江苏南京地质工程勘察院 江苏南京 210041
摘要：本文在对南京某景区地面塌陷地质灾害调查的基础上，通过工程地质钻探、地球物理勘探等手段，对地面塌陷地质灾害原因进行了分析，查明了地面塌陷地质灾害原因、类型、分布规律、发育特征及危害程度，并对地面塌陷后期的发展趋势进行了评价和预测。
关键词：岩溶塌陷；地质灾害；成因分析；发展趋势评价
引言
地面塌陷地质灾害具有突发性，破坏性较大，尤其在人类生活和生产相对密集的区域，地面塌陷的发生会造成严重的经济损失，甚至还可能造成人员伤亡，直接威胁人们的生命财产安全。
1 工程概况
2013年11月，南京某景区发生小型地面塌陷地质灾害，塌陷坑近似呈椭圆形，长轴约10m，短轴约5m，深约2m，塌陷区面积约45㎡。地质灾害发生后，相关部门启动应急防护措施，对塌陷区及其周边地面下沉区域进行应急勘查，勘查面积约1400㎡。
2 勘查区区域地质条件
景区为低山丘陵地貌单元，地势总体上东高西低，东部为山地，最高峰海拔标高为284m，山型一般较缓，局部陡峭，山脉走向北东，中部为山间平原，地势平坦。塌陷区周边地形较为平缓，为山间洼地，标高14-19m，总体呈北高南低，东高西低趋势，北侧低矮土丘，植被较为发育，南侧为景区广场。
勘查区及周边第四系广泛分布在山间平原和岗间洼地区，岩性成因、厚度变化均较大。第四系覆盖层厚度约在15.8~21.0m。下伏基岩为二叠系下统栖霞组灰岩，岩体呈灰色，风化程度弱，岩体较完整，裂隙发育一般，由方解石填充，呈闭合状态，岩体敲击声脆，强度高。基岩中部分钻孔见溶洞，溶洞基本无充填物，或由流塑状淤泥质土充填，仅局部小规模溶洞内由粉质粘土充填，充填物呈棕褐色，局部受铁质浸染严重呈黑褐色，呈可塑—硬塑状态。
3 勘查手段
本次勘查手段主要采用地球物理勘探结合工程地质钻探进行。地球物探共布设6条测线，并沿塌陷区周边布设5个地质工程勘探点，平面布置如下。
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勘查平面布置图
3.1地球物理勘探
勘查区第四系地层电阻率总体特征为低高低，第四系地层中粉质粘土层电阻率若小于60Ω•m，则为电性异常区，可能为土洞发育区的反映。下伏地层主要为栖霞组的灰岩岩溶，电阻率大于120Ω•m，推测第四系以下的地层中电阻率低于60Ω•m为溶洞，根据以上分析，结合物探成果，01线160-166号点地表至基岩呈低阻异常，具备土洞发育条件的反映；02线150-158号、160-164、168-172号点附近第四系地层中高阻层有不连续电性界面，在该电性异常区域具备土洞发育条件的反映；03线在168-176号、186-194号点附近第四系地层中高阻层有不连续电性界面，在该电性异常区具备土洞发育条件的反映，具体见平面布置图红色线框区域。
3.2工程地质钻探
本次钻探沿塌陷坑两侧共布设了5个勘探点，钻孔平面布置如下。在钻探过程中，ZK2、ZK3及ZK5均揭示溶洞较为发育。综合钻探及物探成果，塌陷区周边岩溶较发育。
钻孔岩溶统计表
4 岩溶地面塌陷的成因分析
（1）岩溶地层发育
通过勘查揭示，塌陷区及周边区域下伏基岩为可溶性石灰岩，岩溶发育。通过钻探可见，ZK2、ZK3、ZK5均遇溶洞，岩溶率高达80.6%，其中ZK2所见溶洞洞高11.45m，洞中无充填物；ZK3遇开口式溶洞，洞高10.0m，洞中由流塑状淤泥质土充填；ZK5所遇溶洞洞高1.3m，上部溶洞由硬塑状粉质粘土充填，下部溶洞无充填物。这些规模较大的溶洞为上部塌陷物质提供了必要的存储空间。
（2）水流渗透条件
该区周边地形较为平缓，为山间洼地，不利于地表水流排导，塌陷区及周边第四系覆盖层主要为素填土、粉质粘土、碎石土等，总体土质压缩性中等，结构松散，孔隙发育，具有一定渗透性，为水流渗透裹挟土颗粒提供了有利条件。且据现场调查访问，此次塌陷区范围内存在一条输水管线，该管线在使用过程中曾多次发生漏水，因此在大气降水所形成地表水和水管漏水渗透的共同作用下，形成渗透潜蚀效应，将土颗粒搬运、迁移，从而引起土体结构破坏形成土洞，在重力作用下发生地面塌陷。
综合分析各种因素可判断，此次岩溶地面塌陷的形成机制为潜蚀致塌。即在地下岩溶空洞较发育的基础上，在地表水流与水管漏水渗透裹挟作用下，第四系覆盖层松散土颗粒逐渐流失，慢慢形成空洞，随着土洞的逐渐发展，上部土体在重力作用下发生垮塌。
5岩溶地面塌陷发展趋势评价预测
参考《地质灾害勘查指南》（地质出版社），根据岩溶塌陷的形成条件及主要影响因素，选取浅部岩溶发育指标、土体厚度结构指标、地下水位指标、地貌特征指标等6个评价因子，对区内地面稳定性进行预测。预测模型如下：
N=K+S+H+W+F+G
N=17~20 极易塌陷，可产生大量塌陷；
N=13~16 易塌陷，可产生较多塌陷；
N=9~12 不易塌陷，可产生小量或零星塌陷；
N≤8 一般不塌陷，属稳定区。在特殊条件下可能产生个别塌陷；
评价因子按它们对塌陷发育的影响大小分为三到四级，综合已有的实践经验，分别赋予经验指标，取值见下表。
预测因子及经验指标表
勘查区岩溶发育程度强烈，K=3；覆盖层岩性结构为多层状粘性土-砂砾石，S=2；覆盖层厚度15.8—21.0m，H=2；岩溶地下水在基岩中，>10m，W=1；岩溶地下水位于主径流带，排泄带，F=3；地貌属岩溶洼地，G=3。经计算，勘查区内N=14，属易塌陷区，可产生较多塌陷。
6 结论
综合分析勘查区地质环境条件及岩溶发育情况等因素，可判断此次岩溶地面塌陷的形成机制为潜蚀致塌。即在地下岩溶空洞较发育的基础上，在地表水流与水管漏水渗透作用下，第四系覆盖层松散土颗粒逐渐流失，慢慢形成空洞，随着土洞的逐渐发展，上部土体在重力作用下发生垮塌。根据勘查区的地质环境条件、地面塌陷发育特征、岩溶发育情况，通过多种方法分析可知该区仍处于不稳定状态，后期发生地面塌陷的可能性较大。
参考文献：
[1]王振东 刘传正等，《地质灾害勘查指南》，（地质出版社），2002-2-1出版
[2] 罗小杰，沈建，我国岩溶地面塌陷研究进展与展望[J].中国岩溶，2018（1）：101-111.
作者简介：周玲玲，女，1980年生，高级工程师，硕士研究生，长期从事水、工、环境地实践及研究工作。