巖溶塌陷的形成條件與動(dòng)力因素.doc

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1、巖溶塌陷的形成條件與動(dòng)力因素一、巖溶塌陷的形成條件巖溶塌陷發(fā)育的基本條件是：巖溶洞隙的存在，一定厚度的松散蓋層和水動(dòng)力條件易于改變的巖溶地下水。??(一)巖溶洞隙是巖溶塌陷產(chǎn)生的基礎(chǔ)。巖溶(國(guó)際通用術(shù)語(yǔ)Karst，譯名喀斯特)是指水對(duì)可溶性巖石(在我國(guó)以碳酸鹽巖為主，局部尚有硫酸鹽巖、鹵化物巖等，這里主要對(duì)前者進(jìn)行論述)進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用與特征(并包括水的機(jī)械侵蝕和崩塌使用以及物質(zhì)的攜出、轉(zhuǎn)移和再沉積)的綜合地質(zhì)作用，以及由此而產(chǎn)生的現(xiàn)象統(tǒng)稱(chēng)。巖溶作用的結(jié)果在可溶巖表面及其內(nèi)部形成各種巖溶現(xiàn)象，在地表的如洼地、槽谷、漏斗、落水洞、溶溝溶槽

2、、石芽、石柱、溶峰等；在地下的則為各種形態(tài)的溶洞、溶隙、管道等。由于巖溶作用受著地下水水流系統(tǒng)的控制，因而各種巖溶現(xiàn)象也往往組成一定的系統(tǒng)，稱(chēng)為巖溶系統(tǒng)，受各種因素的影響，巖溶的發(fā)育有強(qiáng)弱之分，一般可溶巖巖性較純，連續(xù)厚度較大，出露分布較廣，斷層較發(fā)育、巖層較破碎的，巖溶較易發(fā)育；可溶巖巖性不純，含泥質(zhì)及其它不溶雜質(zhì)成分較多，連續(xù)厚度不大或多類(lèi)有非可溶性?shī)A層，出露分布較局限，斷層不發(fā)育、巖層較完整的、巖溶發(fā)育較弱。其分級(jí)標(biāo)志參見(jiàn)下表。巖溶發(fā)育愈強(qiáng)烈，巖溶洞隙數(shù)量愈多，其規(guī)模也愈大，愈有利于巖溶塌陷的形成。巖溶洞隙的發(fā)育一般受巖溶地下水排濁

3、基準(zhǔn)面的控制，多發(fā)育于淺部，向深部逐漸減弱。淺部巖溶洞隙由于地下水活動(dòng)頻繁，交替強(qiáng)烈，一般連通性較好，成為塌陷物質(zhì)的儲(chǔ)集空間和運(yùn)移通道。巖溶洞隙的開(kāi)口程度是影響巖溶塌陷形成的重要因素，巖溶地下水的活動(dòng)，塌陷物質(zhì)的運(yùn)移都是通過(guò)洞隙開(kāi)口處進(jìn)行的，因此，塌陷坑與開(kāi)口洞隙存在著密切的垂向?qū)?yīng)關(guān)系。實(shí)踐表明，洞隙規(guī)模愈大，塌陷也愈大；洞隙開(kāi)口愈大，塌陷速度愈快。洞隙的平面展布形態(tài)對(duì)塌陷平面形態(tài)有著決定性影響，裂隙狀洞隙往往形成長(zhǎng)條狀塌陷坑，沿地下河管道往往產(chǎn)生鏈狀或串珠狀分布的塌陷坑群。??(二)一定厚度的松散蓋層??目前已知塌陷中土層塌陷占96．

4、7％，可見(jiàn)土層是塌陷的主要組成部分。土層可由粘土、砂、礫等各種組分組成，形成單層雙層或多層結(jié)構(gòu)。巖性結(jié)構(gòu)對(duì)塌陷的形成有著明顯的影響：均一的砂土由于其顆粒間無(wú)粘結(jié)力，在一定水頭的水流滲透作用下，其細(xì)小顆粒易于被潛蝕搬運(yùn)進(jìn)而淘空破壞，抗塌陷能力最差，塌陷數(shù)量相對(duì)較多；雙層或多層結(jié)構(gòu)的土層，由于有粘性土的緩沖作用，其抗塌能力要稍好一些；均一粘性土或底部為粘性土的多層結(jié)構(gòu)土層，由于粘性土具有一定的凝聚力，抗塌能力較強(qiáng)，塌陷數(shù)量相對(duì)較少，塌陷的速度也要緩慢一些。土層的厚度對(duì)塌陷的產(chǎn)生也有明顯的影響，據(jù)統(tǒng)計(jì)，土層厚度小于10m的塌陷占絕大多數(shù)；厚度1

5、0—30m的塌陷數(shù)量要少得多，而>30m的僅零星出現(xiàn)。目前所知土層厚度最厚的見(jiàn)于安徽銅陵新橋礦塌陷，土層厚度達(dá)到60m。除蓋層為土層的塌陷外，如蓋層為風(fēng)化破碎的基巖也可產(chǎn)生塌陷，如湖南水口山鉛鋅礦陽(yáng)公堂因礦坑排水產(chǎn)生塌陷，直徑59X54m，塌坑可見(jiàn)深25m，塌陷層表層殘積土厚38．7m，其下碎屑巖厚124．67m，下伏為巖溶發(fā)育的灰?guī)r，蓋層總厚達(dá)163．37m。山東萊蕪鐵礦顧家臺(tái)礦區(qū)因礦坑排水在厚156m受斷層破碎的第三系紅色砂巖、粉砂巖中產(chǎn)生塌陷。此外，在湖南的煤炭壩煤礦、江西城門(mén)山和東鄉(xiāng)銅礦，均發(fā)現(xiàn)有隱伏的古基巖塌陷堆積體，其直徑可達(dá)

6、500m，其深度可達(dá)300m。??(三)易于改變的巖溶地下水動(dòng)力條件巖溶地下水一般具有賦存狀態(tài)復(fù)雜(集中管道狀或分散網(wǎng)絡(luò)狀)、動(dòng)態(tài)變化迅猛、逕流通暢、流態(tài)多變的特點(diǎn)，這些特征在不同地段由于其補(bǔ)給、逕流、排泄條件的不同而又有明顯的差異。影響補(bǔ)、逕、排條件的因素除了地質(zhì)構(gòu)造外，主要受地形地貌、即碳酸鹽巖的出露條件、地形切割程度及水文網(wǎng)配置格局所控制，不同地貌類(lèi)型具有不同的巖溶地下水特征。據(jù)此可在宏觀上將巖溶地下水概括三種類(lèi)型：巖溶山地(裸露型巖溶)的巖溶地下水，巖溶平原、盆地、谷地(復(fù)蓋型巖溶)的巖溶地下水和河湖近岸地帶的巖溶地下水。需要指出

7、的是，在華南復(fù)蓋巖溶區(qū)的上復(fù)粘性土層常與殘坡積或坡洪積成因，多含有砂礫質(zhì)且垂直裂隙發(fā)育，具有不均一的含水性，往往組成弱含水層，居民多取之供生活用水。其特征是含水不均，水位隨地形而變化，水量較小，干旱年份甚至干涸。這一類(lèi)土層水的水位一般高于下伏的巖溶地下水位，尤其在雨季，其水位差達(dá)到最大，在其作用下，沿土層中的垂向裂隙和粗大孔隙產(chǎn)生垂向滲透補(bǔ)給巖溶地下水，其水力坡度較大，可在土層中產(chǎn)生潛蝕作用，將土的細(xì)小顆粒隨水帶走，形成土洞，進(jìn)而擴(kuò)展形成塌陷。地下水的動(dòng)力條件是指地下水的賦存(含水介質(zhì)類(lèi)型)和水力條件(承壓、非承壓)及其以水位(水頭)、流

8、速、水力坡降等要素表征的條件。在巖溶地下水埋藏較淺、循環(huán)交替強(qiáng)烈的地段，巖溶地下水動(dòng)力條件易于改變，地下水活動(dòng)變化強(qiáng)烈，有利于塌陷的形成。這些地段有：水位埋藏較淺，多具承壓性，變化幅度較大，或