1、中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 提 纲 结论 5 岩溶发育形态与发育程度分析 2 武汉地区岩溶地面塌陷 3 岩溶地面塌陷预防与处理措施 4 武汉地区可溶岩地层岩性、工程特性及分布特征 1中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 1 可溶岩地层岩性、工程特性及分布特征 1.1 工程地质概况 地形地貌 级阶地、级阶地、 湖积低洼地带和剥蚀丘陵区 地层概况 覆盖层： 级
2、阶地为“二元结构”； 、级阶地为一般粘性土、 老黏土+局部坡残积层 基岩： 中南部为三叠系至志留系 的砂岩、页岩、灰岩等；北 部为白垩第三系泥质粉砂岩 6 3 0 3 6(公里） 武 汉 市 地 貌 略 图 剥蚀丘陵区 剥蚀堆积平原区 堆积平原区 （一级阶地） （二、三级阶地） 长 江 汉 江 东 湖 汤 逊 湖 鸭 儿 湖 严 西 湖 后 湖 东山农场 新沟 阳逻 汉阳县 流芳岭 沌口 姑嫂树 后 官 湖 府 河 沙 湖 图1-1 武汉市地貌略图中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,L
3、td 1 可溶岩地层岩性、工程特性及分布特征 1.1 工程地质概况 图1-2 武汉市基岩地质图（1） 地质构造 北部为中新 生代的凹陷盆地中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 1 可溶岩地层岩性、工程特性及分布特征 1.1 工程地质概况 地质构造 南部：一系列 近东西向的紧密线 性复式褶皱系；一 系列东西向、北西 西向、北北东和东 北向正断层、逆断 层和逆掩断层。 图1-2 武汉市基岩地质图（2）中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geo
4、technical Design Institute Co.,Ltd 1 可溶岩地层岩性、工程特性及分布特征 1.2 可溶岩工程特性及分布特征 岩性 石炭系黄龙组灰岩；二叠系马鞍组炭质灰岩、泥灰岩及栖霞组灰 岩，局部白云质灰岩；三叠系厚层泥灰岩、灰岩。 工程特性 石炭系（C）灰岩块状构造，强度很高； 二叠系(P 1-2 )炭质灰岩、泥灰岩、硅质岩薄层状、层状构造，强 度较高；生物屑微晶灰岩中薄层状，强度很高；白云质灰岩为灰白色， 中厚层状，强度高； 三叠系（T）泥灰岩、灰岩，厚层状。中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Desi
5、gn Institute Co.,Ltd 1 可溶岩地层岩性、工程特性及分布特征 1.2 可溶岩工程特性及分布特征 分布特征 石炭系灰岩、二叠 系泥灰岩、生物屑微晶 灰岩，呈近东西向成条 带状分布，主要分布于 向斜及背斜的两翼；白 云质灰岩主要分布北部 盘龙城一带。 三叠系泥灰岩、灰 岩多分布于向斜的核部 图1-3 武汉市灰岩分布范围图2 岩溶发育形态与发育程度分析 2.1 岩溶发育与岩性的关系 碳酸钙含量愈大越易溶蚀。 2.2 岩溶发育与地下水的关系 地下水运动越通畅，侵蚀越强，岩溶越发育。 2.3 岩溶发育与地质构造的关系 常沿断层破碎带发育；褶皱两翼陡倾角比缓倾角的相对发育，向斜轴部 岩
6、溶也较发育。 图2-1 武汉台褶皱束南湖东湖地质构造剖面示意图中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 2.4 武汉市岩溶发育特征及发育程度分析 石炭、二叠系灰岩岩溶较发育多为较深溶沟、溶槽及窄长形溶洞为主， 以在断层带附近尤为发育，多以溶洞为主； 三叠系灰岩多分布于向斜的核部岩溶相对较发育，多以小型溶洞为主； 在两侧岩溶发育相对较弱，多以小溶洞、溶隙、溶沟为主； 灰岩与泥岩、红砂岩等接触带附近岩溶发育，岩溶垂直向发育，多以 深溶沟、溶槽为主。 2 岩溶发育形态与发育程度分析中 南
7、勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.1 岩溶地面塌陷形成条件 定义 隐伏在第四纪覆盖层下的可溶岩中存在空洞、沟槽，且存在与覆盖层 相连的通道，在某些自然因素或人为因素的作用下，覆盖层物质沿着岩溶 通道漏失到岩溶空洞中，引起覆盖土体发生塌陷，导致地面出现塌陷的自 然现象。 形成条件 场地存在可溶岩且岩溶比较发育； 存在土层与溶洞之间的通道，且溶洞中无或只有少量充填物； 覆盖土层松散软弱，或土层虽很密实有粘性但在地下水长期潜蚀作用下 已形成漏斗状疏松体或土洞；
8、 岩溶地下水有充分的运动循环条件。中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.2 武汉市岩溶塌陷类型 武汉市历史塌陷 武汉市在自然及人类工程活动（抽取地下水）作用下，自 1931 年以 来，主要在武昌丁公庙、江夏区马鞍山井田、汉阳中南轧钢厂、武昌阮家 巷、陆家街、毛坦港、市司法学校、青菱乡烽火村、江夏区范湖乡金水村、 乌龙泉京广线、鹦鹉洲大道、江夏文化大道鹏湖湾等十处地方发生了岩溶 地面塌陷。中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central So
9、uthern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 时间 地点 塌陷特征 地貌类型与覆盖层 下伏地层与构造条件 水文条件 1988年5月 10-11日 武昌陆家街 先产生直径40cm的洞穴，次日形 成圆形陷坑，直径23m，深9.93m， 10间民房陷入坑中不见踪影，陷 坑影响带宽约20m。 I级阶地，标高21-22m，Q 4 冲积物，砂土层厚约27.46- 29.86m 三叠系T灰岩，与新三系 角砾状灰岩接触，岩层 倾角陡。 4 月-10 月长江 水位高于地下水 位4-8m，11-3 月 低于地下水位3- 8m。 1999年4月 22日 青菱乡毛坦港小 学
10、北东50m处，陷 坑位于乡村公路 两水渠交汇处， 塌陷时轰隆巨响，伴有臭鸡蛋味， 热气扑面，陷坑呈圆形，直径 16.5-18m，坑深1-1.5m，积水， 弧形地裂缝宽5-20m，影响范围 400m 3 。 I级阶地，标高21m，Q 4 冲积 物，具二元结构。 三叠系T灰岩倒转向斜转 折端。 岩溶水与孔隙水 联系密切。 2000年2月 22日 市司法学校（武 昌涂家沟107 国 道与京广铁路之 间） 椭圆形漏斗状塌陷坑，直径22.3m， 坑可见深度6m，弧形地裂缝宽度 5-25m，牵引塌陷影响带东西长 60-70m，南北宽40-50m。 I级阶地，标高20m，Q 4 冲积 物，具二元结构，厚26
11、m， 下部砂层厚10m。 三叠系T灰岩，南湖向斜 核部。 岩溶水、孔隙水、 地表水联系密切， 水位波动大，孔 隙水高于岩溶水 3-4m。 2000 年4 月6-11日 洪山区青菱乡烽 火村乔木湾 椭 圆 形 塌 陷坑22个，分两行 呈北西西向排列，塌陷坑最大直 径54m，小者长径2m，最深者20m， 塌陷范围约0.5km 2 。 I级阶地，标高20-22m，其 中有一段清朝江堤穿过，Q 4 冲积物具二元结构。 T 1 灰岩，南湖-刘张村背 斜西段倾没 端核部。 岩溶水、孔隙水、 地表水联系密切。 2001 年5 月30-31日 江厦区乌龙泉京 广铁路1241-070m 处 共两处塌陷坑，最长直
12、径5.5m， 最深4m。 岗地，上部覆盖Q 2 粘土，厚 5-7m。 褶皱两翼，C-P 灰岩， 岩层倾角陡 附近有抽水井， 开采强度大 2006年4月 武昌长江紫都 （倒口湖阮家巷） 已建成的7层楼房的一角地基。楼 角的塌陷坑长约5米、宽约3米、 深约10米，里面露出数根水泥桩。 I级阶地，标高20m，Q4冲积 物，具二元结构，厚26m， 下部砂层厚10m。 二叠系 P灰岩，背斜北 翼，岩层陡倾角 岩溶水与孔隙水 联系密切。 2009年9月 -12月 白沙洲高架桥 白沙洲高架桥工程桩基础施工期 间至少发生3次大的地面塌陷 I级阶地，标高20m，Q4冲积 物，具二元结构，厚25-30m， 下部砂
13、层厚20m。 倒转背斜北翼至核部， 三叠系T、二叠系P、石 炭系C灰岩 岩溶水与孔隙水 联系密切。 2014年4月 29日 江夏鹏湖湾 椭圆形，5米见方，第1次塌陷深 约3米，第2次塌陷深约6米。 龙岗地带，上部为老黏土层， 灰岩顶面有红粘土 二叠系P灰岩，岩层陡倾 角，向斜北翼，塌陷部 位发育有土洞，深溶沟 与下部溶洞相连 溶洞地下水丰富 2015年9月 10日 世贸锦绣长江 椭圆形，塌坑长10米，宽8米，塌 坑深6米 I级阶地，标高20m，Q4冲积 物，具二元结构，厚25-30m， 下部砂层厚20m。 大桥断层西侧，二叠系 P灰岩，向斜北翼，岩层 陡倾角 岩溶水与孔隙水 联系密切。 表1
14、武汉市历史主要塌陷一览表中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.2 武汉市岩溶地面塌陷的分布规律 武汉市主要塌陷的分布： 地质构造复杂地带； 长江一级阶地覆盖层二元结构地带，见图3-10； 长江三级阶地龙岗地带有红粘土分布的深溶槽或发育有土洞部位，见图3-11。 图3-10 长江一级阶地塌陷示意图 图3-11 长江三级阶地龙岗地带塌陷示意图中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Desig
15、n Institute Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.3 武汉市岩溶塌陷类型 图3-1 武汉 市岩溶地面塌 陷实例照片中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.3 武汉市岩溶塌陷类型 武汉市塌陷类型及典型案例分析 （1）饱和松散层（粉土、砂、砾石） 潜蚀 渗流 漏失塌 陷型 饱和松散层在地下水位变化过程中发生潜蚀液化，通过岩溶裂隙 直接漏失到岩溶空洞中，造成地面塌陷。 级阶地典型案例： 椭圆形，长约8米，宽约6米 图3-2 级阶地某塌陷实
16、例照片中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.3 武汉市岩溶塌陷类型 地层结构：典型的长江级阶地二元结构 水文地质条件：上部砂土孔隙承压水及下部灰岩岩溶裂隙水，水力联系较强 图3-3 典型长江级阶地工程地质剖面图中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.3 武汉市岩溶塌陷类型 地质构造：场地位于汤家山新安村扇形向
17、斜北翼 岩溶发育情况：灰岩顶面溶蚀强烈，浅部岩溶发育，下部场地岩溶强发育 图3-4 某级阶地塌陷位置地质构造图中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 地面塌陷原因及形成机制分析 塌陷形成阶段 塌陷稳定阶段 初始阶段 图3-5 饱和松散 层 “漏失”型塌 陷模式示意图中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.3 武汉市岩溶塌陷类型 武汉市塌陷类
18、型及典型案例分析 （2）老黏土层土洞、深溶槽 潜蚀- 负压- 流 失塌陷 型 粘性土区（多为Q 3 -Q 2 老粘性土）在土岩界面上长期受地下水潜蚀形成 土洞,或在灰岩面起伏很大处分布有深溶沟溶槽，深溶沟底部分布软塑至流 塑的红粘土，受某种触发因素（强降雨、抽水或打桩、爆破振动或地震诱发） 作用下，溶沟底部发育的岩溶裂隙并与下部溶洞联通，产生负压，深溶槽下 部流塑的红粘土通过岩溶裂隙流失到下部溶洞中，产生塌陷。中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.3
19、 武汉市岩溶塌陷类型 第一次塌陷为米见方，深 约1-2米，第二次塌陷约5米见 方，深约6米。 图3-6 老粘性土深溶槽塌陷事故照片中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.3 武汉市岩溶塌陷类型 水文地质条件：上部填土中上层滞水+岩溶裂隙水 地层结构：老黏土层+上硬下软的红粘土+二叠系灰岩 图3-7 级阶地典型工程地质剖面图中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institu
20、te Co.,Ltd 3 武汉地区岩溶地面塌陷 3.3 武汉市岩溶塌陷类型 地质构造：场地位于背斜南翼北翼，岩层倾角陡65-85度 岩溶发育情况：岩溶现象较为发育 场地 图3-8 地质构造图中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 地面塌陷原因及形成机制分析 塌陷形成阶段 塌陷稳定阶段 初始阶段 图3-9 老黏土层 土洞、深溶槽漏 斗型塌陷示意图中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute C
21、o.,Ltd 4 岩溶地面塌陷预防与处理措施 近年来武汉市正值建设高峰，建设过程中桩基施工、基坑 开挖、地下水处理大量抽取地下水，改变了地质环境，地面塌 陷地质灾害事件也越来越多，施工诱发地面塌陷也越来越多。 因此要： （1）重视岩土工程勘察分析与评价 （2）对岩溶地面塌陷进行提前预防和及时处理中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 4 岩溶地面塌陷预防与处理措施 4.1 正确进行岩土工程勘察分析与评价 对场区岩溶发育程度进行评价 重视场区所处地质构造部位 查明场地地层结构，工程性
22、质，分布特征 查明场区可溶岩的岩性、分布，岩溶发育特征 查明场区地下水情况 综合分析场区岩溶发育程度 对场区可能存在岩溶地面塌陷的分析评价 分析场区地层组合关系 查明深溶槽及土洞分布 分析地下水与岩溶水水力联系 分析判断场区岩溶地面塌陷的可能性中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 图4-1 某场地岩溶地面塌陷工程地质剖面图（1）中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd
23、图4-1 某场地岩溶地面塌陷工程地质剖面图（2）中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 4 岩溶地面塌陷预防与处理措施 4.2 岩溶地面塌陷预防及处理措施 土洞及深溶槽处理 查明土洞、深部溶槽的位置后，注浆、灌砂充填，并检验回填、 注浆效果。 超前钻注浆处理及桩基溶洞处理 在塌陷区的拟建建筑采用钻孔灌注桩基础，并进行施工勘察，在 超前钻钻孔进行压力注浆处理，同时桩基施工也采取措施对溶洞、岩 溶裂隙进行处理，堵塞了岩溶通道与空洞，取到了预防塌陷产生。中 南 勘 察 设 计 院 有 限
24、 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 4 岩溶地面塌陷预防与处理措施 4.2 岩溶地面塌陷预防及处理措施 水平帷幕封闭 对级阶地二元结构松散砂砾层与灰岩直接接触的场地，且下部浅层岩溶强 发育，石灰岩与土层接合面上做水平帷幕，隔断砂砾石层中水与岩溶水之间的水 力联系，同时也封闭了岩溶通道，但造价昂贵。 严格控制地下水开采 在石灰岩中和松散覆盖层底部进行静压注浆 探明石灰岩中岩溶发育带深度和岩溶规模后，在石灰岩面以下一定范围内静 压注浆，注浆孔深度须穿过岩溶发育带，后提升注浆管再对松散盖层底部注浆， 产生双重堵塞效果
25、中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 5 结论 武汉市岩溶地面塌陷为上覆覆盖层塌陷，并不是岩溶溶洞的塌陷； 武汉市岩溶为隐伏性岩溶，岩层厚度不大，岩溶虽较发育，但没 有非常大规模的岩溶发育； 武汉市典型岩溶易塌陷类型：一种为一级阶地松散沙砾层与灰岩 直接接触潜蚀 渗流 漏失塌陷型，另一种为龙岗地带土洞或深 溶沟溶槽潜蚀- 负压- 流失塌陷型 对建筑场地进行详细勘察、岩溶专项勘察、施工勘察的基础上并 进行有效处理，可预防塌陷的产生。中 南 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 谢谢！
