岩溶塌陷是我国岩溶区特有的地质灾害,近年来,随着我国国民经济建设的迅猛发展、频繁出现的地震和暴雨等极端气候事件,岩溶塌陷有上升趋势,给岩溶地区城乡建设、重大工程建设和人民生命财产安全带来严重影响,已成为岩溶区生态文明建设面临的主要地质环境问题。2012年中国地质调查局启动了“重点地区岩溶塌陷调查”计划项目,该项目由中国地调局地科院岩溶所负责组织实施,经过近两年的工作,在我国岩溶塌陷发育分布现状和趋势分析等方面取得了可喜进展。

一、基本情况

根据全国1500多例有详细记录的岩溶塌陷分析,塌陷坑总数超过4万个,岩溶塌陷集中分布在我国西南地区、华南、华中和华北地区,其它地区也有零星分布。我国岩溶塌陷高危险区面积约60万平方千米,有包括广州、武汉、深圳、贵阳、唐山、杭州、徐州、昆明、桂林、泰安等在内的30多个大中城市、328个县市、14000公里的公路和9000公里的铁路处于地面塌陷高风险区;有40余座矿山、25条铁路线和100多座水库长期遭受岩溶塌陷的威胁。

岩溶塌陷具有隐蔽性、突发性特点,长期以来,它的防治研究工作一直比较薄弱,主要以零星调查研究为主,存在基础数据缺乏、家底不清、常常使人防不胜防等问题。为此,2012年中国地质调查局启动了“重点地区岩溶塌陷调查”,首先在岩溶塌陷最为发育的广西桂中地区、湖南湘中地区、湖北武汉地区、广东珠三角地区、安徽皖江地区开展岩溶塌陷综合调查示范,该项目由中国地调局地科院岩溶所负责组织实施。经过近两年的工作,在我国岩溶塌陷发育分布现状和趋势分析等方面取得了可喜进展。

二、已取得的主要成果

1.初步掌握我国岩溶塌陷现状及发育分布规律
我国岩溶塌陷主要分布在人类活动强烈覆盖型岩溶区,以土层塌陷为主,基岩塌陷较为少见。土层塌陷规模较小(塌陷坑的直径一般小于30米)。覆盖型岩溶区上覆第四系土层在地下水作用下,形成土洞并向上扩展,最终产生地面塌陷是岩溶塌陷发生的主要原因。基岩塌陷是溶洞失稳、顶板垮塌而产生的地面塌陷,具有规模大(塌陷坑直径一般大于30米)、后续效应强烈的特点,通常会产生地震、地裂、地表喷水和冒砂等现象,甚至会诱发产生大面积土层塌陷。

我国已有岩溶塌陷约70%为人类工程活动所诱发,诱发岩溶塌陷的主要人类活动类型包括:矿山疏水、基础工程勘探施工、地下工程施工、工程爆破,以及地下水过量开采。触发岩溶塌陷的主要自然因素主要有极端降雨和地震活动。

2.在岩溶塌陷的发育趋势上取得新认识
从全国发生的岩溶塌陷特点看,近年来岩溶塌陷有数量增多、影响扩大的趋势,主要表现在:

(1)城市岩溶塌陷日趋严重:以广州、佛山、深圳、武汉、桂林、柳州等最具代表性,地铁、基坑、冲孔桩、钻探等工程施工造成岩溶管道系统水气压力发生强烈变化是诱发岩溶塌陷的主要原因,此外,城市供排水管道渗漏已成为岩溶塌陷另一个重要因素。

(2)矿山岩溶塌陷问题更为突出:我国岩溶塌陷问题突出的大型矿山大约有16个,近年来这些矿山岩溶塌陷有所加重,如湖南宁乡煤炭坝、涟源恩口煤矿。主要原因是矿山长期疏干排水,已形成大面积的地下水降落漏斗,岩溶管道裂隙系统水气压力在降雨或矿山排水影响下极易发生剧烈变化,使第四系覆盖层发生破坏。此外,由于这些矿山大都属于“资源枯竭”型矿山,下一步的“闭坑”将使地下水位上升,也将会面临一个岩溶塌陷高峰期。

(3)大型交通工程引发岩溶塌陷更为严重,岩溶塌陷已成为岩溶区隧道工程建设面临的关键地质问题,由于塌陷会使地表水系统和岩溶系统贯通,引发突水突泥事故,造成更为严重的后果。例如福建龙厦铁路象山隧道、武广高铁广州金沙洲隧道、宜万铁路圆梁山隧道等。

(4)自然塌陷明显增多,进入活跃期。自然塌陷以基岩塌陷为主,大都发生在岩溶石山地区,往往具有“暴雨-塌陷-内涝”、“地震-塌陷-内涝”等灾害链现象。例如,2010年发生的广西来宾良江特大型岩溶塌陷、广西靖西凌晚塌陷内涝、广西河池市塌陷地震等。主要与近年来地震和极端气候事件(特别是极端暴雨)频繁出现有关。趋势:有可能发生类似广西乐业大石围天坑的特大型岩溶塌陷事件,这将给社会带来更大影响。

3.岩溶塌陷调查和防治系列规范的编写及信息系统建设
针对当前我国岩溶塌陷调查、防治缺乏相关技术规范的问题,编写了《1:50000岩溶塌陷调查规范》、《岩溶塌陷地球物理探测技术指南》等相关规范的编写工作,开发了岩溶塌陷调查信息系统和野外数据采集系统的开发工作。

三、下一步工作打算

1.继续开展我国重点地区岩溶塌陷调查现状及岩溶塌陷主要影响因素综合调查工作,摸清家底,把握规律。

2.开展岩溶塌陷监测技术、岩溶塌陷隐患早期识别技术和特大型基岩塌陷形成演化机理研究。

3.凝炼科技问题,着手准备 “十三•五”973项目的立项工作。