源。

地下水動(dòng)力條件對巖溶塌陷的發(fā)育有重要影響。地下水動(dòng)力條件除受基礎(chǔ)地質(zhì)條件的影響外，還與地下水開采等人類活動(dòng)有密切關(guān)系。地下水水位上升與下降的速度對塌陷產(chǎn)生著重要的影響。在天然狀態(tài)下，地下水緩慢升降，一般情況下不易引發(fā)塌陷。地下水的快速上升或下降產(chǎn)生的水力作用遠(yuǎn)大于緩慢升降時(shí)產(chǎn)生的水力作用，因此地下水的快速上升或下降導(dǎo)致致塌力相對增大。因此，可以通過收集水位監(jiān)測資料，特別是深孔承壓水位監(jiān)測資料來分析水動(dòng)力條件的變化。圖6為研究區(qū)2014年6月與2015年6月之間承壓水水位變幅圖，圖中負(fù)值代表水位降低，正值代表水位回升。中東部和中南部水位變幅較大，見圖6中深藍(lán)色區(qū)域，下降3m以上。根據(jù)以上分析可知，地下水水位升降速度越快，塌陷頻率越高，故這兩個(gè)區(qū)域需加以考慮。

3 深部巖溶塌陷危險(xiǎn)性綜合評價(jià)

層次分析法是以模糊聚類分析和模式識別為理論基礎(chǔ)建立的，是一種綜合評價(jià)模型的方法，可用于解決具有相互聯(lián)系、相互制約的多因素復(fù)雜問題。由于巖溶是個(gè)非常復(fù)雜的綜合體，具有明顯的隨機(jī)性和模糊性，巖溶塌陷危險(xiǎn)性評價(jià)是一個(gè)典型的定性與定量相結(jié)合的問題，綜合運(yùn)用層次分析法（AHP）和模糊識別理論是評價(jià)巖溶塌陷危險(xiǎn)性的一個(gè)重要手段（曾玉瑩等，2007;姚春梅，2008）。由以往資料和本次綜合物探成果資料分析可知，深部巖溶塌陷的控制性因素包括兩個(gè)方面，地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件。本次將地質(zhì)條件概化為巖溶發(fā)育程度、覆蓋層厚度和底部土體性質(zhì)、斷裂構(gòu)造位置。水文地質(zhì)條件僅考慮承壓水水位變幅。以上述4個(gè)條件、5個(gè)因子作為危險(xiǎn)性評價(jià)因子，構(gòu)造巖溶塌陷危險(xiǎn)性評價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型。

3.1 評價(jià)因子分級

深部巖溶塌陷危險(xiǎn)性評價(jià)因子的調(diào)查和分級，主要從以下角度加以考慮：

（1）碳酸鹽巖的存在是發(fā)生巖溶塌陷的物質(zhì)基礎(chǔ)，故巖溶塌陷危險(xiǎn)性評價(jià)首先要考慮碳酸鹽巖分布范圍及其破碎程度。

（2）巖溶塌陷一般僅發(fā)生在覆蓋層厚度小于50m且?guī)r溶較為發(fā)育的地區(qū)。覆蓋層厚度大時(shí)地下水對土體的潛蝕作用弱，不利于形成有破壞性的深部巖溶塌陷。但如果覆蓋層底部土層粒級類型為中、粗砂，則可能造成地下水活動(dòng)相對強(qiáng)烈，可能形成一定巖溶發(fā)育的條件。故本次評價(jià)綜合考慮了覆蓋層厚度和底部土層結(jié)構(gòu)。

（3）斷裂構(gòu)造發(fā)育地區(qū)受應(yīng)力作用影響巖石破碎，易于匯集地下水。水與巖層中的碳酸鹽巖反應(yīng)，形成巖溶裂隙。如南苑-通縣斷裂與張家灣斷裂交匯于通州老城區(qū)東北部的龍旺莊附近，該區(qū)覆蓋層下伏基巖為寒武系灰?guī)r，且歷史有過深部巖溶塌陷的案例。故在深部巖溶勘查中，斷裂構(gòu)造是重點(diǎn)勘查對象。

（4）地下水上升與下降的速度也是巖溶塌陷的重要影響因素之一，水位升降速度越快，塌陷頻率越高。年變幅大于3m的區(qū)域應(yīng)引起注意。

除上述地質(zhì)及水文地質(zhì)因素外，還應(yīng)考慮人類活動(dòng)的擾動(dòng)影響。如深部樁基工程、地?zé)峋碧降?，人為擾動(dòng)越大，巖溶塌陷發(fā)生的可能性越大。同時(shí)，由于巖溶塌陷具有重復(fù)性的特點(diǎn)，已發(fā)生塌陷的地區(qū)很有可能繼續(xù)發(fā)生塌陷，故在評價(jià)時(shí)考慮已發(fā)生巖溶塌陷點(diǎn)的分布。

通過以上分析，最終確定地層頂板破碎條件、第四系條件（厚度與底部土層性質(zhì)）、構(gòu)造條件（斷裂構(gòu)造）、地下水動(dòng)力條件為研究區(qū)深部巖溶塌陷危險(xiǎn)性評價(jià)因子，從而構(gòu)造出評價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型，具體劃分參數(shù)見表1。

3.2 隸屬度矩陣的確定

根據(jù)巖溶塌陷條件及影響因素分析，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，利用 “1-9標(biāo)度”法，列出層次結(jié)構(gòu)中條件層和因子層的判斷矩陣（即深部巖溶塌陷的基本條件相對于深部巖溶塌陷評價(jià)目標(biāo)的相對重要性比較和針對各基本條件的相關(guān)因子之間相對重要性的比較）。分別計(jì)算條件層和因子層特征向量，歸一化后得到相對權(quán)重，再用條件層的相對權(quán)重乘以因子層的相對權(quán)重，得到評價(jià)因子的計(jì)算權(quán)重值。然后，分別選取幾個(gè)塌陷程度不同，但已明確的單元進(jìn)行反演，對個(gè)別矛盾的因子權(quán)重進(jìn)行調(diào)整，調(diào)試合理后的權(quán)重值作為最終權(quán)重。即：

基本條件層（第四系、斷裂構(gòu)造、巖溶破碎程度、地下水動(dòng)力條件）最終權(quán)重：

3.3 模糊綜合評判

本次基于模糊層次綜合評價(jià)法，利用Arcgis空間分析功能，以1km×1km的正方形網(wǎng)格作為評價(jià)單元，通過編制程序，逐單元確定模糊評價(jià)集。評價(jià)區(qū)共有470個(gè)單元，評判結(jié)果存到各預(yù)測單元的屬性庫中，把相同隸屬度的單元?jiǎng)澐譃橥患墑e。根據(jù)各單元評判的結(jié)果，進(jìn)行整體危險(xiǎn)性分區(qū)評價(jià)（圖7）。

（1）I級防控區(qū)：在人類深部工程（>200m）活動(dòng)影響下，若不采取防控措施，存在較大巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)。包括I-1、I-2和I-3區(qū)，見圖7中暗紫色區(qū)域，其中I-1區(qū)位于研究區(qū)中北部，面積約1.6km2;I-2區(qū)位于TJ-1井附近，面積約8.3km2;I-3區(qū)位于探采-2井附近，面積約10.5km2，總面積約20.4km2。

將I-1、I-2和I-3區(qū)劃為I級防控區(qū)，除綜合評價(jià)結(jié)果外，還因?yàn)椋何挥贗-2區(qū)的TJ-1井曾在施工過程中發(fā)生嚴(yán)重的鉆孔塌陷掩埋事件;位于I-3區(qū)的探采-2井在薊縣系出現(xiàn)漏失現(xiàn)象，對該鉆孔進(jìn)行雙側(cè)向聲波時(shí)差、電阻率等測井測試，發(fā)現(xiàn)該處薊縣系白云巖裂隙發(fā)育，有明顯漏失。

對于I級防控區(qū)在地下水開采、深部樁基工程、地?zé)峋碧降热祟惢顒?dòng)擾動(dòng)下，較可能發(fā)生巖溶塌陷。故該區(qū)在施工過程中，需提前做好規(guī)劃，并做好地下水位監(jiān)測及下管固孔等工程防控措施。

（2）II級防控區(qū)：在人類深部工程（穿透覆蓋層厚度）活動(dòng)影響下，若不采取防控措施，可能存在巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)，包括II-1、II-2、II-3和II-4區(qū)，見圖7中藍(lán)綠色區(qū)域。

II級防控區(qū)在自然條件下可不考慮巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害，但在深部工程建設(shè)或人類活動(dòng)，如深部鉆井施工、連續(xù)大流量抽取巖溶水、造成地下水位強(qiáng)烈波動(dòng)時(shí)，可能導(dǎo)致深部巖溶塌陷。故當(dāng)工程建設(shè)或人類活動(dòng)穿透覆蓋層底界時(shí)，需要做好預(yù)防控制工作。

（3）穩(wěn)定區(qū)（III級）：將東南角碳酸鹽巖頂板埋深大（約2000～3500m）的部分及青白口系分布區(qū)劃為穩(wěn)定區(qū)，即III級，見圖7中淺藍(lán)色區(qū)域，該區(qū)幾乎沒有發(fā)生巖溶塌陷的可能。

4 結(jié)論

（1）梳理并定量研究了影響深部巖溶塌陷危險(xiǎn)性的五大主控因子，分別是碳酸鹽巖地層巖溶發(fā)育程度、斷裂構(gòu)造位置、覆蓋層厚度、覆蓋層底部土層巖性和地下水動(dòng)力條件（水位變幅）。

（2）在綜合調(diào)查分析主控因子的基礎(chǔ)上，采用模糊綜合評價(jià)法，對研究區(qū)深部巖溶塌陷危險(xiǎn)性進(jìn)行了定量評價(jià)，針對不同的危險(xiǎn)性確定了工程防控級別（Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級），提出了有針對性的防控措施。

（3）針對深部巖溶塌陷危險(xiǎn)性的調(diào)查與評價(jià)，目前國內(nèi)還沒有成熟的方法和標(biāo)準(zhǔn)。本次是利用綜合地球物理方法，通過調(diào)查深部巖溶塌陷主控因子，評估深部巖溶塌陷的危險(xiǎn)性，可為相似區(qū)類似工作的開展提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，1998. 北京市通州區(qū)龍旺莊隱伏灰?guī)r應(yīng)急水源地供水水文地質(zhì)勘探報(bào)告[R].

北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院，2007. 北京市多參數(shù)立體地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告[R].

程星，2002. 巖溶塌陷機(jī)理及其預(yù)測與評價(jià)研究[D]. 成都理工大學(xué).

餌磊，劉斌，楊健，2000. 深埋巖溶塌陷機(jī)制與鞍山巖溶塌陷地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，8 （S1）： 74-78.

馮佐海，李曉峰，劉輝利，等，2000. 桂林市斷裂構(gòu)造對巖溶塌陷的控制作用[J]. 桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，20（4）： 344-349.

賀可強(qiáng)，王濱，杜汝霖，2005. 中國北方巖溶塌陷[M]. 北京： 地質(zhì)出版社.

呂曉儉，李宇，1999. 北京市通州區(qū)龍旺莊隱伏灰?guī)r水源地勘查與評價(jià)研究[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，（2）： 17-21.

李文科，張研，張寶民，等，2014. 川中震旦系——二疊系古巖溶塌陷體成因、特征及意義[J]. 石油勘探與開發(fā)，41（5）： 513-522.

李巧靈，雷曉東，李晨，2018. 抗干擾編碼電法在通州深部巖溶發(fā)育區(qū)地質(zhì)構(gòu)造探測中的應(yīng)用[J]. 工程勘察， （2）： 71-78.

石建省，1996. 唐山市活動(dòng)性斷裂與巖溶塌陷關(guān)系的空間分析. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，3（7）： 87-90.

鐘立勛，2001. 謹(jǐn)防京郊平原發(fā)生深層隱伏巖溶塌陷[J]. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，12（4）： 26-29.

曾玉瑩，鄭小戰(zhàn)，2007. 巖溶地面塌陷危險(xiǎn)性模糊評價(jià)方法. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，15（1）： 62-65.

姚春梅，2008. 巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)研究——以臨沂市城區(qū)巖溶塌陷為例[D]. 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）.