為什麽會地面塌陷？
地面塌陷是指地表巖、土體在自然或人為因素作用下向下陷落,並在地面形成塌陷坑(洞)的壹種地質現象。當這種現象發生在有人類活動的地區時,便可能成為壹種地質災害,特別是巖溶塌陷。
二、地面塌陷能造成哪些危害
我國已有許多城市發生了巖溶地面塌陷災害。塌陷使大量的建築物變形、倒塌,道路坍陷,田地毀壞,水井幹枯或報廢,風景點破壞等,給城市的生產建設和人民生活造成了很大損失。據不完全統計,我國巖溶地面塌陷災害較為嚴重的城市:遼寧的大連,河北的秦皇島、唐山,山東的濟南、泰安、淄博、棗莊,湖北的武漢、黃石、鹹寧,湖南的懷化、婁底、黔城、湘潭、郴州,江蘇的南京,浙江的杭州,江西的九江、宜春、上高,雲南的昆明,貴州的貴陽、水城、安順、遵義、六盤水、清鎮,廣西的桂林、柳州、玉林,廣東的廣州、肇慶等數十個城市。其中破壞強烈、影響較大的有大連、秦皇島、泰安、武漢、桂林、水城、昆明等,並以貴州水城的地面塌陷最為典型和強烈。水城(屬六盤水市)因水鋼水源地中16口水井大量的抽采地下水,在約5平方千米的範圍內產生塌陷坑1023個,導致89座房屋開裂或倒塌,道路坍裂,423畝農田毀壞,電桿倒塌,壹度引起全城停電,直接賠償和經濟損失達260余萬元,局部地段因汙水灌入造成地下水水質汙染和生態環境惡化。另外,雲南昆明市中心的翠湖塌陷,使歷史悠久的風景點——翠湖湖水幹枯,亭臺倒塌,橋梁破壞,名泉九龍池變成了落水洞,花枝雕謝,湖無翠意。
在地下礦產開采中,由於礦坑的強疏排水及礦坑的突水、湧水等,使許多礦區產生了巖溶地面塌陷,從而造成建築物開裂倒塌,農田毀壞,道路中斷,采礦滯產,甚至停產,礦井報廢等,其經濟損失和社會影響巨大。據不完全統計,我國礦區巖溶地面塌陷的直接經濟損失已達4000萬~5000萬元以上。根據初步調查資料,目前我國已產生了巖溶地面塌陷災害的大型礦區:湖南的恩口煤礦、鬥笠山煤礦、橋頭河煤礦、煤炭壩煤礦、水口山鉛-鋅礦,湖北的大冶銅錄山銅礦、大冶葉花香銅礦、大冶大廣山鐵礦、宜都松宜煤礦,江西豐域雲莊煤礦、樂平花亭錳礦、樂平橋頭丘煤礦、樂平鳴山煤礦,廣西泅頂山鉛-鋅礦、西灣煤礦,廣東的石錄銅礦、凡口鉛-鋅礦、英德硫鐵礦、黑石崗黃鐵礦、陽春硫鐵礦,遼寧魏家石棉礦,山東萊蕪鐵礦業莊礦區、萊蕪顧家臺鐵礦,安徽銅陵新橋銅礦、淮南煤礦、銅官山礦,河北唐山開灤煤礦範各莊礦等數十個礦區。其中以恩口煤礦、水口山鉛-鋅礦、凡口鉛-鋅礦、泅頂山鉛-鋅礦和銅錄山銅礦等的巖溶地面塌陷最為典型和強烈。
巖溶地面塌陷也是鐵路的主要危害之壹。多年來,全國鐵路線及場站已發生重大塌陷約52處,累計中斷行車1680小時,部分工點治理費用已達上億元。在我國的主要幹線鐵路中,巖溶地面塌陷災害較為嚴重的有京廣線、貴昆線、浙贛線、津浦線、沈大線、渝達線等。塌陷造成車站建築物毀壞、路基沈陷、道路懸空、橋涵開裂倒塌、隧道施工受阻、鐵路斷道停車事故時有發生,甚至造成火車脫軌等。有些路段列車長期限速慢行,損失巨大。例如,京廣線南嶺隧道和大瑤山隧道的地面塌陷,造成已建鐵路下沈,運輸中斷,隧道施工受阻;貴昆線K413-K606路段的3次重大塌陷,先後造成2列貨車顛覆,中斷行車71小時,已投入的治理費用達1700萬元;津浦線上泰安車站的地面塌陷造成路基下沈、路軌架空,行車壹度中斷,整治費用達2000萬元以上;沈大線瓦房店市路段的地面塌陷造成列車停運8小時。
三、地面塌陷有哪些類型
1.巖溶塌陷
由於可溶巖(以碳酸巖為主,其次有石膏、巖鹽等)中存在的巖溶洞隙而產生的。在可溶巖上有松散土層覆蓋的覆蓋巖溶區,塌陷主要產生在土層中,稱為“土層塌陷”,其發育數量最多、分布最廣;當組成洞隙頂板的各類巖石較破碎時,也可發生頂板陷落的“基巖塌陷”。我國巖溶塌陷分布廣泛,除天津、上海、甘肅、寧夏以外的26個省(自治區、直轄市)中都有發生,其中以廣西、湖南、貴州、湖北、江西、廣東、雲南、四川、河北、遼寧等省(自治區)最為發育。據統計,全國巖溶塌陷總數達2841處,塌陷坑33192個,塌陷面積約332平方千米,造成年經濟損失達1.2億元以上。
2.非巖溶性塌陷
由於非巖溶洞穴產生的塌陷,如采空塌陷、黃土地區黃土陷穴引起的塌陷、玄武巖地區其通道頂板產生的塌陷等。後兩者分布較局限。采空塌陷指煤礦及金屬礦山的地下采空區頂板易落塌陷,在我國分布較廣泛,目前已見於除天津、上海、內蒙古、福建、海南、西藏以外的24個省(自治區、直轄市),其中黑龍江、山西、安徽、江蘇、山東等省發育較嚴重。據不完全統計,在全國21個省(自治區、直轄市)內,***發生采空塌陷182處以上,塌坑超過1592個,塌陷面積大於1150平方千米,年經濟損失達3.17億元。
在上述幾類塌陷中,巖溶塌陷分布最廣、數量最多、發生頻率高、誘發因素最多,且具有較強的隱蔽性和突發性特點,嚴重地威脅到人民群眾的生命財產安全。
巖溶塌陷的平面形態有圓形、橢圓形、長條形及不規則形等,主要與下伏巖溶洞隙的開口形狀及其上覆巖、土體的性質在平面上分布的均壹性有關。其剖面形態具有壇狀、井狀、漏鬥狀、碟狀及不規則狀等,主要與塌層的性質有關,黏性土層塌陷多呈壇狀或井狀,砂土層塌陷多具漏鬥狀,松散土層塌陷常呈碟狀,基巖塌陷剖面常呈不規則的梯狀。
巖溶塌陷的規模以個體塌陷坑的大小來表述,主要取決於巖溶發育程度、洞隙開口大小及其上覆蓋層厚度等因素。據統計,土層塌陷陷坑直徑壹般不超過30米,其中以小於5米的占大多數,達63%~71%,5~10米的占10%~20%,個別大的可達60~80米。塌陷坑可見深度絕大多數小於5米,占總數的84%~97%。基巖塌陷規模壹般較大,例如,四川省興文縣小巖灣塌陷,長650米,寬490米,深208米。
四、地面塌陷發生的原因
人類活動對地面塌陷的形成、發展產生了重要的作用。不合理的或強度過大的人類活動都有可能誘發或導致地面塌陷。現將對地面塌陷有重要影響的幾種人類活動及其作用簡述如下。
礦山地下采空。地下采礦活動造成壹定範圍的采空區,使上方巖體失去支撐,從而導致地面塌陷。這種人為活動是采礦區地面塌陷的主要原因。我國已有許多礦區發生了這類地面塌陷,產生了相當程度的危害。例如,山西省內8個主要礦務局所屬煤礦區的地面塌陷已影響到數百個村莊、數萬畝農田和十幾萬人的正常生產和生活。
地下工程中的排水疏幹與突水(突泥)作用。礦坑、隧道、人防及其他地下工程,由於排疏地下水或突水(突泥)作用,使地下水位快速降低,其上方的地表巖、土體平衡失調,在有地下空洞存在時,便產生塌陷。這類人為活動對巖溶地面塌陷所起的作用極大,由此所產生的巖溶地面塌陷的規模和強度最大,危害最重。我國許多礦區、鐵路隧道中的巖溶地面塌陷均由這類活動所致。
過量抽采地下水。對地下水的過量抽采,使地下水位降低,潛蝕作用加劇,巖體、土體平衡失調,在有地下洞隙存在時,也可產生地面塌陷。這種地面塌陷也多見於巖溶地區的塌陷中,並多發生在城市地區。
人工蓄水。這不僅在壹定範圍內使水體荷載增加,而且使地下水位上升,地下水的潛蝕、沖刷作用加強,從而引起地面塌陷。例如,廣西南丹八圩水庫引起的地面塌陷使庫水全部漏失。
人工加載。在有隱伏洞穴發育部位上方的人工加載,也會導致地面塌陷的產生。如武漢中南軋鋼廠料場的地面塌陷即由人工堆放荷載所致。
人工振動。爆破及車輛的振動作用也可使隱伏洞穴發育地區產生地面塌陷。例如,廣西貴縣吳良村因爆破產生的地面塌陷迫使全村遷移。
地表滲水。輸水管路滲漏或場地排水不暢造成地表水下滲或化學汙水下滲,也能引起地面塌陷。例如,廣西桂林第二造紙廠的地面塌陷即由該廠排放的化學汙水下滲所致。