高佩璽　劉藝

摘要：洋背村地面塌陷群位于廣東平遠(yuǎn)縣東石鎮(zhèn)洋背村，嚴(yán)重威脅著塌陷區(qū)范圍居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，研究塌陷群的特征和成因機(jī)制，為防治工作提出依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地面塌陷；成因機(jī)制；平遠(yuǎn)縣洋背村

洋背村地面塌陷群位于平遠(yuǎn)縣東石鎮(zhèn)洋背村洋背街組一帶，距離東石鎮(zhèn)政府直線距離約3km，坑口群中心地理坐標(biāo)：東經(jīng)115°56′43.0″，北緯24°43′04.2″。塌陷群從2000年開始出現(xiàn)第一個(gè)塌陷坑，到2008年進(jìn)入盛發(fā)，截至2015年一共發(fā)育近30個(gè)大小不一的塌陷坑，最小塌陷坑直徑約lm，最大塌陷坑直徑約20m，分布高程180m～240m。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果可知，該塌陷群從2008年開始處于不斷變形發(fā)展過程中，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)卮迕竦纳?cái)產(chǎn)安全。

1.地質(zhì)環(huán)境背景

1.1地形地貌特征

洋背村總體屬于構(gòu)造、剝蝕切割低山河谷地貌，海拔高程180m～240m，相對(duì)高差60m左右，地形坡度較緩，平均地形坡度在20。以下，屬平臺(tái)或緩坡地形。塌陷群所在區(qū)域植被覆蓋較好，植被覆蓋率在40%以上，其余地方為農(nóng)田。

1.2地層巖性

洋背村區(qū)域地層由第四系、中晚石炭世壺天群、早石炭世忠信組和晚泥盆世雙頭組組成。地層由新到老描述如下：（1）第四系：主要為在壤積運(yùn)反沖洪積層，分布于塌陷區(qū)東北東南部山坡及山間洼地等地段。主要為耕植土，耕植土分布于地表表層，巖性為碎塊石黏性土，灰色、褐色，厚度一般在3m以內(nèi)，塊石含量一般在20%以下，透水性較好。（2）中晚石炭世壺天群：分布于塌陷區(qū)西、西北部，呈北西一南東向展布，白一灰白色厚層狀大理巖、結(jié)晶灰?guī)r夾薄層白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，與下伏地層呈假整合接觸，厚度370m～500m。（3）早石炭世忠信組：分布于塌陷區(qū)外圍西北部、西南部，呈北西一南東向條帶狀展布，巖性為細(xì)粒石英砂巖、粉砂巖。

1.3地質(zhì)構(gòu)造

洋背村位于洋背倒轉(zhuǎn)向斜的東翼，石輝坑、炭坑里兩石灰石礦區(qū)位于洋背倒轉(zhuǎn)向斜的西翼，其槽部為中晚石炭世壺天群，兩翼為早石炭世忠信組。受構(gòu)造影響，塌陷群所在區(qū)域地層巖體較破碎，裂隙發(fā)育，有利于地下水的滲入、流通，而大量地下水的滲入和流通進(jìn)一步促進(jìn)了白云巖、灰?guī)r巖溶的發(fā)育，為地面塌陷的形成提供了有利條件。

1.4氣象水文

洋背村地處南亞熱帶與中亞熱帶過渡的氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，夏冬長(zhǎng)，秋春短，雨量充沛，風(fēng)力小，霜期短。年內(nèi)最多風(fēng)向?yàn)槲鞅?，多年平均氣?0.6℃，多年平均降雨量1771.7mm。受地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性的影響控制，洋背村地面塌陷群所在區(qū)域地下水類型為碳酸鹽巖類裂隙溶洞水，賦存于中晚石炭世壺天群的碳酸鹽巖裂隙溶洞中，主要富集于洋背倒轉(zhuǎn)向斜的西翼。由于以可溶巖為主，水量較豐富，泉、暗河溶洞流量可達(dá)100L/s～600L/s，巖溶水類型主要為重碳酸鈣型，礦化度一般小于0.5g/L。主要受大氣降水補(bǔ)給，多呈大泉、地下暗河排泄。

2.地面塌陷群特征

2.1塌陷群發(fā)育史及規(guī)模調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問洋背村地面塌陷群最早在2000年出現(xiàn)零星陷坑，到2008年進(jìn)入盛發(fā)期，目前整個(gè)塌陷群分布面積約3km2范圍內(nèi)，一共出現(xiàn)過近30個(gè)規(guī)模不等的塌陷坑。

2008年塌陷：2008年1月4日14：30左右，洋背村發(fā)生巖溶地面塌陷，至4月5日，發(fā)展至南北長(zhǎng)約250m、東西長(zhǎng)約120m的不規(guī)則狀災(zāi)害區(qū)，面積約0.025km²。塌陷坑有15余處（至4月30日增至21處），直徑1.5m～10m，深度1m～8m，坑中大部分無水，僅個(gè)別有積水。其中規(guī)模較大的5處～6處。地面塌陷威脅房屋5處和公路及兩側(cè)農(nóng)田。4月6日上午對(duì)較為嚴(yán)重的塌陷進(jìn)行回填壓實(shí)，但在4月7日15：15調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)已回填的又發(fā)生塌陷。后于4月9日發(fā)生塌陷2處，4月11日發(fā)生塌陷2處，4月20日發(fā)生塌陷1處，4月26日發(fā)生塌陷1處，4月29日發(fā)生塌陷1處。

2012年至今塌陷：2012年1月22日，洋背村發(fā)生地面塌陷，造成1處大塌陷（TX1）、3處小塌陷（TX2～TX4）和多處房屋裂縫。TX1發(fā)生在2012年1月22日7：00左右，截至2月13日11：00，已形成塌陷坑直徑15m～20m，深度10m～12m，坑中有積水，塌陷位于石輝坑石灰石場(chǎng)礦界內(nèi)的老采空區(qū)內(nèi)。TX2～TX4為小塌陷，直徑1.5m～2.2m，深度1m～2m，坑中無積水。TX2一TX3發(fā)生在1月23日，TX4發(fā)生在更早的1月10日。2015年與石輝坑礦坑道口北東300m樹林處出現(xiàn)新陷坑（PY2-564），直徑約20m，坑深18m，與舊陷坑長(zhǎng)列方向一致，2016年、2017年在塌陷群東南稻田內(nèi)出現(xiàn)新陷坑（PY2-565、PY2-566），直徑在1m～2m內(nèi)。

2.2洋背村塌陷群成因機(jī)制分析

以往研究表明，塌陷的形成一般具備以下幾個(gè)條件：（1）要有開口面向覆蓋層的溶洞、溶隙或斷裂裂隙，或其他人工地下空間，即要有能容納上覆巖土的場(chǎng)所空間。它不僅使上覆的蓋層失去支撐，同時(shí)也是地下水及塌陷物質(zhì)的儲(chǔ)存與運(yùn)輸通道。（2）要有一定厚度和強(qiáng)度較低的覆蓋巖土層，在地下水反復(fù)波動(dòng)作用下，容易脫離母體而被水流帶走，從而形成塌陷的雛形。（3）要有地下水，特別是反復(fù)波動(dòng)地下水的活動(dòng)。塌陷形成的力學(xué)機(jī)制有兩種：一種是推拉，另一種是剪切，這兩種作用都是由地下水波動(dòng)引起。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以及室內(nèi)分析研究結(jié)果表明，洋背村地面塌陷群不僅具備上述特征，而且還有其他外部因素導(dǎo)致塌陷形成的原因，具體成因分析如下：

塌陷群所在位置有兩處地下礦山開采活動(dòng)：石輝坑石灰石場(chǎng)1991年建成投產(chǎn)，炭坑里石灰石場(chǎng)1989年11月建成投產(chǎn)，2008年地面塌陷盛發(fā)之后兩處礦場(chǎng)關(guān)停。2008年4月4日洋背村發(fā)生地面塌陷，而2007年10月3日炭坑里石灰石場(chǎng)井下遇溶洞突水，涌水點(diǎn)水量60m³/h～80m³/h。2008年4月5日在石輝坑石場(chǎng)井下現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查涌水點(diǎn)時(shí)，涌水量10m³/h～20m³/h。2008年3月25日前后炭坑里石灰石場(chǎng)井下涌水異常，井下另一處原本涌水很小的涌水口（干溶洞）涌水變得渾濁，發(fā)生突水突泥，涌出大量黃泥漿水。該溶洞裂隙涌水處4月6日下午再次突水突泥，涌水量150m3，/h，導(dǎo)致塌陷區(qū)回填壓實(shí)后再次發(fā)生塌陷。由于巖溶、溶洞裂隙發(fā)育，在局部地段溶洞相互連通，為塌陷區(qū)的上部土層流失提供了空間。2007年10月3日炭坑里石灰石場(chǎng)遇溶洞突水后的近5個(gè)月連續(xù)干旱，2008年3月下旬進(jìn)入雨季以后雨水充足、持續(xù)降雨，地表土體被水浸泡，過飽和的松散土層在地下水流場(chǎng)被改變的情況下極易被掏空流失，加大災(zāi)害的發(fā)展和規(guī)模。

2008年洋背村地面塌陷是由炭坑里石灰石場(chǎng)和石輝坑石灰石場(chǎng)兩家礦山開采，長(zhǎng)期抽排地下水和持續(xù)降雨等多方面原因共同引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，其中炭坑里石灰石場(chǎng)井下溶洞突水突泥是引發(fā)地下水位下降、誘發(fā)巖溶地面塌陷的主因。

2012年及以后發(fā)生塌陷原因大致與2008年相同，所不同的是發(fā)生塌陷的部位大部分不同以往，災(zāi)發(fā)前礦山也無突水突泥現(xiàn)象。災(zāi)發(fā)期間處于特殊的氣候環(huán)境，2011年下半年長(zhǎng)期干旱，2011年12月下旬至2012年1月中旬持續(xù)降雨，地表土體被水浸泡，過飽和的松散土層在地下水流場(chǎng)被改變的情況下被掏空流失，地表水的大量人滲，使處于干縮狀態(tài)的土體迅速達(dá)到飽和狀態(tài)從而增加自身重量，超出所能提供的支撐。2012年至今的地面塌陷仍然是由礦山長(zhǎng)期開采、抽排地下水改變地下水的流場(chǎng)和久旱遇持續(xù)降雨共同造成。

3.結(jié)論

（1）洋背村地面塌陷群，最早出現(xiàn)零星塌陷到2008年盛發(fā)之后在3km2范圍內(nèi)分布有大小不等的塌陷坑近30個(gè)，這些最大塌陷坑坑口直徑達(dá)到20m。

（2）洋背村地面塌陷群的形成與地質(zhì)環(huán)境條件（巖溶地層、松散土體、豐富地下水）、降雨和人類工程活動(dòng)（地下采礦）有關(guān)。

（3）目前洋背村地面塌陷群仍然處于不斷發(fā)展變形過程中，穩(wěn)定性較差，威脅著10戶30人的生命安全，財(cái)產(chǎn)200萬，險(xiǎn)情等級(jí)中型；已出現(xiàn)的小塌陷坑有逐漸演變?yōu)檩^大規(guī)模塌陷坑的變形發(fā)展趨勢(shì)，危害范圍擴(kuò)大，應(yīng)引起足夠的重視。