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【摘 要】任何地质灾害的发生都有其形成条件、形成原因、发展过程。本文在余家垄水库地质灾害调查的基础上,分析了地质灾害形成的原因并提出了预防对策。
【关键词】余家垄水库;地面塌陷;成因;防治;对策
Qianshan County Yu Jialong reservoir geology disaster origin analysis and preventing and controlling countermeasure
Liu Jin-bao,Luo Wen-min,Yu Ke-jin
(268 Team Nuclear Industrial Geological Bureau Yushan Jiangxi 334700)
【Abstract】Any geological disaster occurrence all has it to form the condition, to form the reason, the developing process. On the basis of the survey on geological disasters of Yujialong Reservoir, has analyzed the reason which the geological disaster forms and proposed the preventive policy
【Key words】Yu Jialong reservoir;Surface collapse;Cause;Preventive policy
1. 前言
2005年12月至次年6月,铅山县鹅湖镇马家至余家垄水库一带陆续出现地面塌陷、山体滑坡及地裂缝,致使稻田干涸、水库水体下漏、民房开裂、道路损坏等地质灾害现象,造成当地居民有田不能种,有房不敢住的严重后果,直接受灾害影响的有马家、余家垄、七里等百户居民。由于水库水下漏,减少了水库的蓄水量,进一步给下游的农业生产造成很大影响。
灾害位于余家垄水库一带,长1200m,宽200m,北东东-南西西展布,平面上比较集中。塌陷主要分布于山沟低洼处,分布密度以靠近余家垅水库和余家垅铅锌矿最大,塌陷之间水平距离最近小于1m,几处密集成群出现,一般2~20m。滑坡、地裂缝与塌陷密切相关,分布于塌陷集中处的山体斜坡上。插图1。
图1
2. 地质灾害发育现状
2.1 灾害的种类。
发生的地质灾害有:塌陷、滑坡、地裂缝。
2.2 灾害特征。
(1)塌陷:在灾害区所调查的19个地面塌陷坑,塌陷坑口最小直径1.5m,一般3～10m,大者可达40m。洞深6～10m,最深达30m以上。塌陷坑口一般近圆形,少数大口径塌陷为多个小塌陷多次迭加而成呈不规则状。大部分塌陷均有泥石塌落坑内,积水与水库水面平齐,说明与水库有水力联系。半数塌陷坑口附近有弧状-半环状裂缝,2个塌陷坑内有灰黑色污水(铅锌矿氧化物)。塌陷直接造成道路损毁和滑坡。
(2)滑坡:1#滑坡位于K18塌陷之东并且相邻。滑坡体宽65m,长约60m,滑坡体之泥土大部分填入K18塌陷之中,滑坡壁(面)倾向K18,倾角45°~50°,滑坡体两侧裂缝发育,裂缝倾角大于80°,倾向滑坡中心。滑坡体组成以含砾粉质粘土为主,其结构松散,表面植被发,但土体上部1.50m厚之内因植被根系的腐烂而形成的孔隙发育。滑坡已造成简易道路、山体、树木损坏,滑坡体积约11700m3。该滑坡还在发展中。
与该滑坡同时发育的还有7条走向212°~248°的地裂缝。地裂隙宽1.50~20cm不等,长30~80m不等,裂面陡直,略斜向T18,且已形成多级次崖。另有2条走向55°的地裂缝,缝宽1~3.50cm,长15~20m,与30°~32°走向裂缝相交。
2#滑坡:位于T10、T12塌陷西北山体斜坡处,自然斜坡坡角为25~30°。滑坡体宽235m,长约100m,已在滑坡体的前缘和后缘形成7条连续、断续的地裂缝。坡脚地裂缝宽1~5cm,裂面陡立,锯齿状,走向30°~35°。坡顶新月形地裂缝走向68°,长50~150m,宽为1~35cm,最深超过4m,裂缝南盘垂直下移最大达38cm。裂缝陡立,平面形状为锯齿状。局部形成滑坡鼓丘,南盘高于北盘2~5cm。。滑坡体下滑方向指向东南。滑坡体正在发展,临近滑坡体的建筑已产生裂缝。初步估算,2#滑坡体积约71000m3。
2.3 形成时间与过程。
据当地居民介绍,测区内的塌陷多年前分别出现K2、K3、K4和K8、K9之后相对稳定。2005年10~12月,铅山县余家垄铅锌矿因采矿需要,陆续用多台水泵抽排巷道中地下水,以降低地下水位,引发K5、K7、K10、K11、K12、K13、K14、K15、K18、K19塌陷,同时余家垄水库中水沿K18下漏。之后,余家垄铅锌矿在库区狭窄地段筑起一道拦水坝,坝体南部库区库水被抽干。此时,较高地段的马家村附近的稻田出现干裂,一处上升泉停涌并干涸。出现塌陷后,矿山被铅山县政府有关部门叫停。2006年初至5月中旬,又陆续形成K16、K17塌陷,5月中旬至调查期间又相继形成K6、K1塌陷。滑坡的产生在K18形成之后,目前还在发展中。
3. 地质灾害形成原因分析
3.1 环境地质条件。
3.1.1 地形地貌。
灾害区处于两侧山体夹持的地势较低位置,标高100~135m,属中低山-丘陵地貌,两侧山峰最高为482.20m。地形陡峭,自然山坡角25~45°。沿沟谷下游底部形成侵蚀堆积和冲、洪积堆积,厚3~40m。相对平缓处为良田,区内植被发育,森林茂密。
3.1.2 气象、水文条件。
灾害区处于中纬度亚热带潮湿气候区,气候温和湿润,雨量充沛。每年3～6月份是全年降雨的高峰期,年平均降雨量1733毫米,最大年降雨量为2889毫米,最大日降雨量为287毫米,平均年蒸发量1460毫米。
灾害区属于信江流域一级河流的上游区,汇水面积约280.5万m2,内有三条小溪沟常年水流不断,汇集成余家垅水库,最大库容量约26.5万m3。
3.1.3 地层、构造特征。
灾害区出露的地层包括:
(1)第四系(Q4):分布于调查区相对低洼山沟中,其结构为:0~0.5m含有机质耕土;0.5m以下依次为粉质粘土、含砾粉质粘土、砾砂等。靠山坡两侧为残积形成的含砾粉质粘土或粘土混砾石,结构比较松散,总厚度2~35m。
(2)侏罗系上统鹅湖岭组(J3e):出露于灾害区西部,岩性主要有流纹质熔结凝灰岩,英安质熔结凝灰岩夹砂岩,工程地质性能较好。
(3)石炭系上统船山组-二叠系下统茅口组下段:为出露于灾害区的主要地层,岩性分别为:
二叠系下统茅口组下段(P1m1):燧石条带状灰岩,炭质页岩,厚85~152m。
石炭系上统船山组(C3c)中-厚层灰岩、燧石条带灰岩,厚233~330m。
(4)前震旦蓟县群:主要岩性为片岩、片麻岩等。
此外区内北部还出露有中细粒斑状黑云二长花岗岩体。
在灾害区内出现的断裂构造有北北东的断层F1,F1现多为第四系和植被覆盖。
3.1.4 水文地质特征。
(1)地下水类型。
第四系孔隙水:残-坡积层孔隙潜水,分布于山麓下部基岩上的松散残-坡积沉积物中,水量较小,受季节性大气降水制约,雨季可渗出地表形成迳流,旱季断流;冲-洪积层孔隙潜水,分布于全新统冲-洪积物中的粘土角砾、粉质粘土、砂砾中,含水量一般,与裂隙溶洞水相连。
碳酸盐类裂隙溶洞水:分布于二叠系下统茅口组下段(P1m1)及石炭系上统船山组(C3c)中-厚层灰岩、燧石条带状岩溶灰岩中,具承压性,含水丰富并互相贯通。其补给形式多样,并从高处向低处补给形成暗河。
基岩裂隙水:各岩层中的构造裂隙及风化裂隙中出现,其含水量的大小受裂隙的发育程度及补给和排泄条件影响。主要补给为大气降水。
(2)地下水的迳流及排泄:残-坡积层孔隙潜水可形成季节性迳流,或蒸发或排泄于河沟或补给基岩裂隙;冲洪积层孔隙水在渗透性很强的砂、砾、卵石层中渗流,排泄于低处河流或补给裂隙溶洞。裂隙溶洞水自西向东流,最终在低洼处以泉水注入地表水体或直接排入河床;基岩裂隙水随基岩山体的切割情况,接受降水补给后或就地蒸发或向下迳流运移,排泄于沟谷中。
3.2 地质灾害形成机制。
3.2.1 塌陷的形成。
灾害区塌陷按可溶岩建造分,属碳酸盐岩类岩溶塌陷;按塌陷有无盖层分,为覆盖型;按盖层结构分,属松散层塌陷;按塌陷区范围及塌坑大小分,小、中、大型均有;按塌陷时间分,有老塌陷及新塌陷;按塌陷成因分,有自然岩溶塌陷和采空区塌陷。
岩溶是通过大气水分和二氧化碳对碳酸钙溶蚀,其可溶成分和不可溶的碎屑被水流带走形成的。灾害区分布有大量可溶性灰岩,岩溶现象非常普遍(包括溶沟、溶洞,残留部分成为角峰,石芽洞壁等)。岩溶塌陷的形成经历了四个阶段。第一阶段,地下水沿土岩结合面或构造裂隙面或层间破碎带进行溶蚀冲刷,逐渐发展成溶洞至盖层出现拱形崩落,形成隐伏土洞;第二阶段,隐伏土洞在地下水持续的动水压力及上覆土体的自重压力作用下,土体继续崩落,洞体不断向上扩展,引起地面沉降;第三阶段,隐伏土洞继续向上扩展,当上覆土体的自重压力接近洞体的极限抗压搞剪强度时,地面沉降加剧,并产生裂缝。第四阶段,当上覆土体的自重压力超过洞体的极限抗压抗剪强度后,地面产生塌陷,并在周围产生许多弧状及半环状裂隙。一般来说,覆盖越厚,地面塌陷越少,规模越小,当覆盖层厚少于23m时,易形成塌陷[1]。灾害区覆盖层较厚,自然条件下产生的岩溶塌陷一般规模较小,发展速度慢,不会给人类生活带来较大的影响。
激发塌陷的直接诱因主要有降雨、洪水、干旱、地震以及抽水、排水、蓄水等人为因素。在岩溶塌陷的形成过程中,水对形成岩溶塌陷的作用非常大,而抽排水引发塌陷的几率最大。调查认为:引发灾害区塌陷的有自然因素和人为因素,矿山抽排地下水是引发塌陷的主要因素,表现在以下几方面:
(1)抽水、排水过程中,地下水迅速降低,水对上覆土层的浮托力减少,上覆土体的自重压力增加(1/2.72×100%)36.8%左右。
(2)由于水位降低,造成水力坡度增加,水流速度加快,水的侵蚀作用加强。塌陷与水力坡度、流速的关系:水力坡度<3%,流速<0.0005m/s时,处于相对稳定的状态;水力坡度>3%,流速>0.0005m/s时,地面开始变形;水力坡度>5%,流速>0.0005m/s时,地面产生塌陷[2]。
(3)由于抽取地下水产生持续的不稳定的动水压力,因而容易引起土体崩落、运移洞体不断向上扩展,引起地面沉降。
(4)余家垄铅锌矿体部位为C3c-P1m1中厚层灰岩和燧石条带状灰岩,是容易产生溶洞、溶沟的层位。从矿山的竖井和坑道中的地下水位和余家垄水库库面一致以及2005年抽排地下水的情况分析,矿山地下水与水库之水存在水力联系。塌陷标高一般与库水面一致或稍高,也是地下水位变化最易发生塌陷的标高位置。
另外大气降水也是引起岩溶塌陷的主要诱发因素之一。大气降水迅速提升地下水位,加快地下水流速。地下水位的交替动荡,加快塌陷的形成。灾害区K2、K3、K4、K8、K9塌陷,就属于因大气降水引起地下水位升降变化而产生。
3.2.2 滑坡地裂缝成因。
灾害区形成的滑坡、地裂缝很明显与塌陷关系直接。由于二滑坡体坡脚前集中分布有塌陷,塌陷使土体塌落,相当于抗滑段卸载,从而造成潜在滑坡体的力学平衡破坏,滑坡体沿潜在的滑动面(如顺坡的岩层面或较弱结构面或岩土体分界面等)下滑,并在其后缘往往形成多条平行或雁行的拖拽张裂缝。在水流进入潜在滑动面后,进一步加快滑坡的形成速度。
4. 防治措施
马家-余家垅地质灾害已形成,危害程度较高,影响到马家、余家垅上百户居民的生产、生活、出行,甚至生命财产的安全。因此,对该灾害的防治应包括预防和治理,主要措施如下:
(1)建立群众性的监测预警制。
要求居住在灾害区的居民都有义务随时观察自家和他人住宅、地面的微小变化(如是否出现裂缝,是否冒水现象),特别是雨季和干旱季节,更应注意观察。一旦发现异常情况应及时通过大家,并向各级部门报告,以采取应急措施。
(2)在危险区居住的居民,如马家几户居民,最好外迁到安全地带。危险区不要新建住宅或其他设施。
(3)加强地下水动态观测并禁止大量抽取地下水。
(4)对于损毁道路的塌陷,可采取向塌陷中抛填块石进行修复或选择稳定地段重新修筑。
(5)1#滑坡要进行治理成本较大,可采取让其自然滑坡稳定后再进行加固处理。
(6)2#滑坡为潜在滑坡,一旦继续下滑,将会引起堆塞水库,水库库容大量减小。如剧烈下滑,可能造成水库水位迅速上升,影响水库坝体安全,形成下游村庄的极大威胁,因此,必须对其进行治理。治理办法主要有:在滑坡体前缘打抗滑桩或进行锚固;设置排水管;以防止地表水进入潜在滑动面为目的,在滑坡体后缘裂缝处,先用硅酸盐水泥浆进行浇灌,再用渗透性差的粘性土进行填筑密实;在裂缝区铺设防水土工膜和粘性土层;开设地表导流槽。
参考文献
[1] 《工程地质手册》编委会 工程地质手册(第四版) 中国建筑工业出版社2007.2
[2] 《环境地质工作手册》编委会 环境地质工作手册 中国科技文化出版社 2005.9
[文章编号]1006-7619(2010)05-28-474
[作者简介]刘金保(1963.8),男,地质工程师,副院长。
【关键词】余家垄水库;地面塌陷;成因;防治;对策
Qianshan County Yu Jialong reservoir geology disaster origin analysis and preventing and controlling countermeasure
Liu Jin-bao,Luo Wen-min,Yu Ke-jin
(268 Team Nuclear Industrial Geological Bureau Yushan Jiangxi 334700)
【Abstract】Any geological disaster occurrence all has it to form the condition, to form the reason, the developing process. On the basis of the survey on geological disasters of Yujialong Reservoir, has analyzed the reason which the geological disaster forms and proposed the preventive policy
【Key words】Yu Jialong reservoir;Surface collapse;Cause;Preventive policy
1. 前言
2005年12月至次年6月,铅山县鹅湖镇马家至余家垄水库一带陆续出现地面塌陷、山体滑坡及地裂缝,致使稻田干涸、水库水体下漏、民房开裂、道路损坏等地质灾害现象,造成当地居民有田不能种,有房不敢住的严重后果,直接受灾害影响的有马家、余家垄、七里等百户居民。由于水库水下漏,减少了水库的蓄水量,进一步给下游的农业生产造成很大影响。
灾害位于余家垄水库一带,长1200m,宽200m,北东东-南西西展布,平面上比较集中。塌陷主要分布于山沟低洼处,分布密度以靠近余家垅水库和余家垅铅锌矿最大,塌陷之间水平距离最近小于1m,几处密集成群出现,一般2~20m。滑坡、地裂缝与塌陷密切相关,分布于塌陷集中处的山体斜坡上。插图1。
图1
2. 地质灾害发育现状
2.1 灾害的种类。
发生的地质灾害有:塌陷、滑坡、地裂缝。
2.2 灾害特征。
(1)塌陷:在灾害区所调查的19个地面塌陷坑,塌陷坑口最小直径1.5m,一般3～10m,大者可达40m。洞深6～10m,最深达30m以上。塌陷坑口一般近圆形,少数大口径塌陷为多个小塌陷多次迭加而成呈不规则状。大部分塌陷均有泥石塌落坑内,积水与水库水面平齐,说明与水库有水力联系。半数塌陷坑口附近有弧状-半环状裂缝,2个塌陷坑内有灰黑色污水(铅锌矿氧化物)。塌陷直接造成道路损毁和滑坡。
(2)滑坡:1#滑坡位于K18塌陷之东并且相邻。滑坡体宽65m,长约60m,滑坡体之泥土大部分填入K18塌陷之中,滑坡壁(面)倾向K18,倾角45°~50°,滑坡体两侧裂缝发育,裂缝倾角大于80°,倾向滑坡中心。滑坡体组成以含砾粉质粘土为主,其结构松散,表面植被发,但土体上部1.50m厚之内因植被根系的腐烂而形成的孔隙发育。滑坡已造成简易道路、山体、树木损坏,滑坡体积约11700m3。该滑坡还在发展中。
与该滑坡同时发育的还有7条走向212°~248°的地裂缝。地裂隙宽1.50~20cm不等,长30~80m不等,裂面陡直,略斜向T18,且已形成多级次崖。另有2条走向55°的地裂缝,缝宽1~3.50cm,长15~20m,与30°~32°走向裂缝相交。
2#滑坡:位于T10、T12塌陷西北山体斜坡处,自然斜坡坡角为25~30°。滑坡体宽235m,长约100m,已在滑坡体的前缘和后缘形成7条连续、断续的地裂缝。坡脚地裂缝宽1~5cm,裂面陡立,锯齿状,走向30°~35°。坡顶新月形地裂缝走向68°,长50~150m,宽为1~35cm,最深超过4m,裂缝南盘垂直下移最大达38cm。裂缝陡立,平面形状为锯齿状。局部形成滑坡鼓丘,南盘高于北盘2~5cm。。滑坡体下滑方向指向东南。滑坡体正在发展,临近滑坡体的建筑已产生裂缝。初步估算,2#滑坡体积约71000m3。
2.3 形成时间与过程。
据当地居民介绍,测区内的塌陷多年前分别出现K2、K3、K4和K8、K9之后相对稳定。2005年10~12月,铅山县余家垄铅锌矿因采矿需要,陆续用多台水泵抽排巷道中地下水,以降低地下水位,引发K5、K7、K10、K11、K12、K13、K14、K15、K18、K19塌陷,同时余家垄水库中水沿K18下漏。之后,余家垄铅锌矿在库区狭窄地段筑起一道拦水坝,坝体南部库区库水被抽干。此时,较高地段的马家村附近的稻田出现干裂,一处上升泉停涌并干涸。出现塌陷后,矿山被铅山县政府有关部门叫停。2006年初至5月中旬,又陆续形成K16、K17塌陷,5月中旬至调查期间又相继形成K6、K1塌陷。滑坡的产生在K18形成之后,目前还在发展中。
3. 地质灾害形成原因分析
3.1 环境地质条件。
3.1.1 地形地貌。
灾害区处于两侧山体夹持的地势较低位置,标高100~135m,属中低山-丘陵地貌,两侧山峰最高为482.20m。地形陡峭,自然山坡角25~45°。沿沟谷下游底部形成侵蚀堆积和冲、洪积堆积,厚3~40m。相对平缓处为良田,区内植被发育,森林茂密。
3.1.2 气象、水文条件。
灾害区处于中纬度亚热带潮湿气候区,气候温和湿润,雨量充沛。每年3～6月份是全年降雨的高峰期,年平均降雨量1733毫米,最大年降雨量为2889毫米,最大日降雨量为287毫米,平均年蒸发量1460毫米。
灾害区属于信江流域一级河流的上游区,汇水面积约280.5万m2,内有三条小溪沟常年水流不断,汇集成余家垅水库,最大库容量约26.5万m3。
3.1.3 地层、构造特征。
灾害区出露的地层包括:
(1)第四系(Q4):分布于调查区相对低洼山沟中,其结构为:0~0.5m含有机质耕土;0.5m以下依次为粉质粘土、含砾粉质粘土、砾砂等。靠山坡两侧为残积形成的含砾粉质粘土或粘土混砾石,结构比较松散,总厚度2~35m。
(2)侏罗系上统鹅湖岭组(J3e):出露于灾害区西部,岩性主要有流纹质熔结凝灰岩,英安质熔结凝灰岩夹砂岩,工程地质性能较好。
(3)石炭系上统船山组-二叠系下统茅口组下段:为出露于灾害区的主要地层,岩性分别为:
二叠系下统茅口组下段(P1m1):燧石条带状灰岩,炭质页岩,厚85~152m。
石炭系上统船山组(C3c)中-厚层灰岩、燧石条带灰岩,厚233~330m。
(4)前震旦蓟县群:主要岩性为片岩、片麻岩等。
此外区内北部还出露有中细粒斑状黑云二长花岗岩体。
在灾害区内出现的断裂构造有北北东的断层F1,F1现多为第四系和植被覆盖。
3.1.4 水文地质特征。
(1)地下水类型。
第四系孔隙水:残-坡积层孔隙潜水,分布于山麓下部基岩上的松散残-坡积沉积物中,水量较小,受季节性大气降水制约,雨季可渗出地表形成迳流,旱季断流;冲-洪积层孔隙潜水,分布于全新统冲-洪积物中的粘土角砾、粉质粘土、砂砾中,含水量一般,与裂隙溶洞水相连。
碳酸盐类裂隙溶洞水:分布于二叠系下统茅口组下段(P1m1)及石炭系上统船山组(C3c)中-厚层灰岩、燧石条带状岩溶灰岩中,具承压性,含水丰富并互相贯通。其补给形式多样,并从高处向低处补给形成暗河。
基岩裂隙水:各岩层中的构造裂隙及风化裂隙中出现,其含水量的大小受裂隙的发育程度及补给和排泄条件影响。主要补给为大气降水。
(2)地下水的迳流及排泄:残-坡积层孔隙潜水可形成季节性迳流,或蒸发或排泄于河沟或补给基岩裂隙;冲洪积层孔隙水在渗透性很强的砂、砾、卵石层中渗流,排泄于低处河流或补给裂隙溶洞。裂隙溶洞水自西向东流,最终在低洼处以泉水注入地表水体或直接排入河床;基岩裂隙水随基岩山体的切割情况,接受降水补给后或就地蒸发或向下迳流运移,排泄于沟谷中。
3.2 地质灾害形成机制。
3.2.1 塌陷的形成。
灾害区塌陷按可溶岩建造分,属碳酸盐岩类岩溶塌陷;按塌陷有无盖层分,为覆盖型;按盖层结构分,属松散层塌陷;按塌陷区范围及塌坑大小分,小、中、大型均有;按塌陷时间分,有老塌陷及新塌陷;按塌陷成因分,有自然岩溶塌陷和采空区塌陷。
岩溶是通过大气水分和二氧化碳对碳酸钙溶蚀,其可溶成分和不可溶的碎屑被水流带走形成的。灾害区分布有大量可溶性灰岩,岩溶现象非常普遍(包括溶沟、溶洞,残留部分成为角峰,石芽洞壁等)。岩溶塌陷的形成经历了四个阶段。第一阶段,地下水沿土岩结合面或构造裂隙面或层间破碎带进行溶蚀冲刷,逐渐发展成溶洞至盖层出现拱形崩落,形成隐伏土洞;第二阶段,隐伏土洞在地下水持续的动水压力及上覆土体的自重压力作用下,土体继续崩落,洞体不断向上扩展,引起地面沉降;第三阶段,隐伏土洞继续向上扩展,当上覆土体的自重压力接近洞体的极限抗压搞剪强度时,地面沉降加剧,并产生裂缝。第四阶段,当上覆土体的自重压力超过洞体的极限抗压抗剪强度后,地面产生塌陷,并在周围产生许多弧状及半环状裂隙。一般来说,覆盖越厚,地面塌陷越少,规模越小,当覆盖层厚少于23m时,易形成塌陷[1]。灾害区覆盖层较厚,自然条件下产生的岩溶塌陷一般规模较小,发展速度慢,不会给人类生活带来较大的影响。
激发塌陷的直接诱因主要有降雨、洪水、干旱、地震以及抽水、排水、蓄水等人为因素。在岩溶塌陷的形成过程中,水对形成岩溶塌陷的作用非常大,而抽排水引发塌陷的几率最大。调查认为:引发灾害区塌陷的有自然因素和人为因素,矿山抽排地下水是引发塌陷的主要因素,表现在以下几方面:
(1)抽水、排水过程中,地下水迅速降低,水对上覆土层的浮托力减少,上覆土体的自重压力增加(1/2.72×100%)36.8%左右。
(2)由于水位降低,造成水力坡度增加,水流速度加快,水的侵蚀作用加强。塌陷与水力坡度、流速的关系:水力坡度<3%,流速<0.0005m/s时,处于相对稳定的状态;水力坡度>3%,流速>0.0005m/s时,地面开始变形;水力坡度>5%,流速>0.0005m/s时,地面产生塌陷[2]。
(3)由于抽取地下水产生持续的不稳定的动水压力,因而容易引起土体崩落、运移洞体不断向上扩展,引起地面沉降。
(4)余家垄铅锌矿体部位为C3c-P1m1中厚层灰岩和燧石条带状灰岩,是容易产生溶洞、溶沟的层位。从矿山的竖井和坑道中的地下水位和余家垄水库库面一致以及2005年抽排地下水的情况分析,矿山地下水与水库之水存在水力联系。塌陷标高一般与库水面一致或稍高,也是地下水位变化最易发生塌陷的标高位置。
另外大气降水也是引起岩溶塌陷的主要诱发因素之一。大气降水迅速提升地下水位,加快地下水流速。地下水位的交替动荡,加快塌陷的形成。灾害区K2、K3、K4、K8、K9塌陷,就属于因大气降水引起地下水位升降变化而产生。
3.2.2 滑坡地裂缝成因。
灾害区形成的滑坡、地裂缝很明显与塌陷关系直接。由于二滑坡体坡脚前集中分布有塌陷,塌陷使土体塌落,相当于抗滑段卸载,从而造成潜在滑坡体的力学平衡破坏,滑坡体沿潜在的滑动面(如顺坡的岩层面或较弱结构面或岩土体分界面等)下滑,并在其后缘往往形成多条平行或雁行的拖拽张裂缝。在水流进入潜在滑动面后,进一步加快滑坡的形成速度。
4. 防治措施
马家-余家垅地质灾害已形成,危害程度较高,影响到马家、余家垅上百户居民的生产、生活、出行,甚至生命财产的安全。因此,对该灾害的防治应包括预防和治理,主要措施如下:
(1)建立群众性的监测预警制。
要求居住在灾害区的居民都有义务随时观察自家和他人住宅、地面的微小变化(如是否出现裂缝,是否冒水现象),特别是雨季和干旱季节,更应注意观察。一旦发现异常情况应及时通过大家,并向各级部门报告,以采取应急措施。
(2)在危险区居住的居民,如马家几户居民,最好外迁到安全地带。危险区不要新建住宅或其他设施。
(3)加强地下水动态观测并禁止大量抽取地下水。
(4)对于损毁道路的塌陷,可采取向塌陷中抛填块石进行修复或选择稳定地段重新修筑。
(5)1#滑坡要进行治理成本较大,可采取让其自然滑坡稳定后再进行加固处理。
(6)2#滑坡为潜在滑坡,一旦继续下滑,将会引起堆塞水库,水库库容大量减小。如剧烈下滑,可能造成水库水位迅速上升,影响水库坝体安全,形成下游村庄的极大威胁,因此,必须对其进行治理。治理办法主要有:在滑坡体前缘打抗滑桩或进行锚固;设置排水管;以防止地表水进入潜在滑动面为目的,在滑坡体后缘裂缝处,先用硅酸盐水泥浆进行浇灌,再用渗透性差的粘性土进行填筑密实;在裂缝区铺设防水土工膜和粘性土层;开设地表导流槽。
参考文献
[1] 《工程地质手册》编委会 工程地质手册(第四版) 中国建筑工业出版社2007.2
[2] 《环境地质工作手册》编委会 环境地质工作手册 中国科技文化出版社 2005.9
[文章编号]1006-7619(2010)05-28-474
[作者简介]刘金保(1963.8),男,地质工程师,副院长。