地面塌陷相关论文参考文献

(一)矿山采空区地面塌陷的机理

矿山开采一般是在疏干地下水之后，才进行地下的掘进、回采活动，所以，采空区地面塌陷的主要原因在于地下洞巷系统和围岩的结构变化。

目前关于采空区围岩破坏和地面塌陷的机理研究有多种理论模式，如拱形冒落理论、悬臂梁理论、岩块碎胀填充理论、冒落岩块铰接理论、砌体梁理论等。这些理论大多数是围绕某种特定的平衡状态而言的。然而，采空区围岩的变形和地面塌陷是一个具有时间特征的动态过程，而且洞室的边界也随掘进、回采的进行不断变化。所以，有必要将上述理论与开采过程相联系，构建四维的(时、空变化的)形成机理。

一般来说，矿层开采造成的围岩变形可分为三个阶段。

第一阶段为掘进和回采的初期，采空区长宽尺寸较小。若长度最大者小于1/4～1/3采深时，顶板覆岩的破坏形式分为三个带，即冒落带、裂隙带和弯曲带(图5-3)。

如前所述，冒落带是洞顶和洞壁上部岩层断裂破坏并垮落的范围，它所形成的崩落物因大小混杂、块体彼此支撑而形成大量空隙，其总体积会比垮落前的原岩增大许多，即出现碎胀现象。如果矿层较薄，采厚小，碎胀的崩落物可能会把冒落带和坑道全部充满。此时，崩落物会对冒落带之上的裂隙带施以一定的支撑力，减小裂隙带的弯曲变形量。在这种情形下，地面以沉降为主，能否出现地裂缝取决于地表微地形和浅表岩土的岩性，但变形量较小，一般不会影响土地的正常耕作和房屋的安全性。

如果崩落物不能全部充满冒落带和坑道，冒落物与裂隙带之间存在“空腔”。随采空区扩大，围岩和地面变形进入第二个发展阶段(图5-4)。由于采空区长宽尺寸进一步变大，冒落带的厚度也会增大，其顶面会较第一阶段有所升高，宽度也有所加大。若采深/采厚比小于25∶1，且采空区最大长度大于1/2采深时，裂隙带的顶面有可能已接近或达到地面，此时，弯曲带消失。这个阶段，洞室的顶板如同梁受力弯曲的极限状态，裂隙带不仅裂缝增多，整体弯曲下移量也急剧增大。由于冒落带厚度大于第一阶段，崩落物会更多，当岩石碎胀使崩落物与裂隙带底部相接时，覆岩也可形成相对稳定的状态。然而由于裂隙带发育到地表，而且裂隙带整体弯曲变形大于第一阶段，地面会产生明显下沉并伴生大量的地裂缝，地裂缝的错动可形成一些塌陷槽沟。此时，地面建筑物也处于损毁较严重的阶段。

图5-3 一阶段洞室覆岩破坏示意图

图5-4 二阶段洞室覆岩破坏示意图

图5-5 三阶段洞室覆岩破坏示意图

如果在第二阶段，洞室的崩落物与裂隙带之间存在空腔，随着回采的继续，围岩和地面变形则进入第三阶段(图5-5)。由于采空区范围的扩大，采空区中心距其四周边界(非采空区)超过某一临界值时，中心点附近的覆岩将会全部折断，而外围地段覆岩的受力状况如同悬臂梁。此时，覆岩全部折断的范围，冒落带已发展到地表，地面会出现最为严重的塌陷变形，地面建筑损毁严重，有些房屋会陷落到坑中，地形基本改观。在严重塌陷区的外围地面变形状况与第二阶段相似。

对于一个特定矿区而言，是否会出现第三个阶段，何时出现，出现的范围有多大，这些问题都需要从开采深度、采厚、采空区扩大的时间过程以及岩层的组合、力学性质等多个方面的综合分析中获得答案。想了解这方面知识的读者，可参阅本书列出的相关参考文献。

(二)岩溶地面塌陷的机理

岩溶地面塌陷可分为岩溶地区矿山采空区地面塌陷和非人工采空区的岩溶地面塌陷。大量实例表明，许多岩溶矿山在地下井巷施工前的抽排水阶段，已开始出现地面塌陷，这种地面塌陷的发生机理与非人工采空区的岩溶地面塌陷相同。而地下开挖井巷、回采阶段引发的地面塌陷，即所谓的岩溶地区矿山采空区地面塌陷，在发生机理上与非岩溶地区矿山采空区塌陷相似，只是前者对大气降水、地表水的作用更加敏感。因此，岩溶矿山采空区地面塌陷的形成机理既有采空效应也有岩溶发育特点所决定的响应过程。

到目前为止，有关非采空区岩溶地面塌陷形成的机理可归纳为六种。需要注意的是，这些机理是针对近地表岩溶，特别是洞穴、溶隙上部开口处被松散的第四纪堆积物覆盖的条件下而讨论的，也可以说是围绕岩溶水饱水带与包气带之间的岩、土、水、气变化所导致的地面变形响应而展开的。其次，非采空区岩溶塌陷的形成，不一定是一种作用，而是多种效应综合的结果。

1.失托加荷效应

岩溶水由承压变为无压状态或水头下降时，岩溶水对顶板的上托力消失或减小，相当于覆岩(土)增加了附加荷载，从而使顶板破坏导致塌陷发生。

2.渗透变形效应

岩溶水位下降过程中，水流将溶洞(溶隙)中的充填物冲刷带走，形成空洞，同时上部含水层漏水或地表水下渗，使盖层发生潜蚀形成空腔。

3.土体崩解效应

岩溶水水位升降变化，会使盖层土体时干时湿，导致土体散解破坏而失稳。

4.负压效应

当盖层通气性较差，岩溶水水位下降急速时，地下空腔内的气压会因进气不足而形成负压，从而产生对盖层的吸力，使盖层破坏。

5.气爆效应

岩溶水水位快速上升，空腔内气体受压，冲破盖层，导致盖层失去其整体性而坍塌。

6.土壤液化效应

地震爆破或井下突水，饱水砂液化流入矿井或其他洞穴，从而引起地面塌陷。

煤矿塌陷应该分为采空区塌陷和岩溶塌陷两种。采空区塌陷：长期的大规模的开采形成采空区，随着采空区面积不断加大，煤层的顶板（覆岩）失去支撑，顶板岩层随之发生弯曲、断裂、垮落，产生倾斜变形和水平移动。垮落过程中引发采空区周围的岩体变形、松动、乃至破坏使采空区上覆岩层随之弯曲下沉，覆岩层的这种弯曲到达地面后，形成地表沉陷现象。这类塌陷可通过调查采矿活动情况和地面迹象预防。岩溶塌陷：岩溶塌陷（karstbreakdownsurvey）是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。在矿区通常是由于在岩溶地区抽排地下水造成周边地下水位变化，地下水掏空溶洞充填物形成土洞。这类塌陷的诱因通常和水位变化有关，如暴雨，或者长时间干旱后的降雨，还有就是地表水的下渗。这类塌陷预防主要通过物探方法探查土洞。

工程地质勘察报告的论文

随着个人的文明素养不断提升，报告与我们愈发关系密切，我们在写报告的时候要注意逻辑的合理性。那么，报告到底怎么写才合适呢？以下是我收集整理的工程地质勘察报告的论文，仅供参考，欢迎大家阅读。

论文摘要： 公路工程地质勘察报告是公路路基、构筑物设计和施工的重要依据。报告要充分搜集利用相关的工程地质资料，做到内容齐全，论据充足，重点突出，正确评价公路构筑物的场地条件、地基岩土条件和特殊问题，为公路工程设计和施工提供合理适用的建议。

论文关键词 ：公路工程地质勘察报告报告编写

公路工程地质勘察报告是公路工程地质勘察的最终成果，是公路路基及构筑物地基基础设计和施工的重要依据。报告是否正确反映工程地质条件和岩土工程特点，关系到工程设计和施工能否安全可靠、措施得当、经济合理。当然，不同的工程项目，不同的勘察阶段，报告反映的内容和侧重有所不同。下面谈一谈有关公路工程地质勘察报告的编写工作。

一、公路工程地质勘察内容

1．路线工程地质勘察。主要查明与路线方案及路线布设有关的地质问题。选择地质条件相对良好的路线方案，在地形、地质条件复杂的地段，重点调查对路线方案与路线布设起控制作用的地质问题，确定路线的合理布设。

2．路基、路面工程地质勘察。在初勘、定测阶段，根据选定的路线位置，对中线两侧一定范围的地带，进行详细的工程地质勘察，为路基路面的设计与施工提供工程地质和水文地质资料。

3．桥涵工程地质勘察。按初勘、详勘阶段的不同深度要求，进行相应的工程地质勘察，为桥涵的基础设计提供地质资料。一是对各比较方案进行调查，配合路线、桥梁专业人员，选择地质条件比较好的桥位；二是对选定的桥位进行详细的工程地质勘察，为桥梁及其附属工程的设计和施工提供所需要的地质资料。

4．隧道工程地质勘察。隧道多是路线布设的控制点且影响路线方案的选择。通常包括两项内容：一是隧道方案与位置的选择，包括隧道与展线或明挖的比较；二是隧道洞口与洞身的勘察。

5．天然筑路材料工程地质勘察。筑路材料勘察的任务是充分发掘、改造和就近利用沿线的一切材料对分布在沿线的天然筑路材料和工业废料，按初勘和详勘阶段的不同深度进行勘察，为公路设计提供筑路材料的资料。

二、报告的编制程序

1．外业实物工作量的汇集、检查和统计。此项工作应于外业结束后即进行。首先应检查各项资料是否齐全，特别是试验资料是否出全，同时可编制测量成果表、勘察工作量统计表和勘探点

（钻孔）工程地质平面图。

2．对照原位测试和土工试验资料，校正现场地质编录。这是一项很重要的工作，但往往被忽视，从而出现野外定名与试验资料相矛盾，鉴定砂土的状态与原位测试和试验资料相矛盾。

3．对整个报告进行框架结构规划。由于公路工程地质有其特殊性，属于多专业合作工程。因此，对整个报告提前进行整体框架结构规划是十分必要的。

4．编绘钻孔工程地质综合柱状图。柱状图中标明各层的地质年代、成因类型、承载力基本容许值、摩阻力标准值和地下水位及地质描述。

5．划分岩土工程地质层，编制分层统计表，进行数理统计。地基岩土的分层恰当与否，直接关系到评价的正确性和准确性。因此，此项工作必须按地质年代、成因类型、岩性、状态、风化程度、物理力学特征来综合考虑，正确地划分每一个单元的岩土层。另外应注意，工程地质层的划分，不是越细越好，当然也不是越粗越好，除了遵循一般的划分原则之外，还应结合工程对象进行划分。在正确划分出工程地质层后，编制分层统计表。最后，进行分层试验资料的数理统计，查算分层承载力。

6．编绘工程地质纵断面图和其他专门图件。公路工程地质纵断面图是公路工程地质勘察报告的重要组成部分，对公路工程的设计和施工有着重要意义。

7．编写工点工程地质勘察报告。按以上顺序进行工作可减少重复，提高效率；避免差错，保证质量。

8．编写全线工程地质总说明书。总说明书是报告的核心框架，它全面地分析了整条路线的工程特征，是设计人员掌握全线地质情况的指南。

三、全线工程地质总说明书论述的主要内容

一个完整的全线工程地质总说明书应由下面几部分组成：

1．前言：要叙述工程概况、勘察的目的和任务，勘察依据、勘察的方法和完成的工作量。本部分重点要注意的是：公路的等级，勘察所属阶段，编制报告所使用的规范、规程一定要保证是现行版本，已经废弃的规范不能作为勘察依据。

2．工程地质条件：自然地理、气象和水文条件、地形地貌、区域地质构造、区域地层岩性、工程地质分区。地震活动性和抗震设计主要参数、沿线不良地质和特殊性岩土问题、水文地质特征。

3．岩土的主要物理力学指标：本部分主要是把整条路线的岩土参数，按照岩土形成时间、成因及性质进行数据分类统计分析，然后依据分析结果对各类岩土进行概括性评价。

4．工程地质评价：包括勘区稳定性和适宜性的评价、重点工点工程地质评价和路线方案评价。对于路线方案的比较，主要根据各路线方案所经地区的地质情况的差异进行比较分析，最终推荐出地质情况相对较好的路线方案。

5．沿线天然筑路材料：取土场要依据有关规范的要求，根据土料强度CBR、含水率W、液限WP、塑性指数Ip等参数对料场质量进行评述。

6．结论及建议：结论是勘察报告的精华，一般包括以下几点：

（1）区域地质构造单元、地震参数和建筑适宜性的评价；勘区不良地质、特殊性岩土的分布及地质灾害对工程影响的大小；

（3）重要构筑物的地基情况、基础形式及其他处理措施；

（4）勘区内的`地下水及地表水的腐蚀性评价；

（5）路线方案的评选；

（6）其他需要专门说明的问题。

7．附表及附图：全线工程地质总说明书的附表和附图主要包括：完成工程量一览表、地震液化判别计算表、水质评价表、水质分析报告、路基分段说明表、不良地质地段表、区域地质构造图、路线工程地质平面图、路线工程地质纵断面图、取土场工程地质柱状图、路基工程地质柱状图等。

四、工点工程地质勘察报告的内容

应根据任务要求、勘察阶段、地质条件、工程特点等具体情况确定，主要包括以下内容：

1．拟建工程概述，介绍拟建构筑物的地理位置、中心里程和规模。

2．勘察方法和勘察任务布置，介绍本工点所使用的勘察手段及布设工作量的多少。

3．地质地貌概况，应从以下三个方面加以论述：

（1）地质结构。主要阐述的内容是：地层

（岩石）、岩性、厚度；构造形迹，路线所经地区的构造状况，构造与线路关系及影响程度；岩

层中节理、裂隙发育情况和风化、破碎程度；地貌。包括勘察场地的地貌部位、主要形态、次一级地貌单元划分；

（3）不良地质现象。包括勘察场地及其周围有无滑坡、崩塌、塌陷、潜蚀、冲沟、地裂缝等不良地质现象。

4．地基岩土分层及其物理力学性质，这一部分是工点工程地质勘察报告着重论述的问题，为工程地质评价、基础类型和地基处理方案建议提供基础数据。下面介绍分层的原则和分层叙述的内容：

（1）分层原则。土层按地质时代、成因类型、岩性、状态和物理力学性质划分；岩层按岩性、风化程度、物理力学性质划分。厚度小、分布局限的可作夹层处理，厚度小而反复出现可作互层处理。

分层编号方法。常见三种编号法：第一，从上至下连续编号，即①、②、③……层；第二，土层、岩层分别连续编号，如土层Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3……岩层Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3……第三，按土、石大类和土层成因类型分别编号。如某工地填土1；冲积黏土2-1、冲积粉质黏土2-2，冲积细砂2-3；残积可塑状粉质黏土3-1、残积硬塑状粉质黏土3-2；强风化花岗岩4-1，中风化花岗岩4-2，微风花岗岩4-3。目前，大多数分层是采用第一种方法，并已逐步地加以完善。总之，地基岩土分层编号、编排方法应根据勘察的实际情况，以简单明了，叙述方便为原则。

（3）分层叙述内容。对每一层岩土，要叙述如下的内容：

分布：通常有“普遍”、“较普遍”、“广泛”、“较广泛”、“局限”、“仅见于”等用语。

埋藏条件：包括层顶埋藏深度、标高、厚度。

岩性和状态：土层，要叙述颜色、成分、饱和度、稠度、密实度、分选性等；岩层，要叙述颜色、矿物成分、结构、构造、节理裂隙发育情况、风化程度、岩心完整程度；裂隙的发育情况，要描述裂隙的产状、密度、张闭性质、充填情况；关于岩心的完整程度，除区分完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎外，还应描述岩心的形状，即区分出长柱状、短柱状、饼状、碎块状等。

取样和试验数据：应叙述取样个数、主要物理力学性质指标。对叙述的每一物理力学指标，应有最大值、最小值、平均值和经数理统计后的修正值。

原位测试情况：包括试验类别、次数和主要数据。也应叙述其最大值、最小值、平均值和经数理统计后的修正值。

承载力：据土工试验资料和原位测试资料分别查算承载力基本容许值和摩阻力标准值。

5．地下水简述：地下水是决定场地工程地质条件的重要因素。报告中一般涉及有关地下水的参数有：

（1）地下水埋藏条件：是孔隙水，或是裂隙水，或是岩溶水；是承压水，或是潜水，或是滞水，或是层间水，含水岩组的岩性，渗透性大小空间分布特征。地下水的动态：水位水量随年度、季节等时段的变化规律和幅度大小，水质变化情况，径流方向的变化。

（3）补径排条件：补给区在哪，补给量多大，补给范围多大；径流区在哪，径流量多大，径流方向如何；排泄区在哪，排汇量多少。

（4）水质特征：一般性指标，腐蚀性指标，特殊指标

（如矿泉水）。

6．场地稳定性和适宜性的评价：场地稳定性评价主要是选址和初勘阶段的任务。应从以下几个方面加以论述：

（1）场地所处的地质构造部位，有无活动断层通过，附近有无发震断层；地震基本烈度，地震动峰值加速度；

（3）场地所在地貌部位，地形平缓程度，是否临江河湖海，或临近陡崖深谷；

（4）场地及其附近有无不良地质现象，其发展趋势如何；

（5）地层产状，节理裂隙产状，地基土中有无软弱层或可液化砂土；

（6）地下水对基础有无不良影响。报告对场地稳定性作出评价的同时，应对不良地质作用的防治，增强建筑物稳定性方面的措施提供建议。

7．其他专门要求，论述的问题对于设计部门提出的一些专门问题，报告应予以论述。

8．结论与建议。一般来说，上列概述、地基岩土分层及其物理力学性质、地下水简述和结论与建议等四项，是每个勘察报告必须叙述的内容。总之，要根据勘察项目的实际情况，尽量做到报告内容齐全、重点突出、条理通顺、文字简练、论据充实、结论明确、简明扼要、合理适用。

9．对于公路工程中的收费站及服务区的勘察及报告编写，属于工业与民用建筑范畴，要依据现行版的《岩土工程勘察规范》、《建筑地基基础设计规范》、《建筑地震设计规范》和其他相关规范。

五、工程地质图表编制要点

1．综合工程地质平面图，在总说明中的附图，要求提纲契领，应纲要性标出各种工程地质现象，或可作专门图件，不能图省事以“路线工程地质平面图”来替代“综合工程地质平面图”。

2．勘探点平面布置图，勘探点平面布置图是在地形图上标明工程构筑物、各勘探点、各现场原位测试点以及勘探剖面线的位置，并注明各勘探点、原位测试点的坐标及高程。该图应在较大比例尺的工程地质图上进行编制，地形地貌复杂时应专门作测绘工作。

3．钻孔柱状图，反映场地的地层变化情况，在图上应标明地层代号、岩土分层序号、层底深度、层底标高、层厚、地质柱状图、钻孔结构、岩心采取率、岩土取样深度和样号、原位测试深度和相关数据。在柱状图的上方，应标明钻孔编号、里程、坐标、孔口标高、地下水静止水位埋深、施工日期等。柱状图比例尺一般采用整比例，如1∶100或1∶150。

4．工程地质剖面图，此图是作为地基基础设计的主要图件。其质量好坏的关键在于:剖面线的布设是否恰当；地基岩土分层是否正确；分层界线，尤其是透镜体层、岩性渐变线的勾连是否合理；剖面线纵横比例尺的选择是否恰当。理论上剖面比例尺的选择，应尽量使纵、横比例尺一致或相差不大，以便真实反映地层产状，但由于公路工程中的构筑物一般呈条带状，如大中桥等，致使纵、横比例尺一般相差较大，一般横比例尺采用

（1∶2000），受报告篇幅影响，纵比例尺一般采用

（1∶200）～

（1∶500），具体比例要按钻孔的深度而定。在剖面图上，必须标上剖面线号，如6-6′或F-F′。剖面中各孔柱，应标明分层深度、钻孔孔深和岩性花纹，以及岩土取样位置及原位测试位置和相关数据。在剖面图旁侧，应用垂直线比例尺标注标高，孔口高程须与标注的标高一致。剖面上邻孔间的距离用数字写明，并附上岩性图例。

5．土工试验成果表，主要有抗剪强度曲线、压缩曲线等，一般由土工试验室提供。

6．现场原位测试图件，包括载荷试验、标准贯入试验、重型动力触探试验、十字板剪切试验等的成果图件。

7．桩基力学参数表，如果建议采用桩基础，应按选用的桩型列出分层桩周摩擦力，并考虑桩的入土深度确定桩端土承载力。除上述附表之外。有的分层复杂时，应编制地基岩土划分及其埋藏条件表。

8．其他专门图件，对于特殊地质条件及专门性工程，根据各自的特殊需要，绘制相应的专门图件等。

六、结语

本文简单介绍了公路工程地质勘察报告的编制方法，由于公路工程的勘察阶段较多，线路工程所跨越的地质单元繁杂，一般每个工程对报告的编制都会有特殊的要求，因此本文很难将各种情况一一尽述，更详尽的内容，有待于进一步论述。

参考文献

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钱让清．公路工程地质(第二版)[M]．中国科学技术大学出版社,2005.

韦枝桂,吴茂富．浅谈岩土工程勘察报告的编写工作[J]．西部探矿工程,2004,(4)．