1、武汉市某地岩溶地面塌陷后岩土力学性质分析摘要：本文根据武汉市某地岩溶地面地塌陷应急勘察成果，对塌陷区、塌陷影响区和正常区的覆盖土（砂）层的力学性质进行了详细的对比分析。 关键词：力学性质；对比分析；塌陷 中图分类号：O3 文献标识码：A 文章编号： 前言： 2000 年初，武汉市某地发生了严重的岩溶地面塌陷现象，塌陷区面积约 2500m2,造成某单位单身宿舍、锅炉房等建筑设施严重毁坏，邻近塌陷区的 6 层住宅地受到影响而下沉，食堂部分开裂下沉。作者作为本次岩溶地质灾害应急勘察的主要技术负责人，对塌陷区、塌陷影响区和未塌陷区（正常区）覆盖土（砂）层的力学性质进行了详细的对比分析。 1、场地概况
2、塌陷场地位于武汉市武昌区某地，场地较为平坦，地面标高变化一般 21.023.0 米之间，地貌单元属长江冲积一级阶地后缘。区域上该地段位于武汉市东西向石炭系三叠系（CT）灰岩条带上，塌陷区为碳酸岩盐直接与砂层接触地段。 塌陷区及周边场地地层结构特征如下： （1）层杂填土：埋深现地面，杂色,稍湿，由砖块、碎石、煤渣、生活垃圾、少许植物根茎混一般粘性土及淤泥等组成，层厚0.3m13.6m。 （2）粉质粘土：埋深 0.3m13.6m，黄褐褐灰，湿，含氧化铁、去母片、少许螺壳等，偶夹薄层粉土。分布于整个场区，层厚1.3m8.0m。 （3）粉土：埋深 5.3m11.2m，褐灰灰，湿饱和，含云母片等，层中一
3、般夹薄层软塑状粉质粘土，分布不均，局部缺失，层厚1.5m5.9m。 （4-1）粉砂：埋深 5.2m15.7m，灰，饱和，砂质较纯，夹少许粉土及粉质粘土薄层、含云母片等，分布于整个场区，层厚 2.8m11.9m。 （4-2）粉细砂：埋深 3.9m12.8m，灰，饱和，砂质纯，含云母片，局部地段层底分布有薄层粘性土。分布于整个场区，层厚 3.9m12.8m。 （5）老粘性土：埋深 27.3m28.7m，黄褐褐红，稍湿，含氧化铁锰结核及条带状、团块状高岭土。分布于塌陷区外围南部场区，层厚7.3m8.0m。 （6）泥页岩：埋深 23.6m36.7m，黄黄白，稍湿，强风化、呈土状，结构页岩碎屑，夹白色钙
4、质结核，直径一般 0.5cm2cm 左右，分布于分布于塌陷区以南广大区域，层厚 0.4m4.8m。 （7）灰岩、泥灰岩：埋深 24.5m41.5m，灰灰白，稍湿干，中等风化，层状、薄层状构造，钙质泥质胶结，岩层倾角约 6070，岩芯一般呈 10-50cm 柱状，发育的次生剪裂隙及溶蚀裂隙一般为白色方解石脉充填，层部溶蚀裂隙为红色泥质所充填。灰白色泥灰岩分布局限。其余地段均为灰岩，层厚最大揭露厚度 7.6m。 依据场地地层强度受塌陷影响的程度，可将场地划分为塌陷区、塌陷影响区及正常区。 图 1 岩溶地面塌陷分区图 各区物理力学性质的对比分析 勘察除钻探外主要采用了静力触探及标准贯入试验手段，获取
5、了塌陷区、塌陷影响区及正常区地层的物理力学性质指标，各种勘察数据分区分层统计对比分析如下： 正常区与塌陷区静力触探比贯入阻力 Ps 值对比 表 1 塌陷区与正常区标准贯入试验锤击数对比 表 2 注：统计方法按 2000 年相关规范执行，标准贯入试验锤击数为杆长修正值。 图 2 不同场区静力触探 PS 值与标准贯入锤击数对比图 不同场区强度指标 fk、Es 值综合对比 表 3 注：取值方法按 2000 年相关规范执行。 结合以上各表的分区数据对比，我们可以发现由正常区至塌陷区场地地层的各项原位测试参数及强度指标衰减程度呈逐渐递增趋势；而塌陷区和塌陷影响区各地层受塌陷影响而“虚脱”的程度由强至弱依
6、次为粉细砂、粉土、粉质粘土（见图 2） ，其原因主要与土层粘聚力 C 值有关，即 C 值越大者受扰动程度越小，这也是在灰岩分布区顶部有厚度不大的粘性土直接覆盖时很难发生岩溶地面塌陷的原因之一。 据图 2 我们还可发现由正常区至塌陷区地层“虚脱”系由浅至深的，即塌陷影响区（3）层粉土及（4）层砂土表层受塌陷影响较大，而塌陷影响区（4-1）层下部及（4-2）层则受塌陷影响相对较小，其原因在于塌陷影响区（3）层粉土及（4）层砂土表层受塌陷区地层“虚脱”的牵引影响所致，其实质除与土层抗剪强度有关外，还与上浮土压力和自身的密实度有关，即砂土粉土的抗剪强度及上浮土压力越大，密实度越高受塌陷影响越小，反之则
7、越大。 在本次勘察及以往武汉市其它地段岩溶地面塌陷勘察中，经常会见到类似下图 3 所示现象，灰岩之上砂土的静力触探 PS 值严重衰减，较正常区衰减率在 90%以上（见表 1） ，该现象一般解释为此区域岩溶地下水潜蚀作用剧烈，砂土流失仍在进行之中。 图 3 砂土遭受岩溶地下水潜蚀图 4 结束语 武汉市岩溶地面塌陷多发生于武汉地区近东西走向的 C-T 系碳酸盐岩的条带分布区碳酸岩盐直接与砂层接触地段，其属自然灾害中环境地质灾害的一种现象。作者结合岩溶地面塌陷区及周边场区土层力学性质变化的对比分析，认为在上述地段进行岩土工程勘察时应注意一下几点，以便正确判断场地及地基的稳定性和进行工程建设的适宜性。 （1）认真研究比对勘察中各类原位测试指标（尤其是砂土与粉土中）是否在某一方向上有明显衰减趋势，若存在这一趋势，则场地宜判定为对工程建设不利场地，对拟建建筑物应建议安全合理的基础型式或可靠的地基处理方案。 （2）若在勘察中出现类似图 3 的情况，则表明潜在岩溶地面塌陷尚在发展中，场地宜判定为岩溶地面塌陷危险地段，建议修改建设规划。
