蒙 毅

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì)，廣東 河源 517001）

受強(qiáng)降雨（當(dāng)?shù)胤Q“龍舟水”）影響，在粵東北喀斯特巖溶地形地貌區(qū)，地面常常突然性塌陷，導(dǎo)致場(chǎng)地不均勻坍塌，使周?chē)刭|(zhì)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，邊坡傾斜甚至開(kāi)裂，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成極大危害。為治理該類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害，場(chǎng)地工程地質(zhì)勘察不可或缺，旨在查明地質(zhì)災(zāi)害的基本特征和發(fā)生成因，有的放矢地實(shí)施工程治理[1]。本文以粵東北某地巖溶地面塌陷場(chǎng)地工程勘查為切入點(diǎn)，重點(diǎn)分析巖溶地面塌陷成因，提出針對(duì)巖溶地面塌陷的工程治理措施。

1 基本概況

該巖溶塌陷災(zāi)害點(diǎn)位于粵東北南嶺山脈南麓，屬我國(guó)南方地區(qū)局部存在的覆蓋型巖溶區(qū)。2019年5月5日，該地連續(xù)強(qiáng)降雨引起地面不均勻沉降，地面產(chǎn)生大小不一的裂縫，最后導(dǎo)致地質(zhì)邊坡突然塌陷，致使厚20cm的砼板出現(xiàn)約3m2的開(kāi)口，當(dāng)日晚間，地質(zhì)塌陷加劇，其西側(cè)砼板下方填土層土體被掏空，塌陷面積累計(jì)約30m2，坑深約24m，全部充滿水。鄰近邊坡地下水位深1m，水面震蕩，持續(xù)冒泡30s后水位穩(wěn)定（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 塌陷坑形成初期特征

圖2 塌陷坑繼續(xù)發(fā)育后特征

據(jù)調(diào)查，巖溶塌陷坑周邊地坪及地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生29條地面及墻體裂縫，多沿塌陷坑呈弧形分布，裂縫呈垂直和傾斜兩種形態(tài)，傾角35°～55°寬度2mm～30mm不等。

2 塌陷區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層巖性組成

塌陷區(qū)出露的地層由老至新有石炭系中統(tǒng)黃龍組（C2h）和第四系（Q4）（見(jiàn)圖 3）。

圖3 區(qū)域地質(zhì)圖

2.1.1 石炭系中統(tǒng)黃龍組（C2h）

隱伏于第四系地層以下，屬覆蓋型巖溶區(qū)。據(jù)鉆孔資料顯示，巖性為白云質(zhì)灰?guī)r及灰?guī)r，多呈灰色、灰白色、褐紅色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層構(gòu)造，局部巖石節(jié)理裂隙方解石脈發(fā)育，裂隙面見(jiàn)褐紅色鐵質(zhì)渲染或泥鐵質(zhì)物充填[2]。區(qū)內(nèi)大面積分布；巖芯溶隙軸夾角為15°～19°，與巖溶土洞長(zhǎng)軸方向近似一致，埋深＞15m。鉆孔揭露該地層時(shí)常見(jiàn)串珠狀溶洞洞穴。

2.1.2 第四系（Q4）

塌陷區(qū)內(nèi)大面積出露，由上至下為人工填土層（Q4ml）、沖洪積層（Q4al+pl）和殘坡積層（Q4el+dl）組成。人工填土層主要成分為粉質(zhì)黏土，厚1m～3m，夾雜人工填埋的廢棄垃圾、邊坡碎塊；

沖洪積層主要由砂土層（細(xì)砂、中砂、粗砂和砂礫）、卵石、碎石土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)砂土等組成，揭露厚度3.9m～29.1m。

殘坡積層主要有粉質(zhì)黏土組成，厚0.3m～40.9m不等，為土洞發(fā)育的主要層位，土洞多全充填淤泥質(zhì)粉土或流塑性細(xì)砂。

2.2 斷裂構(gòu)造

塌陷區(qū)地處河源深大斷裂北西側(cè)，受區(qū)域構(gòu)造作用嚴(yán)格控制。距離塌陷點(diǎn)最近的構(gòu)造為上營(yíng)斷裂，位于塌陷點(diǎn)東南側(cè)，直線距離約700m。上營(yíng)斷裂總體走向NE35°，與區(qū)內(nèi)河流—大席河走向基本一致，它溝通塌陷區(qū)地下水活動(dòng)，對(duì)塌陷區(qū)內(nèi)巖土層完整程度及場(chǎng)地的穩(wěn)定性存在一定的影響，上營(yíng)斷層上下盤(pán)巖性主要為砂巖及薄層泥巖，巖面光滑細(xì)膩，顏色發(fā)紅，接觸帶內(nèi)碎裂化、硅化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，擠壓作用強(qiáng)烈，見(jiàn)擠壓泥巖呈玻璃化，呈頁(yè)、片狀、碎裂狀（見(jiàn)圖3），局部見(jiàn)綠泥石、黃鐵礦充填在裂隙內(nèi)，裂隙內(nèi)滲水，該點(diǎn)有上升泉活動(dòng)。斷層產(chǎn)狀有三組：315°∠70°、321°∠82°、305°∠73°；構(gòu)造方位分布在215°～231°一線，往北東向延伸匯入大席河。

2.3 水文地質(zhì)條件

塌陷區(qū)分布于大席河左岸，整個(gè)塌陷區(qū)受兩側(cè)的溪溝挾持，區(qū)內(nèi)大小水溝錯(cuò)綜復(fù)雜。地表水為東江水系支流—大席河及多條村內(nèi)溪溝，大席河水流方向與上營(yíng)斷裂走向基本一致；地下水源豐富，地下水流向整體上沿北西-南東向展布，與塌陷區(qū)所在山丘平臺(tái)走向一致，距山腳300m～500m（見(jiàn)圖4）。裂縫發(fā)育走向基本上亦與之大致吻合。

圖4 上營(yíng)斷層發(fā)育特征

區(qū)內(nèi)居民生產(chǎn)生活用水以抽取地下水為主，地下水水量在雨旱季時(shí)令與大席河水位呈互為消漲關(guān)系。

為了進(jìn)一步了解地表水與地下水的徑流關(guān)系，本文利用MAPGIS軟件DMT模塊對(duì)塌陷區(qū)及周邊8個(gè)抽水井地下水位數(shù)據(jù)進(jìn)行地下水流向模擬，結(jié)果顯示塌陷區(qū)及其周?chē)叵滤畯搅鞣较驗(yàn)槟蠔|向，與上營(yíng)斷層走向呈垂直關(guān)系，推測(cè)上營(yíng)斷層在深部溝通了塌陷區(qū)巖溶地下水，與塌陷區(qū)地下水活動(dòng)在深部存在水力聯(lián)系，地表水與地下水相互貫通且影響密切。綜合認(rèn)為大席河水文地質(zhì)條件對(duì)塌陷區(qū)穩(wěn)定性有所影響。

3 巖溶塌陷基本成因分析及治理建議

3.1 成因分析

洪流常常漫過(guò)塌陷區(qū)內(nèi)溝谷或山前白云質(zhì)石灰?guī)r岸邊，沖洪積物沉積形成了淤泥粘土質(zhì)砂礫土地層，即第四系地層，它直接覆蓋在下伏石炭系中統(tǒng)黃龍組白云質(zhì)灰?guī)r地層上，這是塌陷區(qū)地史上最早期的地層巖性組合。由于地殼運(yùn)動(dòng)和河源深大斷裂構(gòu)造作用的影響下，上營(yíng)斷層初具雛形，加之周邊有利地形水流向斷層部位匯流，逐步形成了現(xiàn)狀的大席河。

一方面，由于石灰?guī)r的易溶性，地下水活動(dòng)頻繁，侵蝕作用強(qiáng)烈，巖溶普遍發(fā)育，形成大量溶洞。另一方面，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期雨旱季交替變換引起地下水位漲落變化，促使砂土緩慢流失，上覆沖洪積層土層內(nèi)薄弱部位產(chǎn)生自然土洞[3]。

地下水活動(dòng)對(duì)溶洞土洞亦影響巨大。長(zhǎng)期以來(lái)地質(zhì)工程建設(shè)設(shè)施較為落后，是施工企業(yè)在使用工程用水量較多，地下水位變化幅度及速度較大。地下水的潛蝕效應(yīng)及垂直滲壓效應(yīng)，加劇了土體收縮，砂土流失，致使土洞“破頂”，加之地質(zhì)工程建設(shè)設(shè)施自重，持力層承載力不夠，造成土體下陷，在地面上沿原地下水流向形成剪切裂縫，進(jìn)一步產(chǎn)生塌陷坑，導(dǎo)致地面不均勻沉降，使地質(zhì)結(jié)構(gòu)及邊坡失穩(wěn)，被張裂力破壞。在極端天氣下，一旦溶洞土洞頂板支撐力小于上覆地層壓力，即造成突發(fā)性巖溶塌陷。

3.2 治理建議

塌陷區(qū)場(chǎng)地受災(zāi)對(duì)象主要是塌陷溶洞坑、地質(zhì)沉陷、邊坡滑坡，建議在查明場(chǎng)地地質(zhì)災(zāi)害情況前提下，采取如下措施進(jìn)行治理：

（1）充填塌陷區(qū)既有的溶洞土洞。具體是利用塊石和級(jí)配較好的砂礫石作為骨料，其中塊石塊徑約20cm～30cm，砂礫石要求粒徑1cm～5cm，再注入水泥漿液，待凝固后形成一個(gè)完整的硬化基底；

（2）加固施工區(qū)域內(nèi)人工填土層。按間距布置鉆探，在孔內(nèi)灌漿固結(jié)硬化該地層；

（3）灌漿固結(jié)地質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；開(kāi)挖地質(zhì)基礎(chǔ)局部，設(shè)置灌漿槽，讓水泥漿液貫入地質(zhì)施工工程基礎(chǔ)的砌石縫隙中，圍護(hù)加固工程基礎(chǔ)。