重庆涂山湖片区岩溶塌陷形成机制及危险性评估

发布时间：2020-07-03 23:28

【摘要】：我国国土面积约有1/3为可溶岩覆盖区,由于近年来城市化进程不断加快,人地矛盾尖锐导致工程建设不得不向岩溶区扩展,促使地面沉降塌陷不断发生制约了工程项目的建设。涂山湖区域位于重庆市南岸区,区域内人口密集,经济活跃。为了改善室内交通状况,不断有大型的隧道工程在该区域营建,一方面改善了区域交通状况,另一方面也使得区域内地面塌陷不断发生。本文针对涂山湖区域岩溶发育和塌陷形成情况进行地质调查和资料收集,运用物探、钻探等勘察手段揭示出研究区岩溶发育和塌陷形成特征,通过静力学和土力学等相关知识,对不同时段的塌陷体的致塌力和抗塌力进行分析,揭示出研究区塌陷形成机制,并选取了地质构造、地形地貌、覆盖层情况、隐伏岩溶发育和地下水水文条件等12个影响因素,构建了岩溶发育评估模型对研究区的塌陷危险性等级进行分区,绘制了涂山湖区域岩溶塌陷危险性等级图,可为后续治理以及工程规划提供一定的参考性意见。本文主要的研究成果分述如下:(1)通过收集资料、水文地质调查、物探和钻探等调查手段,揭示了研究区地质环境特征与地下水水文环境特征,表明了岩溶发育由背斜核部向两翼逐渐减小并沿暗河排泄方向呈串珠状分布;通过物探和钻探对比分析得到了研究区发育了7处岩溶发育集中区域,区域为隐伏岩溶和塌陷密集分布区域,为地表水主要的下渗通道;并通过抽水试验得到的数据计算分析表明研究区计算的岩层渗透系数值远大于试验室测定的岩石的渗透系数经验值,揭示出研究区上部岩层破碎,利用地下水的垂直向下排泄。(2)通过实地调查明确了区域隧道分布状况,利用隧道涌水量变化图并计算了研究区地下水补给量,确定了南山隧道为研究区地下水漏失的主要原因,并根据地下水漏斗范围和可溶岩分布情况划定了地下水漏失的影响范围,通过地下水漏斗与原有地下水的距离大小划定了地下水漏失强度等级图;根据收集资料和水文调查成果,系统的研究了地下水与基岩面距离、地下水水位变幅和地下水漏斗对塌陷的影响,并根据塌陷的分布情况、地形地貌特征以及地下水水文环境特征划定了三种因素的强弱等级图。(3)通过地质调查统计了研究区塌陷分布情况、形成时间和平面尺寸等数据,通过数据分析揭示出岩溶塌陷形成规律为以塌陷群的形式发育并与降水时段同步响应不断加深。根据与降水时段是否同步响应的特征确定了两种类型的塌陷,并利用静力学和土力学等相关学科知识,分析了两种类型塌陷的致塌力和抗塌力的不同,通过实例计算揭示出研究区塌陷在不同时段的形成机制不同,即非降雨时段的塌陷的形成机制为真空吸蚀机制,降雨时段形成机制为潜蚀致塌机制。(4)根据地质调查结果和室内研究成果,确定了基岩、岩溶发育程度、地形地貌、地质构造、覆盖层厚度、地下水与岩土分界面等12个岩溶塌陷的影响因素,利用层次分析法、灰色关系分析法和集对理论构建了研究区岩溶塌陷危险性评价体系,通过集对理论种对立度、差异度和同一度的大小排序关系对塌陷的危险性等级进行分区,利用ArcGIS平台绘制了研究区塌陷的危险性分区图,并通过区域塌陷点个数对危险性分区图进行了可信度验证,验证结果合理,可为后续的工程治理和以后的工程规划提供一定的参考。(5)依据南山涂山湖区域并结合相关地区的研究成果和治理经验,隧道涌水和降雨入渗是造成岩溶塌陷的诱发因素;基于此类经验提出了隧道规划和修建过程中的建议。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P642.25;U452.11
【图文】：

区域交通位置示意图

探测原理,高密度电法

图 3.1 高密度电法探测原理图电磁法[29]也称时间域电磁法，简称 TEM，它是一种建立在电磁感应时间域人工源电磁探测方法，遵循电磁感应原理，其机理就是导电化的电磁场激发下而产生的涡流场效应，即利用一个不接地的回线也可以用接地线源电偶极子）向地下发射脉冲电磁波作为激发场源），根据法拉第电磁感应定律，脉冲电磁波结束以后，大地或探测场（即一次场）的作用下，其内部会产生感生的涡流，这种涡流有间特性。其大小与诸多因素有关，如目标体的空间特征和电性特征征等，而且因为热损耗的缘故会逐渐减弱直至消失。人们虽然不能涡流的大小，但是可以利用专门仪器观测这种涡流产生的电磁场（）的强弱、空间分布特性和时间特性。

【参考文献】