三河市大胡庄村地面塌陷成因分析及机理研究

2016-07-20高启凤陈玉莲武孟豪华北地质勘查局综合普查大队燕郊065201

新疆有色金属 2016年2期

关键词：土洞第四系砂土

高启凤　陈玉莲　武孟豪（华北地质勘查局综合普查大队　燕郊　065201）

高启凤陈玉莲武孟豪
（华北地质勘查局综合普查大队燕郊065201）

摘要本文针对三河市齐心庄地区出现的塌陷坑，通过资料搜集、水文地质及工程地质调查、地球物理勘探、地质钻探等综合勘查方法，查明大胡庄村地面塌陷的发育特征及形成机理。

关键词地面塌陷视电阻率垂向测深钻探成因分析岩溶

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.02.013

1　引言

2013年6月14日下午，齐心庄村民在施工灌溉井过程中，地面突然塌陷，形成倒圆锥形的大坑，东西长18.7 m，南北长19 m，最大深度10.4 m，5 m高井塔瞬间被吞没，塌陷坑地表周边裂缝明显，延伸长度达5 m。塌陷坑位于村庄主干道上，塌陷坑边缘距最近的民房仅1 m，严重威胁周边居民及生命财产安全。

本文对齐心庄大胡庄村地面塌陷的发育特征及形成机理的调查工作主要是通过采用资料搜集、水文地质及工程地质调查、地球物理勘探、地质钻探等多种勘查手段及综合研究分析。

2　地质环境背景特征

（1）地层岩性

调查区出露为第四纪地层，下伏基岩为古生界奥陶系石灰岩。本区第四系沉积物主要由潮白河冲积物组成，岩性以亚砂土、亚粘土夹粗砂卵砾石为主，总厚度约160 m。

（2）地质构造及区域地壳稳定性

调查区位于中朝准地台（I）华北断拗（II）冀中台陷（III）的次级构造单元大兴断凸（IV），附近区域断裂主要为夏垫断裂和南口-孙河断裂。研究区基本地震加速度值为0.20 g，抗震设防烈度8度，区域地壳不稳定，构造分布见图1。

图1　构造分布图

（3）水文地质条件

研究区位于泃河冲积平原水文地质区，主要含水层为深层古生界奥陶系碳酸盐岩含水层和新生界第四系松散岩类孔隙含水层。

第四系含水层岩性以亚砂土、亚粘土夹粗砂卵砾石为主，区内厚度80 m以上，富水性一般15～80 m3/h·m，水化学类型为HCO3-Ca·Mg。

奥陶系碳酸盐岩含水层岩性以石灰岩、泥质石灰岩、白云质灰岩为主，依据区内以往水文地质勘探成果资料，钻孔溶隙可见率为100%，溶孔可见率为92.3%，溶洞可见率为23%，岩溶较发育。富水性55.98～217.50 m3/h·m，水化学类型为HCO3-Ca·Mg，矿化度0.36～0.41 g/L。

图2　10和40线视电阻率反演拟断面图

3　调查手段及工作成果

（1）视电阻率垂向测深剖面

首先在调查区内开展在水文地质与环境地质调查工作，之后再以本次塌陷坑为中心布设“十字”视电阻率垂向测深剖面（10线方位82°；40线方位344°），探测地下0～500 m范围内是否有溶洞存在、探明其空间位置、形态及发育规模。

通过测深剖面电阻率断面等值线（图2）推断浅部100 m内的高阻层应为粘土层夹细砂层的反映，中部低阻层为中粗砂层夹卵石层的反映，而深部高阻为灰岩反映。在10线附近电阻率中部反映出明显的低阻特征，推测此区域岩层松散，含水率高，在灰岩可能发育规模较大的溶洞。

（2）钻探

为验证视电阻率垂向测深剖面10线和40线低阻区域，在地面塌陷坑东南25 m处施工350.09 m钻孔（虚线为钻孔垂直投影位置），根据钻孔岩芯资料可以看出上部地层为第四系松散粉质粘土、砂土及卵砾石，下部为寒武和奥陶系灰岩地层。自上而下可分为9层，见表1。

表1　地层岩性表

从钻孔岩芯编录资料来看，160.10～238.10 m为灰岩，238.10～349 m为白云质灰岩。本次施工的钻孔自上之下共发育5层溶洞，分别为：171.71～174.87 m，溶洞高3.16 m；193.75～195.56 m，溶洞高1.81 m，199.43～201.03 m，溶洞高1.6 m，218.99～222.49 m，溶洞高1.5 m，271.53～272.13 m，溶洞高0.6 m。单个溶洞最高达3.16 m，溶洞总高度8.67 m。奥陶纪中厚层状含泥质灰岩岩溶裂隙较寒武纪上统白云质灰岩发育。同时区域地质资料显示调查区内发育两条走向40°～50°，倾向北，倾角为50°～70°的断裂，断裂带呈弧形外凸，张性断裂发育。受构造活动的影响，坚硬的灰岩易破碎，使本区岩溶极其发育，为溶洞裂隙的发育奠定了基础。