岩溶矿床疏干区地下水位恢复对岩溶塌陷作用机制的研究——以湖南宁乡大成桥为例

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1、岩溶矿床疏干区地下水位恢复对岩溶塌陷作用机制的研宄桥为例以湖南宁乡大成蒋小珍MMSSM中国地质科学院岩溶地质研宄所/中国地质科学院岩溶塌陷重点实验室截止2016年底，大成桥疏干区在地下水位恢复过程中共发生了17起岩溶塌陷，文章结合地下水动态监测、水文地质钻探成果以及现场调查资料等，研究了地T水恢复特征及其对岩溶塌陷的作用机制，为研宂区塌陷的预警防治提供科学依据。结果表明：研究区岩洛塌陷集中在河流两岸阶地和麻枣冲沟中;若溶塌陷发生顺序为先补给区后径流区，与地下水恢复动态过程密切相关;区内地下水恢复过程可分为4个阶段，不同阶段岩溶塌陷

2、机理可分为滲流潜蚀-气爆效成，负压吸蚀效应，软化增荷-挤压-吸蚀效应和软化-崩解效应等4种力学效应组合，不同力学效应作用下的致塌模式有所不同。其中地下水位在基岩而附近45m范围波动更容易引发逬溶塌陷。H前补给区地下水位标高63.9571.8m，高于基岩面56m;径流区为42.857.7m,位于基岩面以下47m,因此须密切观测研究区地下水位变化。关键词：水位恢复;时窄演化规律;若溶塌陷;作用机制;binationofgravitation-,erosion-,vacuumcavitation-andburst-collapse.Mo

3、stofall,thegroundwaterlevelfluctuatearoundbedrocksurfaceabout4)niismoreeasilyarousesinkhole.Atpresent，thegroundwaterlevelofrechargeareais63.95*1.8mamsl,whichis56mabovethebedrocksurface.Ontheotherhand，thegroundwaterlevelofrunoffareais42.87.7inamsland4*7mbelowthebedrock

4、surface.Therefore,itisnecessarytocloseobservationofthechangesofgroundwaterlevel.Keyword：water-leverrestoration;temporal-spatialevolutionlaw;sinkhole;mechanism;0引言岩溶塌陷是岩溶矿床深部拓进过程中极易发生的岩溶工程地质问题m，由于其隐蔽性和突发性，容易造成人员伤亡、经济基础设施损毁和生态环境的破坏，已经严重影响人类社会的稳定和国民经济的可持续发展。从以往研宄成果来看，岩溶塌

5、陷与矿床疏干排水密切相关，塌陷多发生在矿床疏干排水初期岩溶地下水位快速下降、地不水位在棊岩面上不波动以及矿床突水突泥三个阶段，即地不水降落漏斗形成初期，降落漏斗发展稳定以及降落漏斗面积扩大等时期但对地下水位恢复岩溶塌陷形成的研宄至今未曾有过公开报道，考虑由此方面展开研宄。煤炭坝是南方岩溶矿床典型代表之一，位于湖南省宁乡县城南部15km,煤矿开采疏干岩溶地下水导致东部回龙铺和洋泉湖、西部喻家坳乡欧家大冲和涌泉山、北部贺石桥及南部大成桥村、青泉村等地出现大量岩溶塌陷，覆盖而积逾400km以上，对当地基础设施和居民建筑造成了极大的破坏£

6、2^1。大成桥村距离煤炭坝矿区2km，受煤炭坝地下深拓大量抽排岩溶地下水活动的影响，截至2013年底大成桥村共发生岩溶塌陷343起。近年来，由于采煤投入与盈利产出比例在不断扩大，煤炭坝已于2014年11月关闭。现人成桥研究区岩溶地K水位标高已恢复至42.8~71.8m（地而标高66.5~75.6m）。本文通过现场调査和长期地下水观测资料，对研宄区地下水位恢复特征及其对岩溶塌陷的作用机制进行分析，以期为研究区塌陷的预警防治提供科学依据。1地质概况研宄区地处湘中丘陵与洞庭湖平原的过渡地带，区内为剥蚀丘陵地貌，总体地势西北高东南低。区内

7、分布地层为第四系（Q）、白垩系（K2eb）和二叠系（P）,其中以白垩系分布面积最广（图1）。区内基木被第四系松散堆积物覆盖，难见基岩出露。盖层土体为冲洪积灰褐色粉质黏土，局部有相对黏土隔水层，厚3.5~10m。白垩系百花亭组（K2eb）分布于区闪东部、南部和西南部，为紫红色粉砂岩、砂砾岩和钙质砾岩，砾石成分为石英、硅质岩、燧石和灰岩等，含泥、铁质胶结，厚（T480m。二叠系包括茅口组（Pun）和柄霞组（PlQ）,其中茅口组岩性以灰岩为主，局部夹白云质灰岩、硅质岩及燧石结核等，总厚度为300m。栖霞组分布于研究区北西，总厚度大于50

8、0m,岩性从上至下分别为硅质灰岩及灰岩，泥灰岩、泥质页岩夹条带状燧石，泥质页岩、炭质页岩夹薄层泥灰岩。区内地下水主要接受地表水和降雨补给，矿床疏干排水是地下水径流和排泄主控因素，矿床未开采前地下水由北向南运移，开采后地下水转为由南向北径流。图1煤炭