【摘 要】
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可溶岩在我国分布十分广泛,覆盖面积达346.3×10^4km2,为国土面积的三分之一以上,有如此大面积的可溶岩发育,为岩溶塌陷的形成提供了必要的物质条件。近几年来,随着经济建设的不断深入,人类工程活动范围日渐剧增,导致岩溶塌陷事件的发生日益频繁,开展岩溶塌陷机理及防治技术研究是一项十分迫切的任务。本文以清镇市站街镇林歹村岩溶塌陷为例,通过收集地质资料及野外地质调查,完成研究区地质环境资料、水文地质
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可溶岩在我国分布十分广泛,覆盖面积达346.3×10^4km2,为国土面积的三分之一以上,有如此大面积的可溶岩发育,为岩溶塌陷的形成提供了必要的物质条件。近几年来,随着经济建设的不断深入,人类工程活动范围日渐剧增,导致岩溶塌陷事件的发生日益频繁,开展岩溶塌陷机理及防治技术研究是一项十分迫切的任务。本文以清镇市站街镇林歹村岩溶塌陷为例,通过收集地质资料及野外地质调查,完成研究区地质环境资料、水文地质资料及工程地质资料的收集,运用物探和钻探相结合的方式,对研究区岩溶发育规律及分布特征进行揭示,统计分析研究区内岩溶地面塌陷的分布特征及其规律,并对区内岩溶地面塌陷的成因机理进行了分析研究,最后完成研究区岩溶地面塌陷危险性评价。本文主要研究成果分述如下:(1)研究区属于覆盖型岩溶区,通过物探与钻探等调查手段,揭示了研究区岩溶发育的地层为二叠系茅口组(P2m)灰岩,可溶岩分布特征及岩溶发育分布规律,表明了研究区可溶岩分布特征对岩溶发育分布规律具有一定的控制作用,经过钻孔验证,对于可溶岩埋深较浅的区域地下隐伏溶洞密集分布,钻孔见洞率为70%;对于可溶岩埋深较深的区域,地下隐伏溶洞呈散点分布,且发育规模较小。(2)通过对研究区岩溶分布特征及发育规律进行分析研究,得出影响岩溶发育的四个因素,分别为地层岩性、地质构造、地形地貌以及覆盖层厚度。研究区内主要为覆盖型可溶岩,并且受褶皱和断层等构造作用的影响,导致岩石节理发育,裂隙较多,增强了岩层的透水能力,使溶蚀作用反应强烈,地形地貌的作用主要是控制水流方向和水流速度,从而影响岩溶发育的程度及规模,根据上覆土层的厚度以及性质结构的不同,导致其渗透性能不同,如果遇到厚度较大或渗透性较差的覆盖层,则下部岩溶发育较差。(3)通过对研究区岩溶塌陷现场调查,对研究区内岩溶塌陷点的分布特征及规律进行归纳总结,结果表明:研究区致塌模式为主要两种,第一种是远离萨拉河,主要受到真空吸蚀作用发生的塌陷,地下水下降后,一方面土体失去浮托力,另一方面形成的真空负压力对覆盖层土体有真空吸蚀作用,易导致塌陷的发生;第二种是位于萨拉河两岸,主要受到潜蚀作用和真空吸蚀作用引发的塌陷,在地下水往复升降的过程中,一方面覆盖层土体会受到河流水侧向渗透力的作用,另一方面土体既失去了浮托力又要受到真空吸蚀的作用,易引发塌陷。(4)通过收集研究区水文地质资料以及野外双环渗透试验,获取相关水文地质参数,构建地下水数值模拟模型,运用MODFLOW对研究区地下水动态进行模拟分析,得到地下水流场变化及地下水降深分布情况,对塌陷点TX18的地下水位变化情况结合FLAC 3D数值模拟软件进行模拟,当下伏基岩发育有岩溶空洞时,覆盖层土体在地下水下降过程中应力应变的变化情况,可为预测岩溶塌陷影响范围提供依据。(5)根据研究区影响岩溶发育的主要因素,将影响研究区岩溶塌陷的因素分为岩溶发育条件、覆盖层条件和地下水条件三个一级指标,基岩岩性、岩溶发育程度、距断裂构造距离、覆盖层厚度、透水性质、地下水波动幅度、地下水埋深以及距抽水井距离等8个二级指标,运用层次分析法和模糊综合评判法对研究区岩溶地面塌陷危险性进行评价,通过Arc GIS得到危险性分区图,进而针对岩溶地面塌陷的致塌机理及分布特征,提出相应的防治措施。
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