地面变形地质灾害-地面塌陷+地面沉降PPT资料.ppt

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由地表水和地下水运动引起的地面变形，如由江河湖海波浪和水流冲蚀而形成的库岸再造、岩溶水动态变化造成的岩溶塌陷、过量开采地下水引起的地面沉降、坡面流引起的地面冲刷等重力地面变形：

崩塌、滑坡、黄土湿陷等人类活动诱发地面变形：

修路开挖边坡、采矿地面塌陷、城市建设平整土地、农业活动中的梯田改造等,三、中国地质灾害的分布规律,东部地区（地势低平、人口密集、经济发达）长白山、燕山山地、松辽平原地面塌陷灾害区；

华北平原、长江中下游平原地面沉降、地面塌陷灾害区；

东南沿海丘陵特殊岩土变形和地面塌陷灾害区；

台湾地震、地面沉降为主塌陷灾害区。

中部地区（黄土高原、中低山）黄土高原湿陷、地裂缝、地面沉降塌陷灾害区；

秦岭、川鄂、横断山地区地面塌陷灾害区；

长江上游平原、云贵高原岩溶塌陷区。

西部地区（高山、高原、人烟稀少）内蒙高原、准葛尔盆地、塔里木盆地土地砂化和盐渍化地面变形灾害区；

天山、昆仑山地震地面变形灾害区；

大兴安岭北段山地冻融塌陷灾害区；

青藏高原山地岩土冻融、地震塌陷灾害区。

地面塌陷,概述地面塌陷的危害我国地面塌陷的分布特点地面塌陷的形成条件及发生机理岩溶塌陷的稳定性评价地面塌陷的防治,主要内容,一、概述,定义:

地面塌陷是指天然洞穴或人工洞室、巷道上覆岩土体失稳突然陷落，导致地面快速下沉、开裂的现象和过程。

地面塌陷造成的地面变形量大，变形速度快，且具有突然性，事前往往很难准确判断发生的时间，加之，其发生过程可导致地面建筑物开裂、倒塌，甚至整体陷落，公路、桥梁扭曲错断，农田肢解以及大量的人员伤亡，所以，地面塌陷是人类面临的一种地质灾害。

地面塌陷,地下存在空洞是地面塌陷发生的先决条件，地下空洞可分为天然洞穴和人工洞室两类。

天然洞穴：

由自然地质作用形成的，包括岩溶洞穴、土洞（黄土洞穴、红土洞穴、冻胀丘融化形成的土洞）和熔岩洞穴。

人工洞室：

人工采掘活动所形成的，包括人防工程、地铁、隧道、涵洞和采矿形成的地下巷道系统。

目前面临的地面塌陷主要包括岩溶塌陷和采空区塌陷。

矿山采空区地面塌陷是人为诱发地面塌陷的最主要类型。

二、地面塌陷的危害,1、破坏地面建筑、造成人员伤亡,2009年8月8日，安徽省合肥市长江中路与徽州大道交叉口发生路面塌陷，一辆蓝色出租车掉入塌陷区中,2009年7月4日凌晨2时30分许，鄂州市汀祖镇刘云村陈盛湾村内，一幢占地面积百余平方米的平顶楼房部分向地下塌陷6米，户主30岁的儿子被埋遇难。

安徽淮南采空区塌陷,黑龙江鹤岗煤矿，开采70多年来，已塌陷土地41.97km2，搬迁房屋总建筑面积39.7104m2，,目前山西省各类矿山采空区已达2万多平方公里，以全省15.6万平方公里的土地面积计算，山西有近七分之一的地面已经成为“悬空区”，使大面积土地塌陷。

2000年4月6日下午4时8时，洪山区青菱乡烽火村地面塌陷。

陷坑18个，最大陷坑长63米、深67米；

最小陷坑12长，深小于2米。

陷坑带呈近东西向分布，散分在东西300米、南北250米的范围内。

有2栋民房完全倒塌，有16栋民房出现不同程度的开裂、破损。

2008年8月11日，贵州沿河自治县谯家镇韩家村桃子坪发生一起地面塌陷，造成一人失踪，3间民房及2亩耕地损毁，危及附近农户9户38人，房屋24间。

贵州沿河一村庄发生地陷，村民跌入深坑失踪,西安70米长路面塌陷，9辆货运汽车掉进深约3米、长约70米的坑中附近群众以为地震,2、损毁铁路、公路和水利设施,2008年11月15日杭州地铁一号线地面塌陷事故，造成75米的路面陷落了15米，正在行驶的十一辆汽车包括一辆公交车陷入坑内，17人死亡，4人失踪。

我国东部岩溶区，铁路4010公里，岩溶塌陷376处，近十年间中断车1860小时，颠覆列车3次。

3、引发矿井水患,2009年7月22日黑龙江省鸡西市鑫永丰煤矿发生采空区地面塌陷，形成面积约3000m2、深10余米的塌坑，由于正值降雨，水与流沙大量涌入坑内，使矿井淹没，23名当班矿工被困井下。

4、破坏农田,三、我国地面塌陷分布的特点,

（一）岩溶地面塌陷分布据1993年的不完全统计，南方岩溶地面塌陷点已发现34072个，占全国总数的96.5%。

其中湖南省有14152个，居全国之首，其次为广东省和广西壮族自治区，分别为8751个、8735个，再其次为贵州、云南、四川。

1、北方岩溶地面塌陷区长江以北，由于华北地台大多为大型宽缓的褶皱和断块构造，气候较干旱，降水量少，岩溶发育程度不高，除古代的岩溶洞穴系统有部分残留外，现代岩溶主要以溶蚀裂隙为主。

岩溶地面塌陷大多集中在山区与平原的过渡地带，如辽宁省的南部、山东的泰安、枣庄、莱芜、河北的唐山、秦皇岛柳江盆地、江苏的徐州、安徽的淮南、淮北等地。

分布有古代岩溶塌陷的痕迹陷落柱。

华北地台曾经历过多次构造运动，地下水的区域排泄基准面也多次变迁，致使碳酸盐岩地层形成大量的洞穴。

洞穴坍塌使上覆石炭-二叠纪煤系地层随之下陷，从而形成大小分散的陷落体，即陷落柱。

古代岩溶塌陷主要分布在晋、冀、鲁、豫、陕等省，太原西山、汾河沿岸、河北太行山一带的煤田中较为常见。

现代已发地面塌陷点1252个，占全国岩溶塌陷总数的3.5%，北方岩溶对地面塌陷的影响并不突出。

2、南方岩溶塌陷区位于长江以南的广大地区，是我国碳酸盐岩分布最集中、面积最大的区域，总面积约176.08104km2。

气候温热湿润，植被茂密，地质构造多为紧密的褶皱和密集的断块，现代岩溶十分发育。

裸露岩溶区和半裸露岩溶区的面积占碳酸盐岩总面积的41.3%，主要分布于云南、贵州、四川、广西、湖南、江西、湖北等省。

湖南省岩溶塌陷居全国之首，其次为广东省和广西壮族自治区，再其次为贵州、云南、四川。

矿山排水、开采地下水、水库蓄水等人为干扰岩溶水流场的活动，是诱发岩溶地面塌陷的主导力量。

（二）矿山采空区地面塌陷的分布矿山采空区地面塌陷是我国地面塌陷中另一种重要形式。

其中煤矿开采造成的地面塌陷比例最大。

目前我国采矿业造成的地面塌陷主要分布在全国20个省区市，塌陷点总数达17138个，占全国各种类型地面塌陷总点数44.4%，其中湖南省为12549个，再其次为内蒙古自治区2800个，再其次分别为山西、黑龙江、安徽、河南等省。

四、地面塌陷的形成条件及发生机理,

（一）地面塌陷的形成条件1、岩土体的内部条件

（1）地下存在空洞（先决条件）具备一定规模的地下无岩土的空间，即空洞。

地下空洞的存在有着两方面的意义：

其一，它是洞体顶板、侧壁局部冒落物以及塌陷发生时坠落物的储容空间，在地下岩溶发育区，地下洞穴以及溶蚀裂隙还起着将洞穴暂时堆积物输移到远处或深处溶洞的通道作用。

其二，地下空洞为具有多个临空面的空腔，空洞的顶、底板和侧壁在周围岩压的作用下极易发生应力集中，而处于稳定性很差的状态，一旦受到外力干扰，容易失稳而发生覆岩的冒落，甚至发生波及地表的塌陷。

地下空洞的形成，可以是自然力，也可以是人工挖掘的结果。

1）岩溶系统：

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。

2）地下井巷系统是最易引发地面塌陷的一种人工洞室。

人为针对某种专门目的而挖掘，可出现在不同的岩性地层中，而不限于可溶盐岩地层，洞室规模可大可小、可深可浅。

随施工进度或采矿计划不断扩大，即在施工完成或闭矿之前，洞室的面积和体积随时间而变，采掘区地应力的变化和调整一致在持续进行，而处于宏观的不稳定状态。

人工洞室，尤其是长时间不间断采掘的矿山发生地面塌陷的几率最大。

（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。

一般而论，当洞穴埋藏深度与洞穴高度之比小于25：

1时，洞顶上部就会形成三个变形特点不同的带，即冒落带、裂隙带和弯曲带。

2、岩土体的外部条件

（1）自然影响因素（a）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。

（b）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溶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。

（c）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、人为活动的影响矿山采空区地面塌陷：

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。

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。

（二）地面塌陷的发生机理,1、矿山采空区地面塌陷的机理,第一阶段为掘进和回采的初期，存在冒落带、裂隙带和弯曲带；

第二阶段为地裂缝发展阶段，仅存在冒落带和裂隙带；

第三阶段为地面塌陷阶段，仅存在冒落带。

2、岩溶地面塌陷的机理,岩溶：

水（包括地表水和地下水）对可溶性岩石进行的以化学溶蚀作用为主的改造和破坏地质作用以及由此产生的地貌及水文地质现象的总称。

岩溶作用：

以化学溶蚀为主，同时还包括机械破碎、沉积、坍塌、搬运等作用，是一个化学物理相结合的综合作用。

可溶性岩石包括碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物等。

（1）地下水潜蚀机制地下水位下降时，水力梯度也随之增大，地下水流速加快，动水压力增强，当动水压力大于土体内聚力与颗粒间摩擦力，土颗粒开始被渗流带动迁移，这一现象称为潜蚀或管涌。

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