江山市岩溶塌陷机理及易发性模拟预测研究

发布时间：2016-10-29 13:25

  本文关键词：江山市岩溶塌陷机理及易发性模拟预测研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中国地质大学》 2015年

江山市岩溶塌陷机理及易发性模拟预测研究

黄立勇  

【摘要】：浙江省江山市是一个岩溶地面塌陷灾害发育程度较高的城市,岩溶地面塌陷灾害的发生和发展给人们的生产生活带来了难以估量的安全隐患和财产损失,也从一定程度上制约着后期的城市规划与建设。虽然对该地区岩溶塌陷现状及其分布进行了系统调查分析,但对岩溶塌陷机理及岩溶塌陷易发性预测研究不够,从而不利于制定科学合理的防治措施。因此,针对江山市岩溶塌陷现状,通过研究岩溶发育特征、岩溶塌陷分布规律、影响因素及作用机理,建立江山市岩溶塌陷易发性预测与评价模型,对江山市岩溶地面塌陷易发性进行预测评价,其研究成果对于江山市城市发展规划及地质灾害防治具有重要的意义。本文在对江山市基础地质、水文地质、工程地质及岩溶塌陷调查勘探资料进行系统收集整理和总结分析的基础上,对重点研究区可溶岩分布、岩溶发育规律和岩溶塌陷分布特征、影响因素和作用机理进行系统研究,建立岩溶塌陷易发性预测模型,取得以下主要成果认识：(1)研究总结了岩溶塌陷分布特征及其影响因素。塌陷点绝大多数发育于冲积阶地和溶蚀平原内；岩溶塌陷分布受可溶岩系岩溶发育程度和主要断裂构造的控制,几乎所有塌陷点都发生于钻孔揭露线岩溶率较高的地段且离区内主要断裂带的距离较近,灾害点的总体分布走向与区内主要断裂带走向基本一致；岩溶集中发育于覆盖层厚度在5-10mm之间；塌陷多数发育于覆盖层底部岩性为砂性土；研究地下水开采历史与现状,以及岩溶塌陷的时空分布,表明73%的岩溶地面塌陷是由人工抽排地下水引起的,塌陷点的分布与地下水活动频繁剧烈地带(如地下水水位降落漏斗区)关系密切；27%为气候变化、地下水自然波动等自然因素引起。(2)根据江山市岩溶发育规律和特征,地下水赋存和运移在孔隙、裂隙和溶洞构成的三重介质中,因此,本文采用渗流—裂隙流—管流理论,建立了地下水流数值模型,对江山市地下水水位动态进行模拟预测,从而为构建考虑地下水动态变化规律的岩溶塌陷易发性综合预测模型打好基础。(3)研究了江山市重点研究区岩溶地面塌陷的发育规律,最终确定岩溶发育程度、覆盖层厚度、覆盖层底部岩性、地下水水位埋深、地下水水力梯度为影响岩溶地面塌陷灾害发育的五个Ⅱ级因子,绘制单要素图并赋以属性。通过已发生塌陷点的属性信息确定不同因子对岩溶塌陷的影响程度,利用地下水流数值模型和模糊综合评价模型的耦合,建立了考虑地下水动态变化条件岩溶塌陷易发性预测模型,根据预测结果完成江山市重点研究区岩溶地面塌陷易发性区划。岩溶地面塌陷易发性可分为四个区：易发区、次易发区、不易发区和稳定区。(4)进行了场地工程建设适宜性分区。不适宜区存在较大的岩溶塌陷危险性,次适宜区应当避免人为引起地面塌陷,基本适宜区为非灰岩覆盖区及灰岩出露区稳定较好,适宜区为侵入岩、碎屑岩等非灰岩出露,不会发生地面塌陷。适宜性差区又分十三个亚区,区内有部分塌陷发生,岩溶较为发育,场地工程建设适宜性差,较适宜区又分三十个亚区,对地表建设基本不会产生危害,较适宜进行场地工程建设,适宜区适宜进行各类工程建设。(5)依据区内岩溶地面塌陷的发育特征及成因机制,结合场地工程建设适宜性分区结果,建议如下：为有效防止岩溶地面塌陷的发生,建议城区禁采地下水,规划建设区限采地下水。对现阶段仍在开采地下水的机井尤其是地下水开采大户,加强管理；建议研究区内场地工程建设适宜的区域优先规划居住、教育科研、车站、行政机构、医疗卫生、商业金融用地及重大工业用地。如北东部前湖—五都—达溪底、大夫第—湾头社—路亭沿、航头46省道两侧、江山港东侧石山底—何家—石灰坛狭长平坦地带；中部三里亭—双塔底、江山港东侧乌木山—杨梅溪口—缸甫底和外垄—市化工总厂—三光碓、老虎山东侧路陈—航埠山宽100-200m的狭长地带；南部路陈—童家、光头山—夏家窑、祝家坂—达泉嘴、叶村、毛塘及基头一带；近期规划中部分居住、教育科研、车站、行政机构、医疗卫生、商业金融用地及工业用地分布在场地工程建设适宜性较差及较适宜区,如大溪滩—李家、老火车站—黄陈、路陈等地的—、二类居住用地,平坦—弓边淤、花露亭—农垦场的一、二、三类工业用地。建议加强工程地质和水文地质勘察,查明建设区内覆盖型岩溶的规模、特征、溶洞充填物性质及岩土体力学特征。在岩溶覆盖区,应加大勘察深度,当第四系覆盖层厚度小于30m时,无溶洞时勘察深度应进入完整基岩20m；钻遇溶涧时,勘察深度应进入溶洞底部完整基岩10m。当第四系覆盖层厚度大于30m时,勘察深度则应钻入新鲜基岩5m；位于中期规划用地南侧的毛墩—宅上—童家、北侧的湖川头—五都一带,在场地工程建设适宜性分区中划属适宜性差区。建议今后进行科学合理地规划设计。主要创新点：建立了基于渗流-管流理论的岩溶地下水流数值模型与岩溶塌陷易发性综合评价模型的耦合模型,重点考虑了地下水位动态变化预测岩溶塌陷的易发性。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.25
【目录】：

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