地质灾害-地面塌陷培训课件.pptx

第九讲 地面塌陷;提 纲;一、概述;地面塌陷的危害;二、我国地面塌陷分布的特点;二、我国地面塌陷分布的特点;二、我国地面塌陷分布的特点;二、我国地面塌陷分布的特点;三、地面塌陷的形成条件及发生机理; 地下空洞的形成，可以是自然力，也可以是人工挖掘的结果。 在可溶盐岩分布区的岩溶洞穴包括各种形态的溶洞、溶隙、管道等。一般而言，当可溶岩岩性较纯，岩层厚度较大，出露分布广，断层较发育、岩层较破碎时，岩溶较易发育。 岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水排泄基准面的控制，多发育于浅部，向深部逐渐减弱。浅部岩溶洞隙由于地下水活动频繁，交替强烈，一般连通性较好，成为塌陷物质的储集空间和运移通道。塌陷坑与开口洞隙存在着密切的垂向对应关系。洞穴愈大，塌陷规模也愈大；洞隙开口愈大，塌陷速度愈快。 地下井巷系统是最易引发地面塌陷的一种人工洞室。;（一）岩土体的内部条件 2、洞穴围岩状况 地下洞穴的受力状况如同梁的受力，洞的顶板相当于承载上覆岩土体自重的梁，洞的两侧如同位于梁端的两个支点。是否发生塌陷取决于顶板能够形成稳定的支撑拱。 ;（二）岩土体的外部条件 1、自然影响因素 （1）大气降水 降雨入渗水可以使洞顶覆岩的含水层增大，自重加大； 下渗水流会湿润裂隙面，降低岩石块体间的抗滑阻力，从而引起洞顶和洞壁的进一步变形而失稳。 降雨强度大、历时较长时，入渗的水流进入围岩中的宽大裂隙，形成较大的动水压力和冲刷作用。 在岩溶地区，降水入渗对补给封闭岩溶洞穴，快速上升的岩溶水会压缩洞内，形成上挤的压力，导致气爆发生，引发洞顶塌陷。;（2）河、湖近岸地带的侧向倒灌作用 河、湖近岸地带普遍分布着孔隙潜水与岩溶水组成的双层含水介质。 汛期洪水位急剧上升的情况下，河、湖水将向地下水产生侧向倒灌，地下水位随之上升。这时岩溶地下水对洞隙上覆盖层土体产生正压力或使浮托力增大。 在洪水位迅速回落时，岩溶地下水位回落快于潜水位，对洞隙上覆盖层的浮托力很快消减，通过洞隙开口处从潜水含水层向岩???洞隙产生垂向的渗透潜蚀作用，在盖层中形成土洞进而扩展形成塌陷。这种现象称之为洪水倒灌潜蚀塌陷，简称为洪水塌陷。 ;（3）地震 一是地震力可使洞顶覆岩以及洞壁的裂隙进一步扩大，引起岩层破裂、位移加剧； 二是洞隙上覆松散饱水细粒物质发生“液化”，而形成地面塌陷。 2、人为活动的影响 人为激发活动主要表现在地面施加荷载、人为爆破和车辆振动、水库蓄放水的人工调节等。对于岩溶地面塌陷，除上述人为活动外，地下水的抽排、回灌，尤其是快速、大降深的抽水活动往往是引发地面塌陷最普遍的原因。 ;三、地面塌陷的形成条件及发生机理; 形成塌陷的原因很多。如潜蚀、真空吸蚀、振动、土体软化、建筑荷载。因当地条件不同，产生塌陷的原因而不同，也可能是以一种原因为主导，多种因素综合作用的结果。 1、潜蚀作用 潜蚀论是1898年俄国学者巴浦洛夫提出。 在覆盖型岩溶区，下伏存在溶蚀空洞，地下水经覆盖层向空洞渗流(或地下水位下降时，水力梯度增大)。在一定的水压力作用下，地下水对土体或空隙中的充填物进行冲蚀、掏空。从而在洞体顶板处的土体开始形成土洞,随着土洞的不断扩大，最终引发动洞顶塌落。当土层较厚或有一定深度时，可以形成塌落拱而维持上伏土层的整体稳定。当土堆较薄时，土洞不能形成平衡。 ;三、地面塌陷的形成条件及发生机理;4、自重效应 雨水入渗后，盖层饱和容重比干容重一般增加30%-40%。使土拱承受更大的重量，导致塌陷。 5 、浮力效应 岩土体位于地下水位之中，当地下水位下降时，除产生压强差效应外，土体的浮托力也随之减小，产生塌陷。 6 、土体强度效应 土体吸水饱和后，土体抗剪强度降低，土拱抗塌力减小，产生塌陷。 7 、其他效应 振动效应、 荷载效应、酸液效应; 岩溶塌陷稳定性的评价包括：塌陷堆积体（简称塌陷体）、土洞及浅埋岩溶洞隙等三个方面的稳定性评价。;（二）土洞稳定性的评价 休止状态的土洞其稳定性主要取决于土洞顶板埋深或其与安全临界厚度之比。;2．坍塌平衡法 土洞顶板土体的平衡条件（见图）是：;3．顶板坍塌堵塞法 对于顶板较破碎的洞隙或土洞顶板，在洞内无水流搬运迁移的情况下，坍落后其体积松胀，当坍塌到一定高度时，洞体将被完全堵塞，此时可认为洞体空间已被支撑，不再向上扩展。其所需的坍塌高度（即安全临界高度）h1 可估算如下：;（三）浅埋岩溶洞隙的稳定性评价 1、 浅埋岩溶洞隙稳定评价的原则 当岩溶洞隙基岩顶板厚度过薄或软弱破碎时，将会丧失稳定而垮塌