佛山市富湾冲孔桩施工引发岩溶地面塌陷机理分析

易守勇, 贾龙, 韩庆定, 罗锡宜, 邹杰. 佛山市富湾冲孔桩施工引发岩溶地面塌陷机理分析[J]. 中国岩溶, 2024, 43(5): 1144-1155. doi: 10.11932/karst20240511
引用本文: 易守勇, 贾龙, 韩庆定, 罗锡宜, 邹杰. 佛山市富湾冲孔桩施工引发岩溶地面塌陷机理分析[J]. 中国岩溶, 2024, 43(5): 1144-1155. doi: 10.11932/karst20240511
YI Shouyong, JIA Long, HAN Qingding, LUO Xiyi, ZOU Jie. Mechanism analysis of karst ground collapse caused by the construction of punching piles in Fuwan, Foshan City[J]. Carsologica Sinica, 2024, 43(5): 1144-1155. doi: 10.11932/karst20240511
Citation: YI Shouyong, JIA Long, HAN Qingding, LUO Xiyi, ZOU Jie. Mechanism analysis of karst ground collapse caused by the construction of punching piles in Fuwan, Foshan City[J]. Carsologica Sinica, 2024, 43(5): 1144-1155. doi: 10.11932/karst20240511

佛山市富湾冲孔桩施工引发岩溶地面塌陷机理分析

  • 基金项目: 中国地质调查项目(DD20230441);广西重点研发计划项目(桂科AB23026028);中国地质科学院基本科研业务费项目(2021010,2020005,2023016,2023013)
详细信息
    作者简介: 易守勇(1985-),男,硕士研究生,高级工程师,主要从事地质灾害防治研究。E-mail:287545080@qq.com
    通讯作者: 贾龙(1985-),男,博士,副研究员,硕士生导师,主要从事岩溶工程地质安全的研究。E-mail:jialong12@foxmail.com
  • 中图分类号: TU753

Mechanism analysis of karst ground collapse caused by the construction of punching piles in Fuwan, Foshan City

More Information
  • 在岩溶区冲孔桩施工处置不当,往往会引起严重的地面塌陷。文章针对佛山富湾冲孔桩施工引发的岩溶地面塌陷事件,在野外调查和测量的基础上,采用钻探和物探等方法,对岩溶地面塌陷地质条件及其形成机理进行研究。研究表明其成因主要有:①基岩砾状灰岩纯度较高,地质构造作用强烈,溶洞极为发育。②第四系底部广泛分布含泥质砂层和残积土层,且砂层分布广、厚度大。③地下水位埋深浅、与地表水力联系强、位于地下水径流通道上,紧靠西江,地下水作用强烈。④受人类工程活动影响,冲孔桩施工振动作用直接引发地面塌陷。其形成过程可归纳为裂隙期→溶洞期→土洞期→塌陷期→群塌期等五个阶段。因此,在岩溶区冲孔桩施工之前,应开展岩溶专项勘查,针对性制定施工方案,在揭穿岩溶通道过程中,特别要加强对岩溶地下水的监测,以保证工程施工和人员安全。

  • 加载中
  • 图 1  研究区地质图(据1∶50 万广东省地质图修编)

    Figure 1. 

    图 2  岩溶地面塌陷群分布位置图

    Figure 2. 

    图 3  勘察布置图

    Figure 3. 

    图 4  A-A' 地质剖面图

    Figure 4. 

    图 5  土洞发育分布图

    Figure 5. 

    图 6  视电阻率ρs反演图

    Figure 6. 

    图 7  溶洞发育分布图

    Figure 7. 

    图 8  岩溶地面塌陷群形成过程示意图

    Figure 8. 

    表 1  岩溶地面塌陷地质灾害特征说明表

    Table 1.  Description of geological hazard characteristics of karst ground collapse

    编号 面积/m2 形状 规模/m 深度/m 始发时间 灾害情况
    TX1 176 圆形 φ15 1~2 2011/1/13 15:30 3层楼房完全损坏
    TX2 706 近圆形 φ30 4~5 2011/1/13 17:30 造成安华路长约75 m的路段损坏
    TX3 4 近圆形 φ2 0.5 2011年1月底
    下载: 导出CSV

    表 2  研究区岩土体特征表

    Table 2.  Characteristics of rock and soil mass in the study area

    地层 地层代号 层号 揭露厚度/m 土体特征概述 备注
    (1)人工填土 Qml (1) 1.00~6.80 填土 隔水层
    (2)第四系海陆交互相沉积层 Qmc (2)-1 0.80~3.70 粉质黏土 相对隔水层
    (2)-2 1.10~24.40 淤泥和淤泥质土 软土层
    (2)-3 0.50~3.10 粉质黏土
    (2)-4 2.00~9.90 粉砂 含水层和透水层
    (2)-5 1.50~12.90 淤泥质土 软土层
    (2)-6 0.90~12.10 粉质黏土 相对隔水层
    (2)-7 1.90~18.90 中砂和粗砂 含水层和透水层
    (2)-8 0.30~11.90 淤泥质土 软土层
    (2)-9 0.80~3.70 粉质黏土 相对隔水层
    (2)-10 0.40~4.10 粉细砂 含水层和透水层
    (2)-11 1.10~25.90 中砂 含水层和透水层
    (2)-12 2.90~11.10 粉细砂 含水层和透水层
    (3)第四系残积层 Qedl (3) 2.30~7.70 残坡积土 相对隔水层
    (4)早侏罗世金鸡组 J1j (4) 2.10~16.10 微风化灰岩质砾岩 岩溶发育,岩溶含水层
    下载: 导出CSV

    表 3  研究区地下水特征表

    Table 3.  Groundwater characteristics in the study area

    地下水类型地下水特征描述
    松散岩类孔隙水主要赋存于第四系海陆交互相沉积层和残积层中,含水介质主要有第(2)-4、(2)-7、(2)-10、(2)-11和(2)-12层砂层,厚度3.10~35.40 m,含水层之间的隔水层主要为第(2)-2、(2)-5、(2)-8层淤泥、淤泥质土,自西南向东北含水层逐渐变厚,砂层之间连通性由西南向东北逐渐变好,且下部砂层大部分直接覆盖于基岩之上,与基岩连通性较好;大部分第四系松散岩类孔隙水上部为潜水、下部为微承压水,与地表水的水力联系较密切,水位埋深1.46~2.68 m,水位高程+2.81~+3.50 m,富水性中等;水化学类型为HCO3-Ca·Na,矿化度0.26 g·L−1
    覆盖型碳酸盐岩
    类裂隙溶洞水
    主要赋存于早侏罗世金鸡组(J1j)砾状灰岩的裂隙和溶洞中,由于地下岩溶发育且分布极不均匀,岩溶多呈半充填或无充填状态,仅个别全充填,充填物为黏性土、砂砾等,富水性以中等为主,局部较为丰富,单井涌水量一般150~500 m3·d−1,水位埋深1.30~1.60 m,为承压水,水化学类型以HCO3-Ca为主,矿化度0.81 g·L−1
    下载: 导出CSV

    表 4  研究区土洞特征表

    Table 4.  Characteristics of soil caves in the study area

    序号 孔号 基岩埋深/m 土洞分布埋深/m 洞高/m 充填情况 洞顶岩性 洞底岩性
    1 ZK3 31.50 26.20~27.70 1.50 淤泥 中砂
    2 ZK5 34.10 31.00~34.10 3.10 中砂 灰岩质砾岩
    3 ZK17 38.40 32.60~38.40 5.80 中砂 灰岩质砾岩
    4 ZK23 42.50 39.50~42.50 3.00 中砂 灰岩质砾岩
    5 ZK25 48.20 44.50~48.20 3.70 中砂 灰岩质砾岩
    6 ZK30 37.80 37.80~44.90 7.10 半充填 中砂 灰岩质砾岩
    7 ZK32 44.50 14.70~17.80 3.10 中砂 灰岩质砾岩
    8 ZK35 46.80 37.00~46.80 9.80 中砂 灰岩质砾岩
    下载: 导出CSV

    表 5  研究区溶洞特征表

    Table 5.  Characteristics of karst caves in the study area

    序号 孔号 溶洞分布深度/m 洞高/m 洞顶板岩石厚度/m 充填情况
    1 ZK6 35.50~40.40 4.90 0.7 上部充填灰褐色粉质黏土,下部含有石英卵石
    2 ZK7 49.20~50.80 1.60 0.90 半充填,漏水
    3 ZK9 43.00~46.80 3.80 1.00 充填粉质黏土,角砾(风化)
    49.00~56.30 7.30 2.20 无充填,漏水
    4 ZK10 43.80~45.10 1.30 1.90 充填粉质黏土
    5 ZK12 38.20~39.30 1.10 0.60 充填灰褐色粉质黏土,含少量角砾
    6 ZK17 38.70~39.80 1.10 0.30 无充填
    7 ZK22 41.30~44.40 3.20 0.60 充填黄褐色、红色黏土质,充填物成分复杂,见有全风化之灰岩碎块
    46.10~51.60 5.50 1.70 充填黄褐色黏土质,见有灰岩碎块,钻进较快,钻至溶洞底部时伴有漏浆现象
    53.20~53.70 0.50 1.60 充填黄褐色黏土质,钻进快
    53.90~54.40 0.50 0.20 充填黄褐色黏土质,钻进快
    8 ZK22-1 48.90~50.20 1.30 0.70 充填黄褐色黏土质,钻进快
    9 ZK23 45.00~47.70 2.70 2.50 充填粉质黏土,灰褐、灰黄色,含少量角砾,漏水
    10 ZK24 51.20~53.40 2.20 1.70 无充填,漏水
    11 ZK25 51.40~54.80 3.40 3.40 充填粉质黏土,浅褐、灰红色,含角砾
    12 ZK32 45.10~47.80 2.70 0.60 充填粗砂,漏水
    55.20~56.80 1.60 7.40 半充填,下部充填细中砂,底部0.2 m为灰岩质砾岩
    13 ZK33 45.10~49.20 4.10 1.00 半充填,下部充填砂粒,漏水
    14 ZK34 46.20~47.00 0.80 0.30 充填,粉质黏土
    47.40~48.50 1.10 0.40 无充填,漏水
    15 ZK35 46.90~51.30 4.40 0.10 充填少量粉质黏土,漏水
    52.10~57.90 5.80 0.80 无充填,于55.2~55.5 m夹有灰岩,漏水
    16 ZK36 41.80~46.00 4.20 2.30 半充填,下部充填粉质黏土,漏水
    下载: 导出CSV
  • [1]

    蒙彦, 黄健民, 贾龙. 基于地下水动力特征监测的岩溶塌陷预警阈值探索:以广州金沙洲岩溶塌陷为例[J]. 中国岩溶, 2018, 37(3):408-414.

    MENG Yan, HUANG Jianmin, JIA Long. Early warning threshold of sinkhole collapse based on dynamic characteristics from groundwater monitoring: A case study of Jinshazhou of Guangzhou, China[J]. Carsologica Sinica, 2018, 37(3): 408-414.

    [2]

    Jiang Xiaozhen, Lei Mingtang, Gao Yongli, Guan Zhende. Characterization of karst collapse hazard based on groundwater fluctuations in Qingyun village, Guigang, Guangxi, China[C]//National Cave and Karst Research Institute Symposium, 2013: 321-326.

    [3]

    冯佐海, 陈南春, 韦继武. 桂林市柘木岩溶塌陷成因及其分布的基本特征[J]. 中国地质灾害与防治学报, 1998, 9(3):85-89, 106.

    FENG Zuohai, CHEN Nanchun, WEI Jiwu. Security prediction of railway in the land subsidence area[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 1998, 9(3): 85-89, 106.

    [4]

    马骁, 蒋小珍, 雷明堂, 李亚军, 贾龙. 桩基施工诱发岩溶塌陷的机理模式及防控措施[J]. 地下空间与工程学报, 2023, 19(2):691-700.

    MA Xiao, JIANG Xiaozhen, LEI Mingtang, LI Yajun, JIA Long. Mechanism model and prevention and control measures of karst collapse induced by pile foundation construction[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2023, 19(2): 691-700.

    [5]

    陈贻祥, 潘科. 综合物探方法在岩溶塌陷探测中的应用分析[J]. 人民长江, 2012, 43(Suppl.2):9-11, 32.

    [6]

    李慧娟, 陈梦源, 梁川, 涂婧. 武汉市长江一级阶地钻探施工诱发岩溶塌陷的形成机制分析[J]. 资源环境与工程, 2022, 36(2):193-197.

    LI Huijuan, CHEN Mengyuan, LIANG Chuan, TU Jing. Formation mechanism analysis of karst collapse caused by drilling in first terrace of Yangtze River in Wuhan City[J]. Resources Environment & Engineering, 2022, 36(2): 193-197.

    [7]

    贾龙, 蒙彦, 潘宗源, 殷仁朝. 钻孔雷达反射成像在岩溶发育场地探测中的应用[J]. 中国岩溶, 2019, 38(1):124-129.

    JIA Long, MENG Yan, PAN Zongyuan, YIN Renchao. Study on application of borehole radar reflection imaging in the detection of karst area[J]. Carsologica Sinica, 2019, 38(1): 124-129.

    [8]

    辛然. 临桂道光村岩溶塌陷调查方法及影响因素, 成因模拟分析[D]. 桂林:桂林理工大学, 2013

    XIN Ran. Investigation methods, influencing factors and cause simulation analysis for the karst collapse in Daoguang village, Lingui county[D]. Guilin: Guilin University of Technology, 2013

    [9]

    Lei Mingtang, Gao Yongli, Jiang Xiaozhen, Guan Zhende. Mechanism analysis of sinkhole formation at Maohe village, Liuzhou city, Guangxi Province, China[J]. Environmental Earth Sciences, 2016, 75(7): 1-11.

    [10]

    熊志涛, 刘鹏瑞, 杨涛, 邵勇. 江夏法泗岩溶塌陷区冲孔桩施工引发岩溶塌陷的成因机理[J]. 中国岩溶, 2018, 37(1):120-129.

    XIONG Zhitao, LIU Pengrui, YANG Tao, SHAO Yong. Mechanism of karst collapse caused by punching pile construction in Jiangxia Fasi karst collapse area[J]. Carsologica Sinica, 2018, 37(1): 120-129.

    [11]

    Jiang Fuwei, Dai Jianling, Lei Mingtang, Qin Youqiang, Jiang Xiaozhen, Meng Yan. Experimental study on the critical triggering condition of soil failure in subsidence sinkholes[J]. Environmental Earth Sciences, 2015, 74(1): 693-701. doi: 10.1007/s12665-015-4074-7

    [12]

    张宗胜. 佛山黄岐海北片区岩溶地面塌陷地质灾害成因与趋势分析[J]. 中国岩溶, 2022, 41(6):880-894.

    ZHANG Zongsheng. Origin and trend analysis of karst collapse in Huangqi and Haibei communities, Foshan City[J]. Carsologica Sinica, 2022, 41(6): 880-894.

    [13]

    韩庆定, 罗锡宜, 易守勇, 邹杰. 广东佛山市高明区三洲盆地岩溶塌陷发育特征与时空分布规律[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2021, 32(3):131-139.

    HAN Qingding, LUO Xiyi, YI Shouyong, ZOU Jie. Characteristics and spatial-temporal distribution of karst collapse in Sanzhou basin, Gaoming district, Foshan City, Guangdong Province[J]. Chinese Journal of Geological Hazards and Prevention, 2021, 32(3): 131-139.

  • 加载中

(8)

(5)

计量
  • 文章访问数:  168
  • PDF下载数:  11
  • 施引文献:  0
出版历程
收稿日期:  2023-11-12
修回日期:  2024-01-29
录用日期:  2024-02-18
刊出日期:  2024-10-25

目录