盧 薇，易順民

(廣東省科學(xué)院廣州地理研究所，廣東 廣州 510070)

巖溶的發(fā)育包含復(fù)雜的土壤、巖石和地下水相互作用，不同地區(qū)的巖溶發(fā)育都是由不同的原因造成的。巖溶塌陷會(huì)對(duì)道路和建筑造成嚴(yán)重的破壞，并威脅到人類和牲畜的安全。因此，在巖溶分布區(qū)進(jìn)行道路和大型建筑建設(shè)時(shí)，必須對(duì)場(chǎng)址的隱伏巖溶塌陷形成條件及機(jī)理進(jìn)行研究，進(jìn)而提出有針對(duì)性的防治措施。大坦沙島位于廣州市西北的廣花盆地隱伏巖溶區(qū)，是近年來(lái)對(duì)廣州市城市規(guī)劃和建設(shè)影響較大的巖溶塌陷區(qū)之一。隨著廣州城市建設(shè)的加速發(fā)展，廣州市荔灣區(qū)橋中街大坦沙島的工程開發(fā)建設(shè)強(qiáng)度自2003年以來(lái)逐年加大，大規(guī)模的城市建設(shè)特別是地下工程建筑活動(dòng)，極易引發(fā)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自2003年9月至2008年3月，大坦沙島及周邊僅數(shù)平方公里范圍內(nèi)，相繼發(fā)生了20多處巖溶塌陷，并伴生多處地面沉降，不但引發(fā)了工程事故，造成建設(shè)維護(hù)經(jīng)費(fèi)增加，而且影響到了相關(guān)學(xué)校和附近居民的學(xué)習(xí)、生產(chǎn)和生活，直接經(jīng)濟(jì)損失已超過(guò)3 000萬(wàn)元。特別是在2008年初，西海南路、大坦沙污水處理廠、廣州市第一中學(xué)大坦沙校區(qū)接連發(fā)生了數(shù)起地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。目前不同的工程施工單位和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在島內(nèi)的不同位置進(jìn)行了巖溶塌陷的發(fā)育特征調(diào)查及相關(guān)工程處置研究，但是缺乏對(duì)整個(gè)區(qū)域統(tǒng)一、系統(tǒng)的調(diào)查研究。因此，為了防治地質(zhì)災(zāi)害，維護(hù)大坦沙地區(qū)的地質(zhì)安全，保證經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，需要對(duì)大坦沙地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行綜合勘查，對(duì)該地區(qū)地質(zhì)環(huán)境尤其是巖溶塌陷發(fā)育特征做出全面的評(píng)估。為此，本研究通過(guò)大量的物探、鉆探、野外水文試驗(yàn)和地下水及地面沉降監(jiān)測(cè)、室內(nèi)工程力學(xué)及巖石化學(xué)相關(guān)試驗(yàn)，并結(jié)合室內(nèi)資料的整理和綜合分析，查明了島上的地質(zhì)環(huán)境條件和巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素，分析了島上巖溶塌陷的形成機(jī)理，進(jìn)而提出地質(zhì)災(zāi)害的防治措施，為大坦沙島的規(guī)劃、建設(shè)提供地質(zhì)科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保障。

1 大坦沙島自然地理與地質(zhì)環(huán)境條件

大坦沙島位于廣州市荔灣區(qū)，是珠江前航道的第一大島(見圖1)，面積約3.48 km，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫為21.4～21.7℃，雨量充沛，廣州市多年(1970～2019年)平均降雨量為1 801.2 mm。大坦沙島周邊被珠江水系環(huán)繞，島內(nèi)河渠縱橫交錯(cuò)，魚塘星羅棋布；島上分布有4條主要河涌，分別為沙坦涌、西郊涌、河沙涌和坦尾涌，它們相互連接形成“七”字型，河涌水與珠江水相通。發(fā)達(dá)的河網(wǎng)水系和星羅棋布的魚塘為地表水的匯集和地下水的補(bǔ)給提供了充分條件。

1.松散巖類孔隙水;2.覆蓋型碳酸鹽巖類巖溶裂隙水;3.覆蓋型層狀巖類裂隙水;4.覆蓋型塊狀巖類裂隙水;5.白堊系大塱山組第三段;6.白堊系大塱山組第二段;7.白堊系大塱山組第一段;8.石炭系石磴子組;9.花崗閃長(zhǎng)巖;10.輝綠玢巖;11.推測(cè)不整合界線;12.推測(cè)地質(zhì)界線;13.隱伏斷裂(Ⅰ級(jí));14.隱伏斷裂(Ⅱ級(jí));15.隱伏斷裂(Ⅲ級(jí));16.觀測(cè)鉆孔;17.地層產(chǎn)狀;18.剖面線及編號(hào)

圖2 廣州市荔灣區(qū)大坦沙島地質(zhì)剖面圖

大坦沙島區(qū)內(nèi)的北東及北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育，北東向的有F1、F2、F3、F4、F5、F6和F7斷層等，北西向的有F8、F9、F10、F11和F12斷層等(見圖1)，斷裂帶巖性為構(gòu)造角礫巖、碎裂巖，破碎強(qiáng)烈，固結(jié)差，較松散，是地下水流動(dòng)的良好通道。大坦沙島地形低平，天然條件下水力坡度小，地下水運(yùn)移緩慢，松散巖類孔隙水的運(yùn)動(dòng)方向總體由北向南，而北東向、北西向發(fā)育的斷裂以張性為主，與巖溶裂隙相關(guān)連而形成強(qiáng)徑流帶，其內(nèi)巖溶裂隙溶洞水自北東向南西徑流。地下水的監(jiān)測(cè)資料表明，第四系含水砂層內(nèi)的孔隙水與下伏灰?guī)r巖溶裂隙水的連通性較好，這也是區(qū)內(nèi)巖溶及巖溶塌陷形成的一個(gè)重要條件。

2 大坦沙島巖溶發(fā)育特征

本文綜合鉆孔資料和室外及室內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)等研究發(fā)現(xiàn)，大坦沙島隱伏巖溶的空間分布與結(jié)構(gòu)特征具有如下規(guī)律：

(1) 島上巖溶為覆蓋型巖溶，埋藏較淺，覆蓋層為第四系沖淤積層或沖洪積層，且多與砂層直接接觸，溶洞頂板厚度不大，多為0.2～2.2 m，溶洞常呈不規(guī)則狀多層結(jié)構(gòu)，巖溶最為發(fā)育的第一層溶洞洞頂埋藏深度大約為地面之下15～30 m間[見圖3(a)和圖4(b)]，因?yàn)槁癫剌^淺，更易受到地下水水位動(dòng)態(tài)變化的影響，同時(shí)因?yàn)轫敯搴穸炔淮?，易受到地表工程建設(shè)的影響。

(2) 島上質(zhì)純層厚的石炭系石磴子組灰?guī)r巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，溶洞見洞率為52.1%，巖溶率為24.6%，呈現(xiàn)出一定的規(guī)模。白堊系大塱山組一段地層灰質(zhì)礫巖巖溶中等發(fā)育，溶洞見洞率為40.38%，巖溶率為31.9%；白堊系大塱山組三段和二段地層不純的鈣質(zhì)粉砂巖及灰質(zhì)礫巖等巖溶弱發(fā)育，見洞率分別為7.32%和14.06%，巖溶率分別為6.08%和11.4%，呈零星分布。同時(shí)，在不同巖性接觸面及其附近、斷層位置，地下水活動(dòng)的交替作用強(qiáng)烈，易形成巖溶強(qiáng)發(fā)育帶，因而巖溶較發(fā)育(見圖3)。

(3) 島上巖溶平面呈帶狀分布特征，與巖層走向基本一致。石炭系石磴子組灰?guī)r中溶洞多呈北東向串珠狀分布，溶洞規(guī)模較大，鉆孔見洞率較高；白堊系大塱山組底部灰質(zhì)礫巖呈厚層狀，其中礫石成分以灰?guī)r為主，溶蝕作用強(qiáng)烈，溶洞發(fā)育，鉆孔見洞率較高[見圖3(b)]。

1.白堊系大塱山組第三段;2.白堊系大塱山組第二段;3.白堊系大塱山組第一段;4.石炭系石磴子組;5.花崗閃長(zhǎng)巖;6.輝綠玢巖;7.推測(cè)不整合界線;8.推測(cè)地質(zhì)界線;9.隱伏斷裂(Ⅰ級(jí));10.隱伏斷裂(Ⅱ級(jí));11.隱伏斷裂(Ⅲ級(jí));12.見溶洞厚度為0.2～1.2 m;13.見溶洞厚度為1.2～2.7 m;14.見溶洞厚度為2.7～4.5 m;15.見溶洞厚度為4.5～7 m;16.見溶洞厚度為7～15.35 m

(4) 島上可溶巖的地下溶洞發(fā)育規(guī)模大小不一，且可溶巖地層內(nèi)的微細(xì)溶孔、溶蝕裂隙發(fā)育。其中，洞高小于0.5 m的溶洞占溶洞總數(shù)的39.32%，洞高0.5～1.0 m之間的溶洞占比為23.07%，且整體以小溶洞為主[見圖4(a)]。巖溶沿垂直方向-5～-45 m高程間較發(fā)育，隨埋深的增加，巖溶發(fā)育程度明顯減弱[見圖4(b)]。

圖4 廣州市荔灣區(qū)大坦沙島不同規(guī)模的溶洞發(fā)育特征統(tǒng)計(jì)和地層深度與巖溶率的關(guān)系曲線

3 大坦沙島巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害分布特征

大坦沙島發(fā)生巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，常伴生有明顯的地面沉降。自2003年9月至2009年7月，大坦沙島累計(jì)發(fā)生巖溶塌陷32處，伴生地面沉降10處。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示：大坦沙島石炭系石磴子組內(nèi)分布有20處巖溶塌陷；白堊系大塱山組與石炭系石磴子組不整合接觸帶附近分布有7處巖溶塌陷；白堊系大塱山組內(nèi)零星分布有5處巖溶塌陷。巖溶塌陷主要分布于廣州市第一中學(xué)大坦沙校區(qū)球場(chǎng)東部和圖書館區(qū)域、坦尾村西海南路東側(cè)、橋中路、大坦沙污水處理廠正門外至橋中南路東側(cè)路面一帶(見圖5)，主要位于石炭系石磴子組內(nèi)以及白堊系大塱山組與石炭系石磴子組不整合接觸帶附近，明顯受大坦沙島地層及巖性的控制。同時(shí)，在白堊系大塱山組二段分布區(qū)也有一些巖溶塌陷發(fā)生，說(shuō)明盡管該巖層中可溶巖巖溶率不高，但因?yàn)樘幱诘叵滤畯搅鞅容^強(qiáng)烈的斷層附近，也會(huì)造成巖溶塌陷。

1.白堊系大塱山組第三段;2.白堊系大塱山組第二段;3.白堊系大塱山組第一段;4.石炭系石磴子組;5.花崗閃長(zhǎng)巖;6.輝綠玢巖;7.推測(cè)不整合界線;8.推測(cè)地質(zhì)界線;9.隱伏斷裂(Ⅰ級(jí));10.隱伏斷裂(Ⅱ級(jí));11.隱伏斷裂(Ⅲ級(jí));12.巖溶塌陷及編號(hào)；13.地面沉降及編號(hào)；14.揭露3個(gè)溶洞(或以上)；15.揭露1～2個(gè)溶洞；16.揭露3個(gè)土洞(或以上)；17.揭露1～2個(gè)土洞

同時(shí)，分析發(fā)現(xiàn)大坦沙島巖溶塌陷活動(dòng)與地下水水位動(dòng)態(tài)變化之間具有非常大的相關(guān)性(見圖6)，特別是近兩年大坦沙島內(nèi)因工程施工抽排地下水造成島內(nèi)地下水水位大幅下降，導(dǎo)致巖溶塌陷和地面沉降呈集中發(fā)生的狀態(tài)。2003年至2007年期間，地下水水位變化不大，每年僅發(fā)生1～2次巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害；但自2006年后，島上大型地下工程施工增多，抽排地下水活動(dòng)增加；2008年1月之后，地下水水位處于低位，巖溶塌陷頻繁發(fā)生，累計(jì)形成26處巖溶塌陷，并伴生多處地面沉降，其中2008年1～2月，由于區(qū)內(nèi)地下工程施工時(shí)抽排地下水，ZK3監(jiān)測(cè)孔地下水水位降至標(biāo)高1.50～1.88 m，大坦沙島西南部在約10萬(wàn)m范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生6處巖溶塌陷和5處地面沉降，隨后暫停區(qū)內(nèi)地下工程施工，至2008年2日18日Z(yǔ)K3監(jiān)測(cè)孔地下水水位逐漸恢復(fù)至標(biāo)高4.10 m左右，此間未發(fā)生巖溶地面塌陷；2008年9月，區(qū)內(nèi)地下工程恢復(fù)施工，ZK3監(jiān)測(cè)孔地下水水位又開始緩慢下降，至11月3日，ZK3監(jiān)測(cè)孔地下水水位已降至標(biāo)高1.72 m，降幅達(dá)2.38 m，2008年11月4日在橋中路西郊五社工業(yè)區(qū)先后發(fā)生多處地面塌陷，這與區(qū)內(nèi)地下工程施工抽排地下水的時(shí)間較吻合；2009年以來(lái)，地下水水位總體仍繼續(xù)緩慢下降，至5月地下水水位標(biāo)高已降到-0.12 m，2009年3～7月間已發(fā)生7處巖溶地面塌陷并伴生5處地面變形地質(zhì)災(zāi)害(見圖6)。由此可見，地下水水位動(dòng)態(tài)變化過(guò)大時(shí)，巖溶塌陷活動(dòng)更加頻繁。

圖6 大坦沙島巖溶塌陷活動(dòng)與ZK3監(jiān)測(cè)孔地下水水位變化的關(guān)系圖

4 巖溶塌陷形成原因分析

一般而言，巖溶塌陷的孕育、形成、發(fā)生及消亡的演變過(guò)程，實(shí)際上就是土洞(或溶洞)的形成、發(fā)展及破壞的過(guò)程。從整體上看，大坦沙島巖溶塌陷的形成是大坦沙島特殊的自然地理與地質(zhì)環(huán)境和人類工程活動(dòng)長(zhǎng)期相互作用的結(jié)果。

4.1 地質(zhì)環(huán)境背景影響

根據(jù)島上巖溶塌陷的形成過(guò)程和分布特征，結(jié)合大坦沙島巖溶塌陷勘查資料，可以認(rèn)為島上特殊的地質(zhì)環(huán)境是巖溶塌陷形成的基礎(chǔ)地質(zhì)因素，其主要受覆蓋層土洞發(fā)育特征、隱伏巖溶發(fā)育程度、溶洞發(fā)育特征以及地下水動(dòng)態(tài)演變特征等因素的控制。

(1) 島上巖溶塌陷分布范圍內(nèi)隱伏巖溶的覆蓋層均為第四系雙層和多層結(jié)構(gòu)土體，其中河流沖洪積粉土及中粗砂的結(jié)構(gòu)松散、透水性好；隱伏可溶巖為石炭系石磴子組灰?guī)r，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，溶洞分布廣泛，灰?guī)r頂面溶溝、溶隙等巖溶現(xiàn)象發(fā)育，特別是斷裂破碎帶附近的巖溶發(fā)育程度更高。它們共同構(gòu)成了良好的地下水滲流通道和地下水儲(chǔ)存空間。

(2) 島上地勢(shì)平緩，四面環(huán)江，其內(nèi)的巖溶地下水補(bǔ)給來(lái)源為第四系潛水，地下水徑流以垂直循環(huán)為主，巖溶裂隙水、第四系潛水和江水三者之間的水力聯(lián)系密切，具備形成巖溶塌陷的地下水動(dòng)力環(huán)境。

(3) 土洞在島上隱伏巖溶地段覆蓋層土體內(nèi)很常見，由其產(chǎn)生的巖溶塌陷將影響地基及覆蓋層土體的穩(wěn)定性。就島上的巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害而言，絕大部份都是土洞擴(kuò)展致塌而成。

4.2 人類工程活動(dòng)影響

大坦沙島巖溶塌陷勘查和監(jiān)控資料表明，島內(nèi)工程建設(shè)抽排地下水活動(dòng)、地面振動(dòng)和基礎(chǔ)工程施工機(jī)械貫穿隔水層這兩種主要人類工程活動(dòng)與巖溶塌陷發(fā)育特征密切相關(guān)，它們是大坦沙島巖溶塌陷活動(dòng)的直接誘發(fā)因素。從2003年至今，抽排地下水活動(dòng)引發(fā)的巖溶塌陷多達(dá)11處，抽排地下水活動(dòng)和載重車輛輾壓共同作用引發(fā)的巖溶塌陷7處，鉆探施工引發(fā)的巖溶塌陷7處，沖孔樁基礎(chǔ)工程施工引發(fā)的巖溶塌陷3處，車輛輾壓振動(dòng)和地下工程施工引發(fā)的巖溶塌陷各1處。

4.2.1 工程建設(shè)抽排地下水活動(dòng)

島內(nèi)地下水動(dòng)態(tài)演變過(guò)程主要受工程建設(shè)基坑施工及其他地下工程施工抽排地下水活動(dòng)的控制，具體表現(xiàn)為地下水水位升降引起地下水的流速、流量和水力坡降的變化，進(jìn)而導(dǎo)致巖溶塌陷。例如：2008年1月22—23日大坦沙島西海南路附近的巖溶塌陷(DT7、DT8、DT9、DT11)、西郊路西北側(cè)空地的巖溶塌陷(DT10)以及地鐵6號(hào)線大坦沙站主井口西部外側(cè)的巖溶塌陷(DT12)；2008年11月4日橋中中路附近的地面塌陷(DT14和DT15)；2009年7月27日橋中中路西側(cè)的巖溶塌陷(DT32)等，這些巖溶塌陷都是因工程建設(shè)抽排地下水活動(dòng)引發(fā)。工程建設(shè)抽排地下水活動(dòng)引發(fā)巖溶塌陷主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

(1) 地下水水位變化改變土的重度：土的重度隨含水量的增大而增大，土的重度突然增大，塌陷體重量隨之增加，自重效應(yīng)引起隱伏巖溶發(fā)育地帶土洞拱頂?shù)目逅?/p>

(2) 地下水水位波動(dòng)改變覆蓋層土體結(jié)構(gòu)：島上白堊系大塱山組地層廣泛分布，特別是當(dāng)強(qiáng)風(fēng)化土層的含水量增加時(shí)易產(chǎn)生膨脹，而干燥時(shí)收縮，并隨之出現(xiàn)垂直裂隙，土體被切割，土體的抗剪強(qiáng)度降低，其抵抗?jié)B透變形及塌陷的能力也隨之下降，導(dǎo)致土洞的穩(wěn)定性降低，容易產(chǎn)生土洞塌陷。

(3) 地下水水位下降的失托增荷：當(dāng)島內(nèi)抽排地下水的強(qiáng)度大，巖溶地下水水位呈明顯的下降狀態(tài)時(shí)，其對(duì)覆蓋層土體或土洞頂板的浮托力發(fā)生消減，進(jìn)而使隱伏巖溶地段的覆蓋層或土洞頂板的穩(wěn)定性變差，最終導(dǎo)致地下水水位埋深淺、覆蓋層土體松軟且厚度較薄的土洞部位的地面直接產(chǎn)生沉降和塌陷。

(4) 地下水滲透的潛蝕作用：島內(nèi)地下水水位的下降，使地下水的坡降和流速增大，動(dòng)水壓力增強(qiáng)，從而對(duì)巖溶洞隙通道內(nèi)的松散充填物和覆蓋層土體產(chǎn)生側(cè)向潛蝕、沖刷和淘空作用，使土洞不斷向上擴(kuò)展而導(dǎo)致巖溶塌陷。島內(nèi)地下水的抽排水水量集中且速度快，抽排出的地下水大都呈混濁狀態(tài)，且泥沙含量高，說(shuō)明地下水的潛蝕作用強(qiáng)烈，致使島內(nèi)巖溶塌陷的形成過(guò)程呈現(xiàn)出短暫、快速的特點(diǎn)。

(5) 地下水水位波動(dòng)的崩解作用：由于島上白堊系大塱山組泥巖和礫巖的強(qiáng)風(fēng)化層普遍含有蒙脫石、伊利石和高嶺土等親水礦物，地下水對(duì)強(qiáng)風(fēng)化土體易產(chǎn)生崩解作用。同時(shí)，由于溶洞、溶隙開口處的地下水反復(fù)升降，對(duì)覆蓋層土體產(chǎn)生浮托力的反復(fù)增減，加之溶蝕和失水的循環(huán)往復(fù)作用，使得覆蓋層底部及裂隙密集部位的土體遭受崩解、剝落，促使土洞向上擴(kuò)展，頂板進(jìn)一步變薄，最終垮塌，導(dǎo)致地面形成塌陷。

4.2.2 人為振動(dòng)和機(jī)械貫穿作用

由于近年來(lái)工程建設(shè)活動(dòng)規(guī)模的擴(kuò)大和強(qiáng)度的增加，大坦沙島長(zhǎng)期受到爆破、車輛輾壓、機(jī)械振動(dòng)和建筑基礎(chǔ)工程施工等地面的人為振動(dòng)作用，這些都可能誘發(fā)土洞產(chǎn)生塌陷，最終使覆蓋層內(nèi)土體結(jié)構(gòu)受到破壞，土體抗剪強(qiáng)度降低，造成土體抗塌力減小，從而改變覆蓋層內(nèi)土體的力學(xué)平衡狀態(tài)。當(dāng)土洞處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，地面振動(dòng)加載極易造成土洞頂板的失穩(wěn)破壞，進(jìn)而導(dǎo)致地面塌陷。

對(duì)島上的巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害而言，機(jī)械貫穿作用主要有兩種類型：建筑物基礎(chǔ)工程施工和各種地質(zhì)勘探工程施工。這兩種類型的工程施工活動(dòng)直接破壞了覆蓋層內(nèi)土體地下洞穴的隔水頂板，貫穿了地表水和地下水之間的聯(lián)系通道，引發(fā)砂層內(nèi)的砂土急劇滲漏下瀉到下部的洞穴內(nèi)，從而引發(fā)巖溶塌陷。這種巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的形成過(guò)程十分迅速，危險(xiǎn)性大，災(zāi)情嚴(yán)重。例如：2003年9月11日廣州市荔灣區(qū)橋中街橋中收費(fèi)站附近的巖溶塌陷(DT1)；2004年8月23日荔灣區(qū)大坦沙橋中街和坦尾街交叉口的巖溶塌陷(DT2)；2005年11月7日廣州市地鐵5號(hào)線大坦沙高架段(試驗(yàn)段)工地的巖溶塌陷(DT3);2006年1月7日廣州市地鐵5號(hào)線大坦沙坦尾工地的巖溶塌陷(DT4)和2009年4月19日橋中街西海南路15號(hào)路面的巖溶塌陷(DT27)。這些都是由典型的沖孔樁基礎(chǔ)施工、車輛輾壓、機(jī)械振動(dòng)引起的。而2009年2月16日橋中中路泮塘鴿天地大排檔前的巖溶塌陷(DT19)、2009年3月1日橋中中路中華液晶城籌建處西側(cè)的地面塌陷(DT20)、2009年6月25日至7月3日橋中中路東側(cè)瀝教涌以北空地的3次巖溶塌陷(DT29～DT31)均為鉆探施工直接引發(fā)?？梢姡藶檎駝?dòng)和機(jī)械貫穿作用亦是大坦沙島發(fā)生巖溶塌陷不可忽視的原因。

5 巖溶塌陷的防治對(duì)策

根據(jù)大坦沙島巖溶發(fā)育調(diào)查和巖溶塌陷的機(jī)理分析，大坦沙島巖溶塌陷的防治應(yīng)堅(jiān)持“預(yù)防為主，治理為輔，防治結(jié)合”的原則，其中重點(diǎn)是預(yù)防為主，強(qiáng)調(diào)在巖溶塌陷發(fā)生前采取切實(shí)可行的措施減少或避免抽排地下水等人類工程活動(dòng)的影響，以防止巖溶塌陷的發(fā)生。

在進(jìn)行工程建設(shè)活動(dòng)之前，要加強(qiáng)建設(shè)工程的地質(zhì)勘察工作，當(dāng)場(chǎng)地存在淺層土洞或溶洞群發(fā)育、抽水降落漏斗中最低動(dòng)水位低于巖土交界面的地段可判為工程不利地段，并利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、遙測(cè)儀等技術(shù)對(duì)這些地段開展變形監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)，以便在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前能及時(shí)報(bào)警。

由于大坦沙島一帶的巖性、溶洞、地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，采用單一的防治方法往往收不到理想的治理效果，必須要查明巖溶塌陷或潛在塌陷的規(guī)模大小及空間分布特征，分析引起巖溶塌陷的主導(dǎo)控制因素，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合整治。針對(duì)深度較淺、范圍較小的巖溶塌陷，當(dāng)對(duì)建筑物危害不大時(shí)，只需對(duì)巖溶塌陷進(jìn)行回填夯實(shí)即可；對(duì)于一般的多層建筑，當(dāng)塌陷坑、隱伏土洞、溶洞規(guī)模不大時(shí)，可采用回填或灌漿封堵以及跨越法等綜合治理；針對(duì)深度較深、范圍較大的大規(guī)模巖溶塌陷或隱伏土洞、溶洞等，當(dāng)對(duì)建筑物危害較大時(shí)，則需采用回填封堵、壓力灌漿、鋼管樁穿越以及地表水疏、排、圍、改等方法進(jìn)行綜合治理。

6 結(jié)論與建議

(1) 通過(guò)地質(zhì)災(zāi)害綜合勘查，基本查明了大坦沙島的地質(zhì)環(huán)境條件。大坦沙島第四系中砂層普遍分布，土體結(jié)構(gòu)松散、透水性好；第四系覆蓋之下地層中的石磴子組灰?guī)r及大塱山組底部灰質(zhì)礫巖廣泛分布，其中巖溶裂隙、溶洞發(fā)育且連通性較好，它們共同構(gòu)成了良好的地下水滲流通道和儲(chǔ)存空間。同時(shí)島上斷裂帶及伴生的裂隙切割地層，形成地下水滲流運(yùn)移的良好通道。

(2) 島上隱伏巖溶地段覆蓋層土體內(nèi)土洞普遍存在，而目前的巖溶塌陷均是土洞擴(kuò)展致塌而成。同時(shí)，隱伏的石炭系石磴子組灰?guī)r和白堊系大塱山組一段灰質(zhì)礫巖中溶洞極發(fā)育，在地下水水位動(dòng)態(tài)變化的影響下，最終形成巖溶塌陷。目前大坦沙島的巖溶塌陷和鉆孔揭露巖溶主要分布于中部的石炭系石磴子組灰?guī)r和北部的白堊系大塱山組底部灰質(zhì)礫巖分布區(qū)內(nèi)以及不同巖性接觸面和斷層附近。

(3) 島內(nèi)工程建設(shè)抽排地下水活動(dòng)、地面振動(dòng)及基礎(chǔ)工程施工機(jī)械貫穿隔水層這兩種主要人類工程活動(dòng)是大坦沙島巖溶塌陷的直接誘發(fā)因素。

(4) 針對(duì)大坦沙島巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害，要加強(qiáng)工程建設(shè)活動(dòng)之前的地質(zhì)勘查工作和施工過(guò)程中地面變形、地下水變化的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，并減少抽排水量，防止大面積地下水水位陡降引發(fā)或加劇巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)巖溶塌陷進(jìn)行綜合整治。