珠江三角洲地面塌陷的成灾机制及致灾因子分析.docVIP

珠江三角洲地面塌陷的形成机理及致灾因子分析——以广州市为例 1 引言 地面塌陷是指地表土体或岩体在自然和人为因素作用下陷落或沉陷的一种动力地质现象,当它作用于人类社会时,造成人员伤亡、财产损失、经济活动停顿或生态环境破坏。地面塌陷是珠江三角洲城市地质灾害的主要类型之一。广州市位于广东省中部偏南、珠江三角洲的北缘,地处海陆结合部,地质环境复杂,淤泥质软土广泛分布。近年来,广州市经济高速发展,城市化进程加快,人类活动剧烈,地面塌陷灾害尤其是工程地面塌陷灾害频繁发生,灾害损失呈不断增长趋势。由图1看出，过去10年呈明显的波浪状上升趋势,1999年以来,数量更多、频率更高。这一时期为厄尔尼诺多发期,气候异常,多暴雨和洪水,易于诱发地面塌陷等各种地质灾害。同时,由于城市地铁等地下工程建设全面展开,地下施工震动大,过量抽取地下水,对岩土层破坏显著,地表失稳,工程地面塌陷灾害频繁发生。 （据刘江龙，广州市地面塌陷的形成原因与时空分布.2007.12.灾害学.） 地面塌陷灾害与高度发达的经济、完善的城市基础设施相耦合,必然放大灾害的破坏效应,使国民经济发展的受到严重影响。 据不完全统计[3],1995～2005年广州市发生的经济损失超过5万元的人为工程地面塌陷达26次,直接经济损失达1500万元以上。截止到2006年9月，南沙近期重点发展区已发生软基沉降灾害87处，沉降面积达182.96km2，沉降量5～130cm不等，沉降体积1.10×108m3，损毁房屋658栋，损毁路段长16.55km，损毁桥梁6座、港口码头1座、堤坝2.1km、底下管线130m。地面沉降严重影响工业与民用建筑工程、堤围水利工程、地下供水—供电网络等基础设施的正常使用，或使路面凹凸不平不能发挥正常运营。广州市荔湾区大坦沙及周边仅数平方公里范围内，频繁发生岩溶地面塌陷等灾害，仅2008年发生9次，造成了较大的经济损失和严重的社会影响。据不完全统计，区内地面塌陷所造成的损失累计超过200亿元。 2008年1月17日下午3时，地铁五号线大西盾构区间2#联络通道在施工中突然涌水发生塌方，造成双桥路和珠江大桥的引桥交界处花圃内的地面塌方，面积100m2，深约5m事故过程没有人员伤亡，但对地铁施工造成了重大阻碍，地面交通被迫暂时封闭，27条公交线路临时调整，数千群众受到影响。，白云区石井街滘心村一栋在建的村民楼，突然塌陷1.5米深，整座楼体倾斜30度变成了“比萨斜塔”。广州白云区石井夏茅经济联合社“沙园坊”地陷塌楼事故灾害，共致73栋房屋受到影响，涉及面积5000多平方米，其中12栋房屋出现不同程度塌陷、倾斜、裂纹等现象直接经济损失约300多万元。由于岩石中存在岩溶洞隙而产生。在可溶岩石上有松散土层覆盖的岩溶区，塌陷主要产生在土层，称为土层塌陷；当组成洞隙顶板的各类岩石破碎时，也可发生顶板陷落的“基岩塌陷”。 广州市荔湾区双桥公园土洞型塌陷 白云区石井街滘心村 广州市荔湾区大坦沙城西花园土洞型塌陷 2008年白云区石井街村 岩溶塌陷灾害的隐患点主要分布在广花盆地内花都区,白云区江高镇、石井镇,从化市的良口、石岭和石塘等隐伏岩溶区(图3)。分布特征表现为:多发生在断裂带或褶皱轴部;多发生在隐伏溶斗、落水洞等负地形上方;多发生在隐伏灰岩上方或覆盖层较薄且无稳定隔水层之处;多发生在地下水位变化强烈地区或地下水主要补给方向上游地区[9]。 土洞地面塌陷主要分布在广州市中心城区(图4),包括越秀区、荔湾区、海珠区、天河区、萝岗区、番禺区,其大致范围是珠江两岸环市高速公路环绕地区,面积约为290km2。比较集中分布的有几个典型的塌陷群,如:康王路塌陷群、黄浦大道塌陷群、鹅掌坦塌陷群、工业大道塌陷群等。 冒顶型塌陷则主要集中在采空区，地铁等地下空间利用区。其中采空区主要集中在 4广州市地面塌陷的致灾因子分析 塌陷的形成是多因子异变耦合的结果，内在因子是塌陷形成的物质基础，外在因子的影响进一步加速了内在因子的成熟，导致塌陷的形成和失稳，同时内外因子间互相制约，对塌陷的形成是灰色的[9-10]。在地学中，很多因素都不是能以数字来表示的，往往只能用某一方面的标准来反映其相对大小。 4.1地层岩性 从溶洞发育与地层、岩性的关系来看,溶洞发育与岩性具明显专属性,在质纯、层厚的可溶岩中岩溶作用最强烈,含杂质多、层薄的可溶岩中岩溶作用相对变弱。岩溶层以中上泥盆统和石炭系分布最广,而且石炭系比泥盆系的可溶性更好。 另外，土层的性质 4.2活动的断裂构造 受加里东构造运动、海西运动、燕山运动和喜山运动等多期构造运动作用,广州地区构造格局非常复杂。广州市断裂构造发育且均为活动性断裂。它们不仅控制着区域地壳的升降运动、地貌景观差异和大地构造单元,而且会诱发地震。具有明显活动性的断裂有3组[6],即EW向组:瘦