理论教育 地面塌陷形成机理的理论-工程水文地质学

地面塌陷形成机理的理论-工程水文地质学

时间:2023-09-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在这种情况下,地面塌陷不发生在漏斗中心,也不发生在漏斗边缘,而是发生在地下水位降至松散土层与岩溶地层接触面附近的地段上。此外,随着地下水面下降,真空腔内负压逐渐增大,在与地面的大气压力差作用下,拱形盖层支持不住也会发生地面塌陷。地面塌陷形成机理复杂,不能用某种机理去解释地面塌陷的发生。地面塌陷可能是多种机理综合作用的结果。

地面塌陷形成机理的理论-工程水文地质学

1.潜蚀论

当地下水的水力坡度变大流速增强时,发生潜蚀作用地下水对上覆松散土层和溶洞溶隙中的充填物进行冲蚀、掏空,并将土粒带走,其结果是使松散土层失去天然的平衡状态,产生土洞,导致地面开裂、塌陷而产生下沉。当地下水位在可溶岩层顶板上下,即松散土层底部变动时,潜蚀作用最为强烈。在这种情况下,地面塌陷不发生在漏斗中心,也不发生在漏斗边缘,而是发生在地下水位降至松散土层与岩溶地层接触面附近的地段上。当地下水位降到可溶岩层顶板以下而又无潜水和地表水垂直下渗补给时,地面塌陷便不再发生。

2.液化论

在岩溶地层上覆有饱水的,并具有蚀变性的松散土层的条件下,当地下水的渗流方向突变、垂直方向的渗透压力迅速增加时,松散土层会突然液化,水伴随土体瞬时向下部溶洞溶隙通道流动而发生塌陷。

3.真空吸蚀论

在相对封闭的承压岩溶网络地下水中,当地下水位下降低于覆盖层底面时,便形成“真空腔”(“负压腔”)。在真空腔内下降水面如同一只“吸盘”,强有力地吸引着上面松散土层向下塌陷,使覆盖层逐渐掏空,真空腔向上扩大,拱形盖厚度减小支持不住失去平衡时,形成地面塌陷。此外,随着地下水面下降,真空腔内负压逐渐增大,在与地面的大气压力差作用下,拱形盖层支持不住也会发生地面塌陷。(www.daowen.com)

4.气蚀、气爆论

由于地下水位下降,使封闭较好的岩溶空间呈低压状态,引起岩溶充填物及松散土盖层中的高压气沿低压空间爆裂产生气蚀现象,而当岩溶管道突然堵塞,地下水面迅速升高时,使封闭的岩溶空间产生高气压团,如果压力超过土层允许压力便爆裂形成地面塌陷。

5.水化学侵蚀论

岩溶地区绝大多数地面塌陷是由土洞演变形成的,如在桂林地区这样形成的塌陷在90%以上。粘性土中可溶成分含量丰富,地下水化学侵蚀加剧土洞的形成、发展作用。模拟实验表明,各种不同质的水体对土体崩解影响的能力不同。随着水力条件急剧变化,对土体崩解的加速作用存在明显差别,且以酸性水体的作用更具突发性,其作用不可忽视。因此,在城市和工矿地区要严格控制酸性工业污水入渗污染地下水,以防止水对土层的溶蚀作用。

地面塌陷形成机理复杂,不能用某种机理去解释地面塌陷的发生。地面塌陷可能是多种机理综合作用的结果。

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