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地面塌陷的后果有多严重?

2017.06.02 17:09 5139

地面塌陷,常常伴随人类工程活动出现。频繁的塌陷缘何而来?地面塌陷的后果有多严重?我们该如何在生产生活中减少、防范工程活动给地质环境带来的诸多扰动和伤害?

地面塌陷并不是城市建设中特有的产物,更是我国各个矿区常常面对的地质环境问题之一。无论是在城市还是农村,无论是工程建设还是矿山采矿,不可否认的是,地面塌陷都是人类工程活动的造成的危害之一。那地面塌陷的后果有多严重?一起随佰佰安全网来看看相关的地质灾害小知识。

地面塌陷指什么?

地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下,向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一种地质现象。当这种现象发生在有人类活动的地区时,便可能成为一种地质灾害。

根据《2015中国国土资源公报》发布的数据,2015年,全国共发生各类地质灾害8224起,其中地面塌陷278起。虽然与以往相比,地质灾害发生数量和造成的损失均有所减少。但这样与人民生命财产息息相关的地质环境问题,必须引起我们足够的重视。

地面塌陷的类型

根据造成地面塌陷的直接原因可把地面塌陷分为自然塌陷和人为塌陷两类:

1、人为塌陷

其中人为塌陷又可进一步分为抽水塌陷、排水塌陷、蓄水塌陷、渗水塌陷、振动塌陷、荷载塌陷、岩溶塌陷、采矿塌陷等。在各类塌陷中,以发生在碳酸盐岩发育区的岩溶塌陷和矿区的采矿塌陷最为常见。

2、自然塌陷分为岩溶塌陷和非岩溶性塌陷

a、岩溶塌陷

由于可溶岩(以碳酸岩为主,其次有石膏、岩盐等)中存在的岩溶洞隙而产生的。在可溶岩上有松散土层覆盖的覆盖岩溶区,塌陷主要产生在土层中,称为“土层塌陷”,其发育数量最多、分布最广;当组成洞隙顶板的各类岩石较破碎时,也可发生顶板陷落的“基岩塌陷”。

我国岩溶塌陷分布广泛,除天津、上海、甘肃、宁夏、以外的26个省(区)中都有发生,其中以广西、湖南、贵州、湖北、江西、广东、云南、四川、河北、辽宁等省(区)最为发育。据统计,全国岩溶塌陷总数达2841处,塌陷坑33192个,塌陷面积约332平方公里,造成年经济损失达1.2亿元以上。

b、非岩溶性塌陷

由于非岩溶洞穴产生的塌陷,如采空塌陷,黄土地区黄土陷穴引起的塌陷,玄武岩地区其通道顶板产生的塌陷等。后两者分布较局限。采空塌陷指煤矿及金属矿山的地下采空区顶板易落塌陷,在我国分布较广泛,已见于除天津、上海、内蒙、福建、海南、西藏以外的24个省区(包括台湾省),其中黑龙江、山西、安徽、江苏、山东等省发育较产重,据不完全统计,在全国21个省区内,共发生采空塌陷182处以上,塌坑超过1592个,塌陷面积大于1150平方公里,年经济损失达3.17亿元。

在上述几类塌陷中,岩溶塌陷分布最广、数量最多、发生频率高、诱发因素最多,且具有较强的隐蔽性和突发性特点,严地威胁到人民群众的生命财产安全,因此在此着重论述。

地面突然塌陷的原因

岩溶塌陷

自然岩溶塌陷的成因包括暴雨、洪水、重力、地震等,人为岩溶塌陷中,成因以坑道排水或突水,抽取岩溶地下水、水库畜引水为主,共占人为塌陷的92%。其中,人为因素是诱发岩溶塌陷的主要原因。如在2011年统计的632处岩溶塌陷中,自然塌陷192处,占总数30.4%,成因不明的8处,占1.2%,人为因素诱发的432处,占68.4%;其中矿坑排水诱发的157处,占24.8%,生活用抽水诱发的187处,占29.6%。

据湖南省统计,人为因素诱发的岩溶塌陷占总数的86.6%,塌坑占总数的99.8%,而广西人为诱发岩溶塌陷也占总数的77.24%。从上述数字及实地调查看出,凡是矿区大强度排水及过量抽汲岩溶地下水的地区,都是岩溶地面塌陷发育强烈及损失惨重的地区,即二者之间是一种正相关关系。

人为因素诱发的岩溶塌陷特点是突然,点多,塌坑大小形状不一,小者不足1m2,大者达几百m2,且发育具有持续性、重复性,发育时间及分布范围也比较集中,因此造成的危害很大。

采空塌陷

矿山采空区地面塌陷,许多矿区均有发育,尤以北方煤田区最为严重。从成因上看,主要是由于盲目开采及滥采等不合理行为,加之爆破等一些震动因素,使得顶板较薄(最薄不足1m)之处极易塌陷。从全国看,采空塌陷与采矿量成直线关系。

黄土湿陷

重庆歌乐山200平方米地陷从成因上可分为自然和人为诱发的,它们造成的经济损失也相当严重,同时人为诱发的湿陷有逐渐增多的趋势。造成黄土湿陷原因主要有三种:

①黄土的力学性质从内部改变了黄土在浸水及外部荷载因素下,使剪应力超过抗剪强度,从而发生湿陷。

②黄土内部受浸水湿化作用下,使土壤自身摩擦力降低,外部扰动作用诱发湿陷。

③黄土内部结构发生崩解,使黄土颗粒间胶结强度弱化,颗粒间相对迁移,并伴随小颗粒进入大间隙。同时由于颗粒间胶结被水溶解,在外部扰动作用下强度已不堪平衡,造成土质结构损坏。

地面塌陷主要特征

1. 岩溶塌陷:岩溶塌陷的平面形态具有圆形、椭圆形、长条形及不规则形等,主要与下伏岩溶洞隙的开口形状及其上复岩、土体的性质在平面上分布的均一性有关。其剖面形态具有坛状、井状、漏斗状、碟状及不规则状等,主要与塌层的性质有关。粘性土层塌陷多呈坛状或井状,砂土层塌陷多具漏斗状,松散土层塌陷常呈碟状,基岩塌陷剖面常呈不规则的梯状。

2. 采空塌陷:一般较大,面积一般在几百米以上,大者如湖南杨梅山煤矿塌陷,长2km,宽1km,深12m,塌陷面积达几百万平方米。

3. 黄土湿陷:湿性黄土在干燥状态下可以承受一定荷重而变形不大。当浸水后,土粒间水膜增厚,水溶盐被溶解,土粒联结力显著减弱,从而引起土体结构破坏并产生湿陷。由于湿陷往往是突然发生的,所以常使建筑物突然发生沉陷,甚至导致建筑物破坏。

地面塌陷的后果有多严重?

地面塌陷的主要危害是破坏房屋、铁路、公路、矿山、水库、堤防等工程设施,造成房屋倒塌、道路中断、水库漏水、大坝和堤防陷落开裂等.此外,地面塌陷还破坏土地资源,使大量耕地被毁,一些城市和矿区环境恶化.

地面塌陷灾害程度除了与塌陷规模、数量密切相关外,主要取决于发生塌陷地区的社会经济条件,以发生在城市、矿区和交通干线附近的地面塌陷造成的破坏损失最严重,是监测和防治的重点。

地面塌陷预防措施

虽然地面塌陷具有随机、突发的特点,有些防不胜防,但它的发生是有其内在和外部原因的。我们完全可以针对塌陷的原因,事前采取一些必要的措施,以避免或减少灾害的损失。这些预防措施主要应该包括以下几方面:

1、采取措施减少地表水的下渗 经过对北京西山塌陷区部分塌陷发生年份的统计分析,我们发现50%左右的塌陷发生在雨季。门头沟区门城镇老空区发生的数十起塌陷事件,90%以上发生在居民的厨房,另外不足10%则与地下输水管线跑、冒、渗、漏有关。这足以说明水是塌陷发生不可忽视触发因素之一。

因此,首先,应注意雨季前疏通地表排水沟渠,降雨季节时刻提高警惕,加强防范意识,发现异常情况及时躲避;其次,加强地下输水管线的管理,发现问题及时解决;第三,做好地表和地下排水系统的防水工作,特别应加强居民厨房下水道的防水。2、合理采矿,预留保护煤柱 合理科学的采矿方案,可以防止或减少塌陷的发生,特别是小煤窑不能影响国矿的安全和开采规划。采矿单位应向地方规划部门提供采空区位置及有关资料,以便于工程建设单位根据采空区位置进行勘察设计工作。采煤时建筑物下预留保护柱,按等级确定保护带宽度。

3、加强采空区的地质工程勘察工作 地面塌陷的不断发生,另一方面原因是采空区上的工程勘察工作做的不够。由于地下空区情况不明,因此只能在塌陷事件突发后再去进行勘察,研究治理办法。我们应未雨绸缪,加强塌陷区地质工程勘察和资料收集分析工作。对勘察工作确定的重点塌陷危险区,应坚决采取搬迁措施。

4、防治结合,加强工程自身防护能力 在采空区进行工程建设时,应尽可能绕避最危险的地方。对不能绕避的塌陷区、采空区,根据实际情况采取压力灌浆等工程措施,对已坍塌的地区进行填堵、夯实,条件许可时还可采取直梁、拱梁、伐板等方法跨越塌陷坑。设计时加强建筑物的整体刚度和整体性,并加强工程本身的防护能力,如缩短变形缝、防渗漏等措施。

随着社会和科技的不断发展,人类活动将不可避免地扰动我们所生活的这颗星球的地质环境。为了托起大地不能承受之重,地质工作义不容辞,更任重道远。

( 责任编辑: 陈淼琪 )

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