基于烽火村地区的实地调研对武汉市岩溶地面塌陷成因的分析.docxVIP

中 国 地 质 大 学(武汉) 第二十六届学生科技论文报告会 论文题目：基于烽火村地区的实地调研对武汉市岩溶地面塌陷成因的分析 基于烽火村地区的实地调研对武汉市岩溶地面塌陷成因的分析 作者：李翔 孙禧伟 殷鑫 林杰 刘恒 (中国地质大学 工程学院 武汉 430074) 摘 要 :武汉市岩溶地面塌陷曾发生过多次 、损失巨大 。本文基于烽火村的实地调研并在详细论述塌陷多发区地形地貌，地质构造，碳酸盐岩性，水动力条件等特征的基础上对已经发生的岩溶地面塌陷的诱发成因进行分析 ,并提出危险性分析结果，对本区岩溶地面塌陷的预测和防治有一定的指导意义 。 关键词 :武汉市 岩溶塌陷 诱发成因 一、研究背景 1.1现状及其研究意义 武汉市作为我国一个特大中心城市，自上个世纪30年代以来，在主城区频繁发生地面塌陷，且随着地下水的开采等人类经济工程活动的日益加剧，岩溶地面塌陷发生的频率和规模以及造成的损失越来越大。目前，武汉市城市建设正在提速，一些重大工程通过岩溶塌陷潜在危险区，岩溶地面塌陷的存在严重威胁人民生命财产安全，同时使工程施工难度增加，工程成本飙升。而原有对武汉市岩溶地面塌陷的认识已大大不能满足武汉市城市建设需要，因此深入研究武汉市岩溶塌陷发生条件、致塌机制以及对其进行危险性研究不仅具有重要的理论意义，而且具有重要的现实意义，显得十分必要和迫切。 1.2近几年发生的案例 青菱乡位于武汉市南大门，地处武汉市中环线，烽火村乔木湾位于107国道旁。2000年4月，洪山区青菱乡烽火村乔木湾发生岩溶地面塌陷，产生19个陷坑，最大陷坑长54m，深7.8m，塌陷造成10余栋房屋倒塌，大面积农田毁坏，使150户、990人撤离，未造成人员伤亡，直接经济损失达600余万元，间接损失500余万元，成为当时武汉市有史以来最大的一次岩溶地面塌陷灾害。 ②2012年2月1日下午4时许，湖北武昌武泰闸烽火村特1号门口发生地陷。塌陷处位于一家酒店的停车场，面积约50平方米。 ③2014年9月5日，江夏区法泗街发生突发性岩溶塌陷。现场发现，灾害已造成江夏区法泗街金水河堤坝垮塌，地面多处大范围开裂沉陷，两栋民房被埋入陷坑，多处房屋倾斜或下沉，灾情十分严重并呈扩大趋势。 二、基于烽火村实地调研的成因分析 2.1对烽火村岩石岩性进行分析 洪山区青菱乡烽火村主要以灰岩为主，灰岩俗称石灰岩，是一种沉积岩。青菱乡灰岩属于南湖-刘张村背向斜西段倾没端核部。 灰岩是以方解石为主要成分的碳酸盐岩。有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色，硬度一般不大，与稀盐酸反应剧烈。 石灰岩的主要成分是碳酸钙，其最大的特点是容易被酸性的水溶解。自然界里的水分与空气中的二氧化碳反应，生成了岩溶形成的一个必要条件——碳酸，再与生物作用产生的碳酸一起，与地下的石灰岩发生反应。碳酸钙盐类岩中的钙离子被碳酸转移出来，并被地下水带走，看似坚硬的岩石就这样被水一点点溶蚀了。主要发生以下化学变化： ?； 水中化合的和游离的CO2处于平衡状态，当化合的CO2与石灰岩起作用而减少时，平衡就遭到破坏，水中游离的CO2减少时，化合状态的CO2向相反的方向转化，使水中的碳酸含量减少，这时CaCO3发生沉淀作用。但由于地表水不断地 补给，空气中的CO2不停地扩散，结果使灰岩的溶解作用不断发展，以致造成各种空洞，并且日益扩大，引起地下水的机械侵蚀和洞顶的崩塌，更促进岩溶作用发展。 2.2对烽火村岩溶塌陷事故的成因分析 人为塌陷：人为工程施压； A、地基土层中有隐伏土洞； B、地表水发生渗漏对土体进行强烈腐蚀，，以及长江水（富含大量碳酸氢根（HCO3-）离子）对土体可溶岩进行化学溶滤，使土体被散解，并促进潜蚀作用的发展。 3.3对武汉市岩溶塌陷多发的成因分析 经过我们对烽火村岩溶塌陷的实地考察及分析，由此联想到武汉市岩溶塌陷多发的现象，于是我们对进行了一定的探究，主要归结于以下几个方面： 3.3.1地层岩性因素 武汉市碳酸盐岩地层主要以三组近东西向的条带自北向南展布，即碳酸盐岩地层分布在北部的青山向斜，中部的大桥向斜和南部的墨水湖—南湖复向斜等三个近东西向的向斜构造核部，主要有石碳系--下二叠系灰岩，白云质岩和三叠系灰岩，泥灰岩，中间夹上二叠系硅质岩。砂岩，背斜核部为志留系砂岩，泥岩，翼部为泥盆系石英砂岩。可见武汉市可溶性岩分布广泛，这为岩溶塌陷的产生提供了条件。 3.3.2水动力条件 经查阅有关资料，除了1978年汉阳轧钢厂钢材库塌陷附近有一口深井的诱发因素外，其他各处塌陷均未发现附近有抽水井，这就说明，这些塌陷基本是由自然因素—地下水循环过程中发生的潜蚀作用造成的。武汉滨江地区的地下水位（头)的涨落与长江水位的涨落有明显的时间对应关