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摘要：本文以某市整个市区做为评价对象，在充分收集和利用前人资料的基础上，详细分析该市市区主要的环境工程地质问题，运用科学合理的方法对某区地质灾害形成条件及影响因数进行评价，为研究该区域地质环境保护提供依据。
关键词：地质灾害 ，形成条件 ，影响因素， 某市市区
Abstract: this paper based on the whole city as evaluation objects, in the full collection and use of predecessors' material, and on the basis of a detailed analysis of the city's major urban environmental engineering geological problems, use scientific and reasonable method of geological disasters and the forming condition good influence factor to evaluate, for research into the regional geological environment protection is provided.
Keywords: geological disasters, forming conditions, the influence factors, on the city
中图分类号： P5 文献标识码：A 文章编号：
1 前言
城市工程地质环境评价与灾害治理是一个多因素、多层次的复杂课题，在城市规划中如何科学合理利用、适应并改造工程地质环境条件是十分重要的。试验选取整个某市市区做为评价对象，在充分收集和利用前人资料的基础上，详细分析该市市区主要的环境工程地质问题，运用科学合理的方法对某区地质环境进行评价，为研究该区域地质环境保护提供依据。研究区地质灾害类型主要：岩溶地面塌陷、地震灾害、采空区塌陷、地下水开采引起的地面沉降。这里重点介绍岩溶、采空区塌陷。
2 岩溶塌陷形成的地质条件及影响因素
岩溶塌陷的发生取决于岩溶发育程度、水的作用及第四系覆盖层的厚度。岩溶
的发育必须具有可溶性岩层，且具有溶解能力(含 CO2)和足够流量的水，地表水有下渗、地下水有流动途径的条件。
1）岩溶发育特征
岩溶的发育与岩性、构造、地形、气候、地表及地下水体具有密切关系。土质纯层厚、结晶颗粒粗大的岩石岩溶发育强烈且形态齐全、规模较大；在节理裂隙的交叉处或密集带、断裂破碎带，褶皱轴部，单斜岩层的顺层面、不对称褶皱陡的一翼，产状倾斜或陡倾的岩层，沿可溶岩与非可溶岩的接触部位岩溶发育强烈；在地壳强烈上升区岩溶以垂直发育为主，地壳相对稳定区以水平发育为主，地壳下降区既有水平发育又有垂直发育，岩溶较为复杂；地形陡峻、岩石裸露的斜坡上岩溶多呈溶沟、溶槽、石芽等地表形态，地形平缓岩溶多以漏斗、落水洞、竖井、塌陷洼地、溶洞等形态为主；层面反向水体或与水体斜交时岩溶易于发育；大气降水丰富、气候潮湿、地下水能得到充分补给，水的来源充沛岩溶易发育。
本区断裂带、褶皱轴部及倾伏端的中奥陶统、蓟县系的碳酸盐岩，岩溶发育程度强，钻孔线溶率大于20%，岩溶塌陷点占75%。在断裂带附近下寒武统府君山组和中寒武统、下奥陶统碳酸盐岩，岩溶发育程度中等，钻孔线岩溶率10%~20%；而在远离构造带的上、下寒武统、蓟县系和青白口系碳酸盐岩，岩溶发育程度较弱，钻孔线岩溶率小于10%，岩溶塌陷点占5%。
2）覆盖层特征
当岩溶发育地层上覆有适当的土体，其下有排泄、储存冲蚀物的通道和空间，地表水向下渗透或地下水位在岩、土交界附近作频繁升降运动，由于土层的潜蚀作用，产生土洞，土洞继续发展，致使地面塌陷。第四系松散层是现代岩溶塌陷的主要覆盖层市区西侧的陡河断裂为一高角度正断层，第四系厚度大于300m；而南东侧的唐山断裂以东，第四系厚度大于100m；这两条断裂带之间基岩凸起上，第四系厚度大于70m，即是岩溶塌陷分布区，向南第四系逐渐增厚，属非岩溶塌陷区。通过浅震和钻探查清岩溶塌陷多发育在第四系厚15.50m 的地带。究其原因，小于 15m地带即使有土洞形成，其厚度可满足应力拱高度的需要抗塌陷性较强。
3）地下水动力条件及对岩溶塌陷的影响
地下水的活动是岩溶塌陷形成过程中重要的动力因素，它的强弱变化取决于地下水波动变幅和速度、水力坡度、水流速度。区内岩溶塌陷多发生在岩溶水强径流带、降落漏斗影响范围内、双层含水介质分布地段和地下水位在基岩面附近波动地带。
地下水活动对塌陷产生的作用主要是渗透侵蚀作用。渗透水在土层运动中，使土粒发生位移并不断被带走，破坏土体结构强度，形成土洞从而引起地面变形，双层水位差作用下，孔隙水越流下渗，产生强烈渗透潜蚀作用导致塌陷。特别是岩溶水位在基岩面上下波动时，水平和垂直渗透潜蚀作用最为强烈，渗透潜蚀作用与地下水位降速有关，降速越大，渗透潜蚀作用越强。
（1）降雨
降雨可湿润、饱和岩土，增加土体容重，软化土体，降低其强度，同时可造成地下水水位波动，促进渗透作用的产生和发展。
（2）地表水人渗及管道渗漏
该市中心区北、东、西三面地势较高，中部、南部低，为汇水地貌，有利于雨水汇聚，中心区的塌陷多发生在这些地带。市区地下管道由于断裂活动的影响和其它原因造成破裂而导致渗漏，有些地带管道反复破裂。地表水渗入和管道渗漏对塌陷的作用与降雨大体相同。
（3）地震
岩土体在地震波的作用下产生砂土液化，向地表喷水冒砂或向地下溶洞流失导致塌陷。地震给岩土体一种动力，扰动覆盖层的结构，产生裂隙，使排列有序的地层发生破裂和错动，降低防塌性能。在地震波作用下，使地下水动力条件发生巨变，水位跌荡起伏，使潜蚀作用增强。
（4）荷载及机械振动
随着城建的发展，地面建筑不断出现，地面荷载剧增，通过应力传递压穿洞顶也会引起塌陷。车辆行驶发出的机械振动也是一种影响因素。
（5）震动冲击加荷效应
当覆盖土层中有埋藏较浅的松散保水的粉细砂，轻亚粘土层或其它碎屑物质时。可在震动作用下产生液化，向下伏洞隙流失而导致塌陷。除主要见于发生强烈构造地震的覆盖岩溶区，人工爆破、井下突水震动、塌陷地震等都有可能引起此效应。
3 采空区塌陷形成的地质条件及影响因素
采空区塌陷灾害主要影响因素有两点：一是自然因素，二是人为因素。塌陷产生的原因主要是人为开采造成地下形成采空空间。因此，人为因素是主导因素，是内因。当人为开采形成采空空间后，在自然力作用下产生沉降变形，形成塌陷，反馈给地面，造成环境破坏，所以自然因素是非主导因素，是外因。
1）自然因素
岩层与地表移动过程受地质采矿条件下综合影响，采矿条件多种多样，地质条件更是極其复杂，一些地质情况在目前技术条件下尚难以准确查明，因而很难掌握这些地质条件下对岩层与地表移动过程的影响关系。人们通过长期的生产实践和科学试验，已初步掌握了由于地下开采所引起的岩层与地表移动规律，包括岩层及地表移动与地质采矿条件之间的依赖关系。总体来说，影响岩层及地表移动过程的主要地质采矿因素有以下几方面：覆岩物理力学性质、岩层结构特征；煤系地层倾角；采煤方法及顶板管理方法，开采深度及开采厚度；采空区尺寸；重复采动状况；断层；水文地质条件；地形条件。
2）人为因素
人类采矿活动对地质环境中的岩土体环境的作用和地下水环境的作用是相互关联的：一方面由于采矿活动的实施，改变了岩土体环境内部的应力场分布，从而影响岩土体的结构，引起赋存于岩土体中地下水性态和地下水力学特征的改变；另一方面由于采矿活动所形成的采矿井巷的出现，改变了区内地下水系统的补径排条件，形成采矿活动干扰下的地下水渗流场，地下水对岩体的力学作用的强度、作用的范围以及作用的形式亦发生改变，最终影响岩体的稳定性。而这些在人类采矿活动作用下改变的地质环境因素反过来又将作用于工程体之上，影响工程的安全和使用效益。因而采矿活动与地下水环境之间存在着这种相互作用关系，一方面，采矿活动改变着水的补给、径流、排泄条件；另一方面，水环境也会对采矿活动产生响应，影响采矿活动的进行。煤矿地下开采与地下水环境的互馈作用主要表现在：采煤对开采区域范围内的水文地质环境产生极为明显的不可逆作用，从而严重破坏地下水资源的自然赋存条件。一方面，煤层往往与地下含水层相邻，采煤时会疏干地下水，这不仅影响了地下水资源的数量和质量，而且破坏了水的动态平衡和生态环境，造成一系列不良后果。另一方面，地下水对采矿作业也有很大的威胁，矿井突水事故时有发生。矿井突水是因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而突然产生的出水事故。突水危害以其突然和出水量大的特点，常常影响生产或淹井甚至造成矿区报废，使采煤和矿井安全受到严重威胁，给经济和资源利用造成巨大损失。
4 结语
综上所述，本文对该市市区的地质灾害形成条件及致灾主要因素展开了初步讨论，实际上，工程治理方法的选择很大程度上不仅要结合工程治理方法的特点、适用性，还要取决于场地条件、技术可行性及经济合理性，相关研究尚待深入。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：地质灾害 ，形成条件 ，影响因素， 某市市区
Abstract: this paper based on the whole city as evaluation objects, in the full collection and use of predecessors' material, and on the basis of a detailed analysis of the city's major urban environmental engineering geological problems, use scientific and reasonable method of geological disasters and the forming condition good influence factor to evaluate, for research into the regional geological environment protection is provided.
Keywords: geological disasters, forming conditions, the influence factors, on the city
中图分类号： P5 文献标识码：A 文章编号：
1 前言
城市工程地质环境评价与灾害治理是一个多因素、多层次的复杂课题，在城市规划中如何科学合理利用、适应并改造工程地质环境条件是十分重要的。试验选取整个某市市区做为评价对象，在充分收集和利用前人资料的基础上，详细分析该市市区主要的环境工程地质问题，运用科学合理的方法对某区地质环境进行评价，为研究该区域地质环境保护提供依据。研究区地质灾害类型主要：岩溶地面塌陷、地震灾害、采空区塌陷、地下水开采引起的地面沉降。这里重点介绍岩溶、采空区塌陷。
2 岩溶塌陷形成的地质条件及影响因素
岩溶塌陷的发生取决于岩溶发育程度、水的作用及第四系覆盖层的厚度。岩溶
的发育必须具有可溶性岩层，且具有溶解能力(含 CO2)和足够流量的水，地表水有下渗、地下水有流动途径的条件。
1）岩溶发育特征
岩溶的发育与岩性、构造、地形、气候、地表及地下水体具有密切关系。土质纯层厚、结晶颗粒粗大的岩石岩溶发育强烈且形态齐全、规模较大；在节理裂隙的交叉处或密集带、断裂破碎带，褶皱轴部，单斜岩层的顺层面、不对称褶皱陡的一翼，产状倾斜或陡倾的岩层，沿可溶岩与非可溶岩的接触部位岩溶发育强烈；在地壳强烈上升区岩溶以垂直发育为主，地壳相对稳定区以水平发育为主，地壳下降区既有水平发育又有垂直发育，岩溶较为复杂；地形陡峻、岩石裸露的斜坡上岩溶多呈溶沟、溶槽、石芽等地表形态，地形平缓岩溶多以漏斗、落水洞、竖井、塌陷洼地、溶洞等形态为主；层面反向水体或与水体斜交时岩溶易于发育；大气降水丰富、气候潮湿、地下水能得到充分补给，水的来源充沛岩溶易发育。
本区断裂带、褶皱轴部及倾伏端的中奥陶统、蓟县系的碳酸盐岩，岩溶发育程度强，钻孔线溶率大于20%，岩溶塌陷点占75%。在断裂带附近下寒武统府君山组和中寒武统、下奥陶统碳酸盐岩，岩溶发育程度中等，钻孔线岩溶率10%~20%；而在远离构造带的上、下寒武统、蓟县系和青白口系碳酸盐岩，岩溶发育程度较弱，钻孔线岩溶率小于10%，岩溶塌陷点占5%。
2）覆盖层特征
当岩溶发育地层上覆有适当的土体，其下有排泄、储存冲蚀物的通道和空间，地表水向下渗透或地下水位在岩、土交界附近作频繁升降运动，由于土层的潜蚀作用，产生土洞，土洞继续发展，致使地面塌陷。第四系松散层是现代岩溶塌陷的主要覆盖层市区西侧的陡河断裂为一高角度正断层，第四系厚度大于300m；而南东侧的唐山断裂以东，第四系厚度大于100m；这两条断裂带之间基岩凸起上，第四系厚度大于70m，即是岩溶塌陷分布区，向南第四系逐渐增厚，属非岩溶塌陷区。通过浅震和钻探查清岩溶塌陷多发育在第四系厚15.50m 的地带。究其原因，小于 15m地带即使有土洞形成，其厚度可满足应力拱高度的需要抗塌陷性较强。
3）地下水动力条件及对岩溶塌陷的影响
地下水的活动是岩溶塌陷形成过程中重要的动力因素，它的强弱变化取决于地下水波动变幅和速度、水力坡度、水流速度。区内岩溶塌陷多发生在岩溶水强径流带、降落漏斗影响范围内、双层含水介质分布地段和地下水位在基岩面附近波动地带。
地下水活动对塌陷产生的作用主要是渗透侵蚀作用。渗透水在土层运动中，使土粒发生位移并不断被带走，破坏土体结构强度，形成土洞从而引起地面变形，双层水位差作用下，孔隙水越流下渗，产生强烈渗透潜蚀作用导致塌陷。特别是岩溶水位在基岩面上下波动时，水平和垂直渗透潜蚀作用最为强烈，渗透潜蚀作用与地下水位降速有关，降速越大，渗透潜蚀作用越强。
（1）降雨
降雨可湿润、饱和岩土，增加土体容重，软化土体，降低其强度，同时可造成地下水水位波动，促进渗透作用的产生和发展。
（2）地表水人渗及管道渗漏
该市中心区北、东、西三面地势较高，中部、南部低，为汇水地貌，有利于雨水汇聚，中心区的塌陷多发生在这些地带。市区地下管道由于断裂活动的影响和其它原因造成破裂而导致渗漏，有些地带管道反复破裂。地表水渗入和管道渗漏对塌陷的作用与降雨大体相同。
（3）地震
岩土体在地震波的作用下产生砂土液化，向地表喷水冒砂或向地下溶洞流失导致塌陷。地震给岩土体一种动力，扰动覆盖层的结构，产生裂隙，使排列有序的地层发生破裂和错动，降低防塌性能。在地震波作用下，使地下水动力条件发生巨变，水位跌荡起伏，使潜蚀作用增强。
（4）荷载及机械振动
随着城建的发展，地面建筑不断出现，地面荷载剧增，通过应力传递压穿洞顶也会引起塌陷。车辆行驶发出的机械振动也是一种影响因素。
（5）震动冲击加荷效应
当覆盖土层中有埋藏较浅的松散保水的粉细砂，轻亚粘土层或其它碎屑物质时。可在震动作用下产生液化，向下伏洞隙流失而导致塌陷。除主要见于发生强烈构造地震的覆盖岩溶区，人工爆破、井下突水震动、塌陷地震等都有可能引起此效应。
3 采空区塌陷形成的地质条件及影响因素
采空区塌陷灾害主要影响因素有两点：一是自然因素，二是人为因素。塌陷产生的原因主要是人为开采造成地下形成采空空间。因此，人为因素是主导因素，是内因。当人为开采形成采空空间后，在自然力作用下产生沉降变形，形成塌陷，反馈给地面，造成环境破坏，所以自然因素是非主导因素，是外因。
1）自然因素
岩层与地表移动过程受地质采矿条件下综合影响，采矿条件多种多样，地质条件更是極其复杂，一些地质情况在目前技术条件下尚难以准确查明，因而很难掌握这些地质条件下对岩层与地表移动过程的影响关系。人们通过长期的生产实践和科学试验，已初步掌握了由于地下开采所引起的岩层与地表移动规律，包括岩层及地表移动与地质采矿条件之间的依赖关系。总体来说，影响岩层及地表移动过程的主要地质采矿因素有以下几方面：覆岩物理力学性质、岩层结构特征；煤系地层倾角；采煤方法及顶板管理方法，开采深度及开采厚度；采空区尺寸；重复采动状况；断层；水文地质条件；地形条件。
2）人为因素
人类采矿活动对地质环境中的岩土体环境的作用和地下水环境的作用是相互关联的：一方面由于采矿活动的实施，改变了岩土体环境内部的应力场分布，从而影响岩土体的结构，引起赋存于岩土体中地下水性态和地下水力学特征的改变；另一方面由于采矿活动所形成的采矿井巷的出现，改变了区内地下水系统的补径排条件，形成采矿活动干扰下的地下水渗流场，地下水对岩体的力学作用的强度、作用的范围以及作用的形式亦发生改变，最终影响岩体的稳定性。而这些在人类采矿活动作用下改变的地质环境因素反过来又将作用于工程体之上，影响工程的安全和使用效益。因而采矿活动与地下水环境之间存在着这种相互作用关系，一方面，采矿活动改变着水的补给、径流、排泄条件；另一方面，水环境也会对采矿活动产生响应，影响采矿活动的进行。煤矿地下开采与地下水环境的互馈作用主要表现在：采煤对开采区域范围内的水文地质环境产生极为明显的不可逆作用，从而严重破坏地下水资源的自然赋存条件。一方面，煤层往往与地下含水层相邻，采煤时会疏干地下水，这不仅影响了地下水资源的数量和质量，而且破坏了水的动态平衡和生态环境，造成一系列不良后果。另一方面，地下水对采矿作业也有很大的威胁，矿井突水事故时有发生。矿井突水是因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而突然产生的出水事故。突水危害以其突然和出水量大的特点，常常影响生产或淹井甚至造成矿区报废，使采煤和矿井安全受到严重威胁，给经济和资源利用造成巨大损失。
4 结语
综上所述，本文对该市市区的地质灾害形成条件及致灾主要因素展开了初步讨论，实际上，工程治理方法的选择很大程度上不仅要结合工程治理方法的特点、适用性，还要取决于场地条件、技术可行性及经济合理性，相关研究尚待深入。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。