岩溶塌陷研究的主要方法及研究状态

2025-03-12 19:49:34

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岩溶塌陷发育的广泛性与危害性，已引起国际社会的普遍关注，特别是20世纪70年代以来，召开了多次与塌陷有关的国际会议，使世界各国的研究者有机会交流和商讨解决这一地质灾害问题的经验与方法。我国曾在桂林举办了首届“地面塌陷及其对工程建设的影响与防治”学术讨论会。岩溶灾害问题也随之越来越受到重视。长期以来，许多学者就岩溶塌陷开展了大量工作，取得如下主要成果。

1.2.2.1 项目与专著

20世纪80年代，岩溶地质研究所先后开展了“中国南方岩溶塌陷研究”、“长江流域岩溶塌陷研究”和“中国北方岩溶塌陷研究（“中国北方岩溶地下水资源及大水矿区岩溶水预测、利用和管理研究”子课题）”等项目。这是我国首次开展岩溶塌陷专门研究。在这些研究中，康彦仁等（1990）所著《中国南方岩溶塌陷》一书较全面地论述了岩溶塌陷的类型及成因机制，作为研究岩溶塌陷的经典，长期被人们引用。但此书在振动波的传播规律及铁路塌陷区土层的安全厚度等方面没有深入地研究，对于人类活动引起的水位受迫下降所产生的力学效应的论述只针对基岩以上进行。80年代后期，铁道部第二勘察设计院开展了“铁路沿线岩溶塌陷及防治”项目的研究工作，对贵昆线小哨—秧田冲段、分宜车站、泰安车站等50余处岩溶塌陷严重发育区进行了全面勘察、治理，取得了良好的效果。铁道部第二勘察设计院（1984）所著的《岩溶工程地质》一书以大量的实际资料，针对铁路遇到的岩溶洞穴的静力稳定问题进行论述，在铁道建设方面做出了贡献。陈国亮（1994）以岩溶塌陷模型试验为基础，在其《岩溶地面塌陷的成因与防治》一书中，对岩溶塌陷成因作了较为全面的阐述。2005年，贺可强等出版了《中国北方岩溶塌陷》，可算是目前较新的岩溶塌陷方面的著作。

通过这些工作，基本摸清了我国岩溶塌陷的现状和宏观分布规律，确定了我国岩溶塌陷基本类型，提出了我国岩溶塌陷的基本分类方案，指出岩溶塌陷发育的多机制特性，并对我国岩溶塌陷危险性进行了宏观区划，编辑出版了1：600万《中国岩溶塌陷分布图》（雷明堂等，1998）。

1.2.2.2 岩溶塌陷试验研究

20世纪90年代初，岩溶地质研究所在地质行业基金的资助下，建成了大型岩溶塌陷物理模型试验室。通过模型试验，可以再现岩溶塌陷发育的全过程，解决不同类型岩溶塌陷发育的机理、塌陷发育与主要影响因素的关系，以及岩溶塌陷发育的临界条件等问题。在1993～1997年间，先后完成了武汉、唐山、湘潭、玉林、铜陵、桂林等6城市的岩溶塌陷试验工作，为这些地区岩溶塌陷综合治理发挥了积极的作用。在此方面，陈国亮、雷明堂等做了大量的研究工作，取得了许多研究成果。

1.2.2.3 岩溶塌陷的探测方法

20世纪90年代，在国家支持下，有关部门先后进行了100多项崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷与沉降、地裂缝等重大地质灾害的专门勘察工作。在岩溶塌陷的探测方法上，包括电阻率法、地震浅层折射波法、地质雷达（GPR）和电磁波、声波透视（CT）等技术在内的综合物探方法，在地矿部门组织实施的武汉、唐山、湘潭、玉林、桂林、深圳等城市的岩溶塌陷防治勘察及铁道部门组织的贵昆、南昆线铁路岩溶段岩溶塌陷试验工作中发挥了重要作用（陈国亮，1994；雷明堂等，1998；罗元华等，1998）。

1.2.2.4 岩溶塌陷预测

地理信息系统（GIS）技术的应用，使得岩溶塌陷危险性预测评价上升到一个新的水平。国内先后有雷明堂、石建省、王洪涛、茹锦文等运用GIS的数据管理、分析处理和建模技术，对潜在塌陷危险性进行预测评价，取得了良好的效果。国外虽未见有直接运用GIS进行岩溶塌陷预测工作的报道，但在其他类型地质灾害的预测方面已有较多研究实例（Tian，K.，1988；Xiang S.et al.，1988）。这些预测方法均局限于对潜在塌陷的危险性分区的研究上，未能令人满意地解决塌陷时间和空间的预测预报问题（雷明堂等，1998）。张发旺等（1996）用灰色统计方法对岩溶塌陷的预测进行了研究。

1.2.2.5 岩溶塌陷地质灾害信息管理

20世纪80年代，美国曾在有岩溶塌陷问题的几个州相继建立了岩溶塌陷数据库，大大提高了岩溶塌陷资料的利用率。国内这方面工作起步较晚，而且主要以Map Info桌面地图信息系统为平台开发进行。如在环境地质所完成的“东南亚地质灾害信息管理系统”中，岩溶塌陷作为一种灾害类型被列入其中；1997年，在桂林市建设规划局资助下，岩溶地质所塌陷组以Map Info为平台开发了“桂林岩溶塌陷信息管理系统”，建立了相应的数据库和图库，为桂林岩溶塌陷防治、塌陷抢险以及城市规划提供了有利的条件（雷明堂等，1997、1998）。

1.2.2.6 岩溶塌陷监测预报

我国基本上没有开展这方面工作。究其原因，主要是岩溶塌陷的产生在时间上具突发性，在空间上具隐蔽性，因此，普遍认为难以采用地面监测手段对塌陷进行监测和时空预测预报。国外早在20世纪80年代就有人尝试过运用地质雷达进行潜在塌陷的监测工作。但由于地质雷达设备昂贵，探测成本较高，在深部岩溶的监测方面有一定局限性。

1.2.2.7 岩溶塌陷的防治

综合防治技术已提到议事日程。人们普遍认为，要从根本上减轻岩溶塌陷灾害的发生，必须采取地下水优化开采与工程处理措施相结合这一“标本兼治”的方法。在工程处理上，钻孔注浆技术是一个行之有效的方法，已被各地普遍采用。

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