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广东佛山市高明区李家村岩溶塌陷群成因机理分析

韩庆定 罗锡宜

韩庆定, 罗锡宜. 广东佛山市高明区李家村岩溶塌陷群成因机理分析[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2021, 32(4): 56-64. doi: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2021.04-08
引用本文: 韩庆定, 罗锡宜. 广东佛山市高明区李家村岩溶塌陷群成因机理分析[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2021, 32(4): 56-64. doi: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2021.04-08
Qingding HAN, Xiyi LUO. Analysis on the formation mechanism and development process of karst collapses in Lijia Village, Gaoming District of Foshan City[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2021, 32(4): 56-64. doi: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2021.04-08
Citation: Qingding HAN, Xiyi LUO. Analysis on the formation mechanism and development process of karst collapses in Lijia Village, Gaoming District of Foshan City[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2021, 32(4): 56-64. doi: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2021.04-08

广东佛山市高明区李家村岩溶塌陷群成因机理分析

doi: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2021.04-08
基金项目: 广东省城镇典型岩溶地面塌陷防治研究(201603);佛山市地质灾害监测预警与应急指挥平台(X20190436)
详细信息
    作者简介:

    韩庆定(1987-),男,海南文昌人,硕士,高级工程师,主要从事地质灾害防治工作。E-mail:693479265@qq.com

  • 中图分类号: P642;TU478

Analysis on the formation mechanism and development process of karst collapses in Lijia Village, Gaoming District of Foshan City

  • 摘要: 以自然诱发的李家村岩溶塌陷群为研究对象,在系统收集区域地质、构造、工程、水文、环境、气象、历史灾害等资料的基础上,结合钻探揭露结果,查明了李家村岩溶塌陷群所在区域地质环境条件和岩溶发育特征,分析了形成过程,并探讨了成因机理。结果表明:(1)李家村岩溶塌陷群所在区域覆盖层为带“天窗”的“隔−透”交替型地质结构、基岩可溶岩砾状灰岩中方解石含量高易溶蚀,为土洞和溶洞形成和发展起到决定性作用;北东向和北西向断裂交叉叠加作用、紧靠西江和存在古河道,为地下水潜蚀强径流和频繁交换提供通道,对岩溶发育起到主导作用;地表水和地下水连通性好有助于降雨诱发岩溶塌陷;(2)李家村岩溶塌陷群的发生过程经过三个阶段:前期水渗气压阶段→中期软化塌陷阶段→后期振动群塌阶段,致塌模式属渗压−重力−软化型。(3)李家村岩溶塌陷群是在特殊的“岩−土−水−气”组合地质环境条件下,由强降雨作用诱发并导致土洞垮塌而引起一连串自然塌陷所形成的。
  • 图  1  李家村岩溶塌陷群所在区域地质与岩溶发育分布图

    Figure  1.  Regional geology and karst development distribution map of Lijia Village karst collapse group

    图  2  李家村岩溶塌陷群的发生过程示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of occurrence process of Lijia Village karst collapse group

    图  3  研究区2002—2019年年降雨量分布图

    Figure  3.  Annual rainfall distribution chart of the study area from 2002 to 2019

    表  1  研究区主要地层岩性表

    Table  1.   Lithology table of main strata in the study area

    地质年代地层单位及代号岩性概述
    第四系人工填土(Qml以素填土为主,主要由粉质黏土和黏性土组成,含碎石和块石、砖块等。
    海陆交互相沉积层(Qmc岩性主要为粉质黏土、淤泥、淤泥质土、粉细砂、粗砂、砂砾、砾石。
    残坡积层(Qedl岩性主要由粉质黏土、粉土、粉砂、中砂和风化岩砾石、碎块组成。
    侏罗系金鸡组(J1j岩性以砾状灰岩为主,局部为砂页岩,砾状灰岩碎块角砾结构及致密胶结状重结晶结构;碎块角砾成分以灰岩角砾为主,其次为少部分的内碎屑及变质砂岩角砾。岩石的胶结物及填隙物成分主要由细碎屑及方解石组成,且以方解石数量居多;细碎屑主要为灰岩、砂岩细碎物以及少量的生物碎屑及鲕粒内碎屑;重结晶方解石呈填充状分布于碎块角砾间,方解石成分较纯。
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    表  3  研究区岩土体特征表

    Table  3.   Characteristics of rock and soil mass in the study area

    层号地层代号揭露厚度/m土体特征概述备注
    (1)Qml0.50~7.20填土:广泛分布,由黏性土为主,含砂粒,局部见少量碎石、瓦片、砖块,已压实。
    (2)-1Qmc1.50~7.80粉质黏土:广泛分布,含少量砂粒,黏性一般-较强,可塑。隔水层
    (2)-20.50~9.80淤泥质土:透镜状分布,含有机腐殖质、腐叶,局部夹淤泥质粉土、粉砂薄层,流塑。相对隔水层
    (2)-31.40~5.30粉质黏土:较广泛分布,含粉细砂,局部含腐殖质,局部夹淤泥质土,稍密-中密,很湿,可塑。隔水层
    (2)-41.70~10.80粉细砂:广泛分布,局部含较多黏粒,局部夹粉土、淤泥质土透镜体,松散-稍密,局部中密,饱和。透水层
    (2)-51.90~14.80粉质黏土:较广泛分布,土质较杂,局部过渡有粉土、粉砂,局部夹淤泥质土薄层,黏性一般,软塑-
    可塑。
    隔水层
    (2)-60.40~14.40淤泥质土:较广泛分布,含少量腐殖质及粉砂,局部过渡为淤泥,局部夹粉土、粉质黏土,流塑。相对隔水层
    (2)-71.20~13.30粉细砂:广泛分布,含少量泥质,局部夹中砂,稍密-中密,局部松散或密实,饱和。透水层
    (2)-80.90~26.60粉质黏土:广泛分布,含少量粉砂,黏性一般较强,可塑,局部硬塑,该层揭露到2个土洞,占总揭露土洞的11%。隔水层、
    土洞发育层
    (2)-91.50~6.50淤泥质土:局部分布,含有机腐殖质,局部夹薄层粉砂,流塑。相对隔水层
    (2)-101.60~18.90粉细砂:局部分布,含少量黏粒,局部夹粉土,稍密-中密,饱和。透水层
    (2)-110.90~3.70粗砂、砾砂:透镜状分布,含较多泥质,以砾砂为主,局部过渡为粗砂、圆砾,密实,饱和。透水层
    (3)Qedl0.80~18.50残坡积土:广泛分布,以粉质黏土为主,含较多岩石风化的砂粒、角砾及碎石,可塑-硬塑状,中密-密实,饱和,该层揭露到16个土洞,占总揭露土洞的89%,是土洞发育的主要层。隔水层、
    土洞主要层
    (4)-1J1j1.50~9.17全风化砂岩、炭质页岩:局部分布,砂岩密实砂土状,水冲易散;炭质页岩呈坚硬土状,局部夹煤层。
    (4)-24.50强风化砂岩:零星分布,半岩半土状,岩质极软,岩芯易折断。
    (4)-31.40~2.80中风化砂岩:局部分布,岩芯短柱状,岩质较坚硬,局部见褐铁矿化现象。
    (4)-40.20~11.56微风化砾状灰岩:广泛部分,砾状结构,砾石主要为灰岩砾,岩芯短或长柱状,岩质较硬-坚硬,个别较软,该层钻孔见洞率31.08%。岩溶发育层
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    表  2  研究区主要断裂特征表

    Table  2.   Characteristics of main faults in the study area

    断裂编号走向产状/(°)长度/km宽度/m断裂特征概述
    f1北东145∠453.52~10为大尧山断裂组之次级断裂,主要发育早侏罗世地层之中,构造岩以碎裂岩为主,局部为硅化岩和硅化砂岩,带内裂隙发育。
    f2北西10~25∠70~802.510~15同属西江断裂组之南蓬山断裂的次级断裂,主要发育于泥盆系、石炭系地层中,构造岩由构造角砾岩、硅化岩和碎裂岩组成;断裂早期活动以压扭性为主,晚期活动表现为张扭性,具有活动多期性。
    f3北西40∠502.510~25
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    表  4  研究区地下水特征表

    Table  4.   Groundwater characteristics in the study area

    地下水类型地下水特征描述
    松散岩类孔隙水主要赋存于第四系海陆交互相沉积层和残破积层中,含水介质为(2)-4、(2)-7、(2)-10层砂砾石层和(3)层碎石土层,含水层厚度2.00~26.30 m;存在多个隔水层,上部为潜水、下部为微承压水;水位埋深1.00~3.80 m;富水性中等。
    覆盖型碳酸盐岩类裂隙溶洞水主要赋存于早侏罗世金鸡组(J1j)基岩裂隙和溶洞中,含水介质为(4)-4层微风化砾状灰岩,水位埋深1.30~1.60 m;富水性以中等为主,局部为丰富。
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    表  5  研究区土洞特征表

    Table  5.   Characteristics of soil caves in the study area

    孔号土洞分布埋深/m洞高/m洞顶板土层厚度/m充填情况洞顶板最下部土层所在层位
    土类厚度/m
    ZK933.00~37.504.5033.00半充填,洞底少量黏性土残坡积土1.20(3)
    ZK2226.80~36.339.5326.80洞底(0.33 m)充填少量黏性土残坡积土1.70(2)-8
    ZK22-132.20~10.309.1032.20残坡积土1.00(3)
    ZK2327.10~30.123.0227.10残坡积土3.60(3)
    ZK23-129.50~30.701.2029.50残坡积土1.10(3)
    ZK2635.10~39.204.1035.10充填砾夹泥残坡积土3.60(3)
    ZK4437.50~40.002.5037.50充填黏性土残坡积土11.40(3)
    ZK44-137.00~39.002.0037.00充填流塑状黏性土残坡积土10.00(3)
    ZK4845.80~16.500.7045.80残坡积土8.30(3)
    ZK4944.00~47.003.0044.00上部无充填、下部(1 m)充填黏性土残坡积土11.00(3)
    ZK55-145.00~47.502.5045.00半充填软塑状黏性土残坡积土5.50(3)
    ZK6032.00~35.303.3032.00上部无充填、底部(0.3 m)充填黏性土残坡积土3.00(3)
    ZK60-129.50~30.501.0029.50充填流塑状黏性土残坡积土1.50(3)
    ZK61-128.70~31.302.6028.70充填流塑状黏性土残坡积土4.10(3)
    ZK6228.00~31.703.7028.00充填流塑状黏性土,含碎石残坡积土1.50(3)
    ZK6626.20~28.302.1027.10充填流塑状黏性土,含中砂、碎石粉质黏土1.20(2)-8
    ZK6727.10~30.203.1027.10半充填流塑—可塑状黏性土粉质黏土3.50(3)
    CZK327.30~35.308.0027.30半充填软泥,含碎石残坡积土7.20(3)
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    表  6  研究区溶洞特征表

    Table  6.   Characteristics of karst caves in the study area

    孔号溶洞分布深度/m洞高/m洞顶板岩石厚度/m洞顶板土层厚度/m线岩溶率/%充填情况
    ZK1133.00~33.500.501.5029.006.3无充填
    ZK1938.40~48.019.612.4036.0076.9无充填
    ZK2033.10~33.500.401.2031.904.4无充填
    ZK2133.20~33.601.500.4033.2033.7充填褐黄色黏性土
    36.56~38.562.001.46充填褐黄色砂土,含碎岩屑
    ZK24-139.70~40.300.605.4034.306.0无充填
    ZK2536.10~36.900.802.9033.208.1充填褐黏性土,含较多砂
    ZK2641.30~42.000.702.1035.1025.0充填卵石夹泥,未到底
    ZK4135.00~35.200.200.2534.7589.0充填粗砂
    35.60~43.507.900.40充填碎块岩石及中粗砂
    ZK4232.40~38.005.605.0027.4051.9充填碎石、中粗砂
    ZK4327.80~28.100.300.5027.3045.4充填中砂
    28.60~29.000.400.50充填细砂
    29.20~29.600.400.20充填中砂
    29.90~32.903.000.30充填中砂
    33.10~33.400.300.20充填中砂
    ZK4443.90~46.652.753.9037.5039.6上部无充填,下部(1.1 m)充填软塑状黏性土
    ZK44-139.60~41.602.000.6037.0028.2充填流塑状黏性土
    ZK4535.10~38.002.901.5033.6027.9充填软塑状黏性土,含角砾、碎石
    ZK5834.80~37.302.501.7033.1042.6充填黄色粉质黏土
    38.80~40.601.801.50充填黄色粉质黏土
    ZK6036.80~37.400.601.5032.006.2充填黄色黏性土
    ZK6132.30~36.504.205.5026.8040.4上部无充填,下部(1.1 m)充填黏性土,含碎石、粗砂
    ZK61-132.30~36.304.001.0028.7070.2上部无充填,下部(1.3 m)充填流塑状黏性土
    ZK6241.90~43.601.701.7028.0013.8上部无充填,底部(0.5 m)充填流塑状黏性土
    ZK6330.10~40.9010.800.3029.8088.5充填流塑状黏性土,含碎石、角砾
    ZK6532.7~33.10.403.8028.904.0无充填
    ZK6632.60~34.001.404.3026.2022.6上部充填粗砂,含砾石
    下部充填可塑状黏性土
    ZK6734.80~44.609.804.6027.1066.2半充填黏性土,含粗砂、砾石
    ZK67-133.30~42.609.306.2027.1058.5上部无充填,下部(2.6 m)充填流塑状黏性土
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    表  7  研究区岩溶塌陷地质灾害特征表

    Table  7.   Geological hazard characteristics of karst collapse in the study area

    塌陷编号面积/m2形状规模/m深度/m位置发生发展情况灾害情况
    TX1528近圆形长22.5,宽227李家村开田始发时间为2005年4月25日,
    盛发时间为2005年4月26日至
    2005年5月8日;2006年3月10日
    干鱼塘时发现
    毁树约10棵,直接威胁人员7户
    26人,间接威胁86户386人。
    经济损失超500万
    TX 219.6圆形直径54西安河
    TX 39.6圆形直径4.67李家村开田
    TX 4200近圆形长18,宽157李家村开田
    TX 510.7圆形直径3.70.8鱼塘底
    TX 660.0近圆形长10,宽6.03.5西安河
    TX 719.6圆形直径5.03.2
    TX 812.6圆形直径4.03.0
    TX 9长条形宽0.7~0.81.0
    TX 10长条形宽0.6~0.81.0
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-19
  • 修回日期:  2020-09-01
  • 网络出版日期:  2021-10-11
  • 刊出日期:  2021-08-25

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