類別
1 、根據形成塌陷的主要原因分為自然塌陷和人為塌陷兩大類。
(1)自然塌陷
是地表岩、土體由於自然因素作用、如地震、降雨、自重等,向下陷落而成,如黃土濕陷。
(2)人為塌陷
是由於人為作用導致的地面塌落。在這兩大類中,又可根據具體因素分為許多類型,如地震塌陷、礦山采空塌陷等。
2 、根據塌陷區是否有岩溶發育,分為岩溶地面塌陷和非岩溶地面塌陷。
(1)岩溶地面塌陷
主要發育在陷伏岩溶地區,是由於隱伏岩溶洞隙上方岩、土體在自然或人為因素作用下,產生陷落而形成的地面塌陷。
(2)非岩溶地面塌陷
根據塌陷區岩、土體的性質又可分為黃土塌陷、火山熔岩塌陷和凍土塌陷等許多類型。
成因
岩溶塌陷
自然岩溶塌陷的成因包括暴雨、洪水、重力、地震等,人為岩溶塌陷中,成因以坑道排水或突水,抽取岩溶地下水、水庫畜引水為主,共占人為塌陷的92%。 其中,人為因素是誘發岩溶塌陷的主要原因。如在2011年統計的632處岩溶塌陷中,自然塌陷192處,占總數30.4%,成因不明的8處,占1.2%,人為因素誘發的432處,占68.4%;其中礦坑排水誘發的157處,占24.8%,生活用抽水誘發的187處,占29.6%。據湖南省統計,人為因素誘發的岩溶塌陷占總數的86.6%,塌坑占總數的99.8%,而廣西人為誘發岩溶塌陷也占總數的77.24%。從上述數字及實地調查看出,凡是礦區大強度排水及過量抽汲岩溶地下水的地區,都是岩溶地面塌陷發育強烈及損失慘重的地區,即二者之間是一種正相關關係。
人為因素誘發的岩溶塌陷特點是突然,點多,塌坑大小形狀不一,小者不足1m2 ,大者達幾百m2 ,且發育具有持續性、重複性,發育時間及分布範圍也比較集中,因此造成的危害很大。
采空塌陷
礦山採空區地面塌陷,許多礦區均有發育,尤以北方煤田區最為嚴重。從成因上看,主要是由於盲目開採及濫采等不合理行為,加之爆破等一些震動因素,使得頂板較薄(最薄不足1m)之處極易塌陷。從全國看,采空塌陷與採礦量成直線關係。
黃土濕陷
從成因上可分為自然和人為誘發的,它們造成的經濟損失也相當嚴重,同時人為誘發的濕陷有逐漸增多的趨勢。
造成黃土濕陷原因主要有三種:
①黃土的力學性質從內部改變了黃土在浸水及外部荷載因素下,使剪應力超過抗剪強度,從而發生濕陷。
②黃土內部受浸水濕化作用下,使土壤自身摩擦力降低,外部擾動作用誘發濕陷。
③黃土內部結構發生崩解,使黃土顆粒間膠結強度弱化,顆粒間相對遷移,並伴隨小顆粒進入大間隙。同時由於顆粒間膠結被水溶解,在外部擾動作用下強度已不堪平衡,造成土質結構損壞。
特徵
岩溶塌陷
岩溶塌陷的平面形態具有園形、橢圓形、長條形及不規則形等,主要與下伏岩溶洞隙的開口形狀及其上復岩、土體的性質在平面上分布的均一性有關。其剖面形態具有壇狀、井狀、漏斗狀、碟狀及不規則狀等,主要與塌層的性質有關,粘性土層塌陷多呈壇狀或井狀,砂土層塌陷多具漏斗狀,鬆散土層塌陷常呈碟狀,基岩塌陷剖面常呈不規則的梯狀。
岩溶塌陷的規模以個體塌陷坑的大小來表征,主要取決於岩溶發育程度,洞隙開口大小及其上復蓋層厚度等因素。據統計,土層塌陷陷坑直徑一般不超過30m,其中以小於5m的占大多數,達63-71%,5-10m的占10~20%,個別大的可達60-80m。塌陷坑可見深度絕大多數小於5m,可占總數的84-97%。基岩塌陷規模一般較大,如四川興文縣小岩灣塌陷,長650m、寬490m、深208m。
采空塌陷
一般較大,面積一般均在幾百m2 以上,大者如湖南楊梅山煤礦塌陷,長2km,寬1km,深12m,塌陷面積達百萬m2 。
黃土濕陷
濕性黃土在乾燥狀態下可以承受一定荷重而變形不大。當浸水後,土粒間水膜增厚,水溶鹽被溶解,土粒聯結力顯著減弱,從而引起土體結構破壞並產生濕陷。由於濕陷往往是突然發生的,所以常使建築物突然發生沉陷,甚至導致建築物破壞。分布
岩溶塌陷
中國岩溶塌陷分布廣泛,從南到北,從東到西都有發育。截至2003年,己見於除北京、天津、上海、河南、甘肅、寧夏、新疆以外的24個省市區,但主要分布於遼寧、河北、江西、湖北、湖南、四川、貴州、雲南、廣東、廣西等省區。另外,華南岩溶塌陷多而強,華北相對少且弱一些。全國岩溶塌陷總數為2841處,塌陷坑有33192個,塌陷面積為332.28km2 。
采空塌陷
黑龍江、山西、安徽、江蘇、山東等省是采空塌陷的嚴重發育區。但幾乎在全國的採煤、採礦區均有出現,尤其是個體採礦業比較發達、而法律制度不健全且執行不力的地區更容易發生。據不完全統計,在全國20個省區內,共發生采空塌陷180處以上,塌坑超過1595個,塌陷面積大於1150km2 。
黃土濕陷
主要見於河北、青海、陝西、甘肅、寧夏、河南、山西、黑龍江等8個黃土分布省區,塌陷面積僅河南省就達4.53km2 。
危害
地面塌陷危害主要表現在突然毀壞城鎮設施、工程建築、農田,干擾破壞交通線路,造成人員傷亡。據統計分析,造成地面塌陷的主要因素是人為因素。地面塌陷中采空塌陷的危害最大,造成的損失最重,岩溶塌陷次之,黃土濕陷相對小也較集中。
采空塌陷
在中國,采空塌陷主要出現於20世紀70年代以後,尤其是2000年以後,隨著採礦業的發展,尤其是大量個體業者進行採煤採礦活動,使得采空塌陷在各地頻頻發生。據2007年對全國1173個大中型礦山企業調查,地面塌陷破壞土地面積達84200多公頃,煤礦區最為突出。華北、華東地區煤礦采空塌陷,每年平均為10.5萬畝。
岩溶塌陷
安徽每年因岩溶塌陷造成的直接經濟損失約436.8萬元,遼寧、湖南二省年均分別達5000、3000萬元,雲南省年均約1000萬元,估計全國每年因岩溶塌陷造成的直接經濟損失在1.2億元以上。
黃土濕陷
在濕陷性黃土中,自重濕陷性黃土危害最大。
如蘭州鋼廠第一煉鋼車間,因生產用水管理不當,造成自重濕陷,建築物相對沉降達0.74m,導致建築物報廢;再如鄭州市,1992年5月3日就因暴雨塌陷4處約400m,直接經濟損失達因濕陷造成的直接經濟損失約為250萬元。
監測
1 、長期、連續地監測地面、建築物的變形和水點中水量、水態的變化,地下洞穴分布及其發展狀況等,可掌握地面塌陷的形成發展規律,提早預防、治理。
對地面和建築物的變形監測,通常設定一定的點位,用水準儀、百分表及地震儀等進行測量。地下岩、土體特徵的變化可採用伸縮性鑽孔樁(分層樁)、鑽孔深部應變儀等進行監測。水點變化的觀測常用測量水量、水位的儀器進行。地下洞穴分布及其發展狀況可藉助物探或鑽探方法查明。
2 、塌陷前兆現象是塌陷的序幕,離塌陷時間近而且短促。因此,及時發現這些現象,作出預警報,對減輕災害損失有重要意義。
這些現象一般比較直觀,塌陷前兆現象的監測內容包括:抽、排地下水引起泉水的乾枯、地面積水、人工蓄水(滲漏)引起的地面冒氣泡或水泡、植物變態、建築物作響或傾斜、地面環形開裂、地下土層垮落聲、水點的水量、水位和含沙量的突變以及動物的驚恐異常現象等。
預防
1、對已經發生地面塌陷且其穩定性差尚有活動跡象的地段,就堅決避讓,不能作為職工居住地、重要設備廠房、公路等。
2、建築物應儘量避開地下有採空區的地段,原則上應使主要建築避開塌陷地段。
3、工程設計和施工中要注意消除或減輕人為因素的影響;如設計完善的排水系統,避免地表水大量入滲,對已有塌陷坑進行填堵處理,防止地表水向其匯聚注入等。
塌陷事件
2007年2月23日凌晨,中美洲瓜地馬拉首都瓜地馬拉城一個貧民區突然傳出轟隆聲,瞬間,貧民區中央驚現一個直徑為70米、深度為100米的污水坑。一對兄妹在這場災難中不幸被淹死,20多間房屋下陷,當局在事發後及時封鎖周邊500米範圍,疏散現場附近的居民近千人。
2008年3月25日凌晨,四川省江安縣紅橋鎮五閣村發生了局部地面塌陷,形成大小不等的3個巨型“天坑”,呈直線展開,長約400米。此後,類似事件不斷出現,至2008年7月2日,紅橋鎮的地陷坑已經增加到16個。
2008年11月15日15時許,杭州風情大道捷運施工工地突然發生大面積地面塌陷,正在路面行駛的多輛汽車陷入深坑,多名施工人員被困地下。結果,事故造成了風情大道路面坍塌75米,下陷15米,死亡17人,失蹤4人,受傷24人。
2009年4月5日上午7時許,位於成都市一環路西三段路口一段近30米的河堤突然塌陷,深達1米。由於附近酒店的停車場就設在河堤上,5輛停在河堤上的汽車當場被“吞沒”,所幸未造成人員傷亡。
2012年2月28日下午4時30分許,上海九亭淶寅路1881號七欣科工業園區內一在建工地在挖地基時突然塌陷,致使地下的備用天然氣管道發生泄漏。事故沒有造成人員傷亡。
2012年5月10日,位於廣西柳州市市郊的帽合村發生嚴重地質災害,受災面積約100畝,村內2000餘名居民緊急疏散。災害已致多棟房屋倒塌,地面出現拳頭寬的裂縫,池塘水和井水消失。災害原因初步認為是岩溶塌陷。2012年6月1日,廣西省南寧市壇洛鎮壇洛村多處發生地陷。2012年6月7日,壇洛村再次出現新的地陷險情,已發現5處新塌陷點,其中包括一個約300平方米的塌陷坑。
2012年7月5日凌晨,長沙市緊靠湘江大堤的湘江路中段突然發生塌陷,一台從此路過的轎車被巨坑吞沒,致1人死亡。塌陷坑坑口面積約有30平米。
2012年7月5日夜,鄭州市棉紡路與秦嶺路交叉口東側約30米的快車道上,又一次塌陷,出現了一個深坑。近兩年來,此處經常塌陷,不足200米的路段,已塌陷過十餘次,其中最大的一次塌坑面積超過了30平方米。
2013年3月13日下午5時許,雲南團結鄉至谷律的和下路段發生地面坍塌,一輛正通過此處的拉沙貨車大半車身陷入坑中,事故未造成人員傷亡。
2013年3月26日,深圳福田景洲大廈北側發生塌陷,路面出現直徑5米、深約20米的大坑,一名保全隊長不幸墜入坑中身亡。
2013年8月11日,美國佛羅里達州奧蘭多市附近的一個度假村樓發生地陷,部分房屋陷入深達100英尺的洞中。12日凌晨,該度假村將近1/3的房屋坍塌,住在這棟大樓內的105名客人和住在附近大樓內的客人全部疏散,所幸無人受傷,但該度假村內24個三層別墅全部受損。
2013年8月下旬,湖北荊門東寶區子陵鋪鎮新橋村2組連續發生地陷,正在地里勞作的一名婦女掉進塌陷的深坑中險些喪命。從2010年開始,荊門市城郊已出現33次地表塌陷,塌陷面積約38萬平方米,“天坑”數十個。地質災害背後是“人禍”,當地持續40年挖掘地下石膏礦資源,造成大量不可修復的採空區,僅荊門市東寶區子陵鋪鎮採空區面積達120萬平方米。
北京城區地面塌陷
2012年7月25日豐臺區馬家堡路出現一個長約2.5米、寬1米、深2米的“腳印”形大坑
2012年7月28日西城區地安門外大街南向北方向塌陷了直徑1米的坑
2012年7月28日晚海淀區翠微路北向南方向塌陷了一個面積約30平方米、深近3米的大坑
2012年7月28日晚 西城區皮庫胡同東口出現一個面積不到10平方米、深約1米的大坑
2012年7月29日朝陽區雙井橋西輔路北向南方向出現直徑約2米、深約1.5米的大坑
2012年7月29日豐臺區光彩路南向北方向出現直徑半米的大坑
2012年7月30日下午豐臺區光彩路南向北方向外側車道路面塌陷
2012年7月31日16點02分北京市白雲路北口東南角人行步道發生路面塌陷
2012年7月31日西城區露園小區與扣鍾北里之間的扣鍾胡同路面發生塌陷,塌陷面為直徑長約一米半的圓形
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