广西塌陷地质灾害的防治研究

邓永光，张小礼，陆 鹏

（广西水利电力职业技术学院，广西 南宁530023）

1 引言

广西地处我国岩溶塌陷分布最多的西南岩溶地区，在桂西、桂中、桂东北、桂西南及桂东南均有分布，尤以泗顶、桂林、柳州、来宾、黎塘、玉林等地最发育［1］。1998年以来，广西的地面塌陷已成为继滑坡、崩塌地质灾害之后的主要灾种，塌陷地质灾害有增无减，发展势头未能得到抑制，已经成为严重的环境地质问题。

我国对岩溶塌陷的防治工作开始于20世纪60年代，目前已有一套较为完整和成熟的方法，主要是在掌握塌陷规律的前提下，对塌陷做出科学的评价和预测，采取以早期预测、预防为主，治理为辅，防治相结合的办法［2］，具体防治措施分为以下几种［3］。

（1）监测预防措施。如调整抽排水方案、设置完善的排水系统、建立监测网、工程选址时避开岩溶塌陷发育地段，防止放炮等人为破坏，建立岩溶塌陷地质灾害的信息管理系统。

（2）工程治理措施。强化土层和洞穴充填物、填堵岩溶通道、梁板跨越法、强夯法、灌注法、深基础法、旋喷加固法、地表水综合治理法、恢复水位法、钻孔充气法、修筑围堰法等。

（3）非工程防治措施。综合运用法律、经济和行政手段，加强对塌陷地质灾害防治的宣传工作，实行塌陷地质灾害调查制度、预报制度、危险性评估制度、治理工程的“三同时”制度、治理单位资质管理制度，加强防灾体系与应急能力建设、灾害档案建设、灾害防治的经费筹措，强化对塌陷灾害防治工作的监督。

2 广西塌陷地质灾害防治工程要点

广西塌陷发生的区域主要分布在以柳州为中心的桂中盆地、广西中部弧形山脉周边和桂北的众多中小盆地中，以岩溶集中连片分布于桂西南、桂西北、桂中、桂东北的古生代及早三叠世海相沉积的碳酸盐岩为最主要发育地层，主要为北东向发展分布，在广西人口密集、人工扰动水土频繁的城市、矿山和交通线上最为显著。

岩溶塌陷的形成，通常必须具备三个条件：一是下部有岩溶地层，有溶蚀的空间（溶洞或土洞），为地下水和塌陷物质提供运移空间或通道；二是上部有一定厚度的盖层，盖层可以是基岩，也可以是松散土层；三是有岩溶塌陷的致塌作用力。前两个是条件，后者是原因。塌陷的发生与广西的岩性、构造、地貌、气候、水文等地质环境背景和气候背景条件相关，也受人为大量抽排地下水和工程活动所影响，所以水与矿产资源开发、工农业生产、交通建设等工程经济活动活跃的地区，人口密集、人工扰动水土频繁的城市、矿山和交通线上塌陷最活跃，采空区塌陷更主要发生于地下采矿活动地区。随着经济社会的快速发展和城市化水平的迅速提高，重大工程建设和能源资源开发的扰动不断加剧，这些地区的塌陷将更加严重，因此岩溶塌陷防治要重点防控地下水和工程这两个因素。

防治塌陷于工程开工之前，就要做好对塌陷分布及其危险性的普及宣传，使各方防范工作，根据不同情况设计适宜的工程防治措施，优化施工方案，提高工程场地承载能力，防止对场地产生冲击或振动直接引发塌陷，或改变地下水的流场引起各种环境问题。在施工过程中要经常注意收集地下水的信息，分析塌陷状况并及时作出预报，根据情况调整施工计划，努力避免或减少塌陷事故的发生。

3 防治塌陷要注重控制岩溶水

岩溶地区年均降水在1 100mm以上，降雨充沛，水文过程变化迅速，环境变化十分显著，对塌陷产生发展影响巨大，同时岩溶地下水资源丰富但地表水缺乏，岩溶干旱频繁，生态环境脆弱。要采取适当的措施对地下水作针对性的处理，避免塌陷程度和范围进一步扩大，又要保护地下水环境。

在地下水流动通畅之处通过灌浆建造防渗帷幕、地表水防渗、河流改道引流、对漏水的河、库、塘铺底防漏等措施降低渗透性，防止岩溶水进入场地加剧塌陷，减少土壤流失，控制土洞的形成速度和规模，但在某些低洼之处可能要设置排水系统，防止水位上升造成浸没问题，破坏地下水的流场，保护水源和生态环境质量，防止次生污染。

要实行最严格的水资源管理。建立水资源管理机构，立法并严格管理地下水的开发利用，综合采取引水、收集雨水、回灌、修建地下水库、节水灌溉等措施，建立水资源管理模型，实现地下水与地表水的统一调度管理，减少对地下水的需求，防止地下水位的强烈变动，保持水资源的平衡，抑制塌陷的发生，把有限的地下水资源进行合理的分配，使水资源有一个合理的使用环境，使地表水和地下水得到长期有效的综合利用。

要加强对地下水的勘察，建立运行地下水监测网，全面掌握水资源的运动规律和动态变化；合理控制抽水井孔布局和井距，限制开采井的抽水井段，控制开采井抽水量和降深，防止干旱季节的无序抽水，防止地下水位大幅度波动；采用有效的井管过滤结构，防止抽水过程中淘刷土体颗粒，控制岩溶洞隙的产生和发展。

4 重视塌陷地质灾害的预警

要防治塌陷地质灾害，高水平的监测预警是前提。岩溶塌陷预警首先要监测前兆现象，主要是地面沉降、地面开裂和塌陷地震。岩溶塌陷前土洞的扩展引起上覆土层下沉，往往先在地面出现弧形断续展布的拉张裂缝，发展后成环状裂缝且宽度加大，部分内侧下错，一般不具有较大的水平相对位移，有时伴生房屋开裂并引起地下水的变化，如水塘、农田突然出现漏水、冒水，水色突然浑浊或翻砂、冒气，地下有响声，井、泉水位的骤然升降，水量忽大忽小变化异常等现象。大规模的塌陷前发生震源深度很浅、强度低、震级小但烈度偏高的塌陷地震，如湖北恩施沐抚区大山顶一带1975年1月27日，当地群众听到地下有闷雷声，地面见有裂缝，宽1～2cm，长数十至数百米，裂缝附近常见有漏斗或新近塌陷的坑洞，通过地震监测可侦测早期塌陷。

岩溶塌陷预警要应用先进技术获取监测数据。对地面沉降的监测可采取3种方法，一是精密水准测量高精度地获取水准测量点（基岩标和分层标）的沉降值，天气状况良好，有通视条件，无施工干扰，塌陷区稳定利于监测基线布置的区域，采用全站仪监测方式。二是对于大区域采用全球定位系统（GPS）进行全方位的地面沉降监测。三是采用INSAR遥感监测、道路CT、近景摄影测量，或根据具体条件在土体浅表埋设装有聚氯乙烯铜线的混凝土管或光纤传感器、土体压力计、张力计，岩溶管道裂隙系统中布置压力计自动监测水（气）压力变化，在钻孔内安装伸缩性水准仪、钻孔深部应变仪监测深部变形等技术。

把精密水准测量、INSAR技术的遥感监测和道路CT探测地下土洞溶洞的分布结果辅以地质条件作为基础数据，全球定位系统（GPS）动态监测、分层监测、地下水监测、地震台网监测的自动测报数据作为实时预警数据，以人工监测地面塌陷前兆现象作为补充，集成于GIS中，通过GIS的空间分析功能实现各种监测方法的优势互补，监测结果对比印证，判断监测方案的有效性、预警的准确性，制作输出地图和各类专题图，进行危险性评价并预警，将预警信息自动发布到监测管理人员的手机上，以尽快启动相应的预案，有效防范和遏制塌陷发生。

5 结语

在加强岩溶塌陷灾害的分布规律、成因机理和地质环境演变的科学研究基础上，结合区内塌陷的成因、致塌模式及主控因素来合理选择防治方法，采取工程防治与非工程防治相结合的系统性的防治措施，重点防控地下水和工程这两个因素的影响，实现宏观与微观、平面与垂向、GPS技术与传感器技术、通讯技术和计算机决策等多种技术集成于GIS中进行空间分析，实现全天候、长距离、远程实时的对岩溶塌陷立体监测预警，将大大提高该区岩溶塌陷地质灾害防治水平。

［1］秦礼文，施 杰 .广西岩溶塌陷现状及预测评价［J］.中国地质灾害与防治学报，1997（1）：51～61.

［2］盛玉环 .岩溶塌陷的勘察与防治［J］.岩土工程界，2004（4）：72～74.

［3］韩淑朋，严新泺 .广西岩溶塌陷类型、影响因素、成因机制及其防治措施［J］.资源调查与环境，2012（2）：130～135.