Types of geological structures and mechanism of karst collapses in Baishazhou, Wuhan City of Hubei Province
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摘要: 武汉市可溶岩大多隐伏于第四系土层及白垩—古近系红层下部，可溶岩分布地区地质结构与岩溶地面塌陷关系密切，已发生的岩溶地面塌陷中上黏下砂地质结构占绝大部分。以白沙洲岩溶条带长江两岸为研究区，根据盖层黏性土、砂性土、软弱土、非可溶岩（红层）的上下叠置关系及地面塌陷特征，将可溶岩分布区地质结构划分为3类、5型；岩溶塌陷的实质是土体塌陷，在岩溶区地质结构研究的基础上，根据土体物理力学特征差异，受力后塌陷过程中土颗粒的运移方式，即黏土块体塌落、砂颗粒漏失、软弱土流失，系统将研究区岩溶塌陷机理分为土洞型、沙漏型、泥流型3类，同时也存在多种类型复合型岩溶塌陷。Abstract: Most of the soluble rocks in Wuhan lie in the quaternary soil layer and the lower part of the chalk-paleogene red layer, the geological structure of the distribution area of soluble rock is closely related to the karst ground collapse, most of the happened ground collapse in the stratum with the upper clay-lower sand. The study area is on the both sides of the Yangtze River along the Baishazhou karst belt, according to the thickness and the superimposed relation of overburdened clay, sandy soil, soft soil, non-soluble rock (red bed) and surface collapse, the geological structure of the solvable rocks is classified into 3 categories and 5 types. The essence of karst collapse is soil collapse, based on the geological structure and the physical and mechanical characteristics of soil, as well as the migration mode of soil particles during collapse including the clay mass collapse, sand particle leakage and the loss of soft soil, the mechanism of karst collapse is classified into three types, such as soil cavity type, hourglass type and mud flow type, and there are 2 or 3 types of compound karst collapse.
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《中国地质灾害与防治学报》（双月刊）是由中国地质调查局主管，中国地质环境监测院、中国地质灾害防治与生态修复协会主办，反映地质灾害学科并向国内外公开发行的学术性刊物。由于贯彻了“双百”方针，理论与实践密切结合，充分运用地质灾害防治技术，重视办刊质量，因而受到同行的好评。欢迎广大科技人员和读者积极投稿。
一. 征稿范围
主要刊登范围：重点刊登地质灾害发生发展机理、成灾模式与应急处置、地质灾害链及风险评价、调查/监测/预警与综合防治，空天地一体化早期识别和普适型监测仪器研发，重大工程沿线地质灾害研究与防治等方面的创新性研究成果。
本刊物主要面向国内工程地质学科发展、地质工程建设、技术方法创新、地质环境开发与保护等方面的院校教师、研究生及科技人员。期刊最初定位是服务于生产一线的野外工作者。是我国工程地质、环境地质、特别是地质灾害研究（地质灾害防治及地质环境保护）等领域的综合性学术理论与实践相结合的地质学类权威性刊物。
二. 征稿内容
理论研究与调查评价栏目：重点针对单体单灾分析研究与调查评价；
技术方法与防治工程栏目：技术方法，是指勘察、监测、防治等具体的技术方法，不是评价方法和研究方法，这是业界约定俗成的共识；
综合研究与区划栏目：对多灾种综合研究、区域性灾害研究和易发性、危险性和风险评价与区划。
三. 稿件要求
（一） 稿件结构要求
0 引言（Introduction）
以简短的文字介绍写作背景和目的，以及相关领域内前人所作的工作和研究的概况（即前人研究进展的综述），说明本研究与前人研究工作的关系，目前研究的热点和存在的问题；以便读者了解该文的概貌，起导读的作用。基本内容应包括：
（1）简要叙述研究此项工作的起因和目的（研究背景）；（2）国内外对此项工作的研究现状和研究动态（并指出存在的问题）；（3）强调此项研究工作拟解决现有研究中存在问题中的哪个问题，以及研究解决这些问题的重要性和意义；（4）适当说明研究假设。
1 材料与方法（Methods）
这是论文的重要部分。重点阐述两方面的内容，一是用什么做研究（即研究所用的材料），二是怎么做研究（从事研究所用的方法）。如果采用的方法是按照前人的，或者即使有所改进，也必须标注参考文献。
不同的课题有不同的研究方法，以试验研究方法为例，其内容应包括：（1）研究的对象及其取样；（2）仪器设备的应用；（3）相关因素和无关因素的控制；（4）操作程序与方法；（5）操作性概念的界定；（6）研究结果的统计方法。针对基于地质调查的研究论文，可将第1节设置为“研究区地质背景”，其内容包括：（1）野外调查工作和试验室测试所用的技术方法或技术手段（野外工作技术路线），开展完成的主要工作（及其量）；（2）所得到第一手资料情况以及开展综合研究所应用的基础数据（包括利用前人已有数据）情况；（3）室内综合研究所用的方法（技术路线）。
2 结果（Results）
结果是论文的核心（主体部分），主要论述通过试验研究得到了什么数据、规律和发现等（可包括试验和研究的结果、数据，被确定的关系，观察或得到的效果、性能等）。
结果内容的表达：（1）数据，不用原始数据，要经统计学处理；（2）图表，用于显示规律性和对比性；（3）照片，能形象客观地表达研究结果；（4）文字，对数据、图表、照片加以说明。
结果的写作应注意：（1）按试验所得到的事实材料进行安排，可分段、分节，可加小标题；（2）解释客观结果，不要外加作者的评价、分析和推理；（3）结果要真实性，不可将不符合主观设想的数据或其它结果随意删除；（4）因图表和照片所占篇幅较大，能用文字说明的问题，尽可能少用或不用图表或照片。
3 讨论（Discussion）
讨论是论文的重要主体部分，是作者对研究得到的资料进行归纳、概括和探讨，提出自己的见解，评价其意义。
讨论的内容包括：（1）对试验观察过程中各种数据或现象的理论分析和解释；（2）评估研究方法的科学性，评估自己结果的正确性和可靠性，与他人结果比较异同，并解释其原因；（3）试验结果的理论意义及对实践的指导作用和应用价值；（4）作用机制或变化规律的探讨；（5）本研究还存在的局限性以及进一步研究的建议。
4 结论（及建议）（Conclusion）
这是论文的精髓部分。要回答研究出了什么，主要内容应包括：
（1）由研究结果所揭示的原理及其普遍性（即本研究结果说明了什么问题，得出了什么规律性的东西，解决了什么理论或实际问题）；
*（2）研究中有无例外或本论文尚难解决的问题（还有哪些问题没有解决），与以前以发表论文的异同，在理论与实践上意义；
*（3）对进一步研究的建议。
需要特别注意的是，结论不是摘要的简单重复。结语部分文字要简洁，逐条写出，3～4 条为宜。
（二） 稿件内容要求
（1）论文标题需明确、精练，体现创新点。具体要求：
● 阐述具体，用语简洁。题目不足以概括论文内容时，可加副标题；
● 文题相称、确切鲜明，标题体现内容，内容说明标题；
● 重点突出、主题明确，突出论文创新点，高度概括，一目了然。
（2）基金资助的研究项目，需注明资助项目来源及编号。
（3）作者一般只列出主要参加者。第一作者和通讯作者附简介：姓名（出生年—），性别，学历，职称，主要从事工作或研究方向，E-mail。
（4）摘要应具有独立性和自明性，即通过阅读摘要就能获得必要的信息。摘要的内容包括研究目的、方法、结果和结论，也可适当增加背景和意义，500字左右。英文摘要与中文摘要内容基本一致，可以适当扩充。关键词5～8个，要严格筛选，选用实词，充分、准确、全面地反映文章的中心内容。具体要求：
● 目的（objective）：阐述论文要解决的问题及其起源、由来（适当突出问题的重要性和目前存在的不足，指出你的论文工作要解决存在的不足中的什么问题）；
● 方法（methods）：说明论文采用的主要手段（方法），必要时介绍使用手段的方式；
● 结果（results）：说明研究内容中得出的主要结果，得到了什么数据、规律和发现等；
● 结论（conclusions）：说明研究结果有什么含义、影响和意义（理论意义或实用价值、推广前景等）。
（5）全文一般不超过 10 个版面（包括图、表）。
（6）论文需符合科技论文体裁，论点明确，论据充分，论述严谨，结论可信，语句通达，逻辑严密。
（7）正文采用 3 级标题，即：一级标题如“2 模型建立及计算方法”；二级标题如“2.1 模型建立”；三级标题如 “2.1.1 模型建立基本原则”或“（1）模型建立基本原则”。
（8）提供必要的图表。表格一般采用三线表，使用国家法定计量单位，采用国际标准符号。图件采用通用制图软件制作，单栏图宽不超过 8 cm，通栏图宽不超过 16 cm，图面内容主题突出、结构合理、图面清晰，图中内容要与图注和正文叙述相符。中、英文图表名齐全，图名置于图件之下，表名置于表格之上。
（9）论文要突出反映基础和试验数据，对前人研究成果及存在问题或不足要进行充分的总结、分析。
（10）参考文献遵循“最新、关键、必要和亲自阅读过”的原则，采用顺序编码制，在正文中用“[ 1 ]”或“[1-2]”在引用处标注。所有文献需用信息资源原语种著录，中文文献需列出英译文。
列出论文参考文献的目的是让读者了解论文研究命题的来龙去脉，便于查找，同时也是尊重前人劳动，对自己的工作有准确的定位。一切粗心大意、不查文献，故意不引、自鸣创新，贬低别人、抬高自己，避重就轻、故作姿态的做法都是错误的。
四. 稿件录用
（1）本刊只接收网络投稿，投稿网址为http://www.zgdzzhyfzxb.com。
（2）自收稿日起 3 个月内，编辑部通知作者稿件处理结果。退稿不附详细意见。
（3）作者收到修改通知后 2 个月内返回修改稿。逾期（特殊原因且已向编辑部说明者除外）视为自动撤稿。
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五. 声明
作者应对所投稿件拥有无可争议的著作权，且文责自负。作者应保证稿件未一稿多投，且保证我刊的首发权。稿件一旦被本刊录用，作者即将论文整体及附属于论文的图表等可许可使用的著作权（包括但不限于复制权、发行权、信息网络传播权、翻译权、汇编权），转交给本刊。许可期限为论文著作权的法定保护期，许可地域范围为全世界。作者依著作权法行使上述权利或向第三方转让上述权利时，不得损害本刊利益，如汇编入其他论文集时，必须注明曾在本刊刊出，并注明刊载年、卷、期。
（2022 年 2 月修订）
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图 1 研究区地理位置及地质构造简图
Figure 1. The geographical location and geological structure map of the study area
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图 3 研究区岩溶地质结构类型分区图
1—①型；2—②型；3—③型；4—④型；5—⑤型；6—基岩出露；7—非可溶岩区；8—岩溶塌陷
Figure 3. Zoning map of karst geological structure in the study area
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图 4 块体塌落型型岩溶塌陷地质模型示意图
1—黏性土；2—塌陷堆积物；3—溶洞及充填物；4—地下水位上下频繁波动；5—土体位移方向；6—裂缝；7—地下水水位
Figure 4. Geological model of soil cave collapse
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图 5 鹏湖湾二期工地岩溶塌陷地质剖面图
1—耕植土；2—黏性土；3—塌陷堆积物；4—灰岩；5—第四系中更新统王家店组残坡积层；6—石炭系上统黄龙组；7—地下水水位
Figure 5. Geological section of karst collapse in Penghu Bay second-stage construction site
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图 6 沙漏型岩溶塌陷地质模型示意图
1—黏性土；2—塌陷堆积物；3—砂性土；4—可溶岩；5—溶洞及填充物
Figure 6. Geological model of hourglass-type subsidence
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图 7 佳兆业·金域天下3期岩溶塌陷地质剖面图
1—黏土；2—粉细砂；3—扰动土；4—粉砂岩；5—灰岩；6—第四系全新统走马岭组冲积层；7—白垩-古近系公安寨组；8—二叠系中统栖霞组；9—不整合接触界线
Figure 7. Geological section of Jiazhaoye-Jinyu karst collapse in practical project
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图 8 泥流型岩溶塌陷地质模型示意图
1—黏土；2—塌陷堆积物；3—淤泥；4—可溶岩；5—溶洞及填充物
Figure 8. Geological model of mud flow subsidence
表 1 研究区岩溶区地质结构类型划分
Table 1 Classification of karst geological structure of the study area
类型 亚类 模型图 结构特点 主要分布 Ⅰ ① 黏性土（黏性土+红层）直接覆盖
于可溶岩上；可发生土洞型塌陷研究区东部黄鹤楼以北、起义门、毛坦港
巡司河以西一带以及墨水湖南侧招商1872
至四新社区一带；属于长江二级阶地、
一级阶地后缘、剥蚀垄岗区Ⅱ ② 上部为黏性土，中部为砂性土，下部为
可溶岩；可发生沙漏型塌陷或
沙漏型-土洞型复合型塌陷主要分布于研究区中北部长江两岸，以西锦绣
长江一带，以东陆家街-司法学校一带；
属于长江一级阶地覆盖型岩溶区③ 上部为黏性土，中上部为砂性土，中下部
为红层，下部为可溶岩；红层破坏后
可发生沙漏型塌陷或沙漏型-
土洞型复合型塌陷主要分布于研究区中部长江两岸，以西老关村-
四新社区一带，以东长江紫都-烽火村和
张家湾-毛坦港一带、江心洲；多属于
长江一级阶地埋藏型岩溶区④ 上部为黏性土，中上部为砂性土，中下部
为黏性土（黏性土+红层），下部为可
溶岩；中下部黏性土（黏性土+红层）
破坏后可发生沙漏型塌陷或沙漏型-
土洞型复合型塌陷主要分布于研究区中部长江西侧锦绣长江
以西一带，及东部余家湾车站一带；属于
长江一级阶地可溶岩上部残积层分布区Ⅲ ⑤ 软弱土和可溶岩之间夹有厚度大于1 m的
黏性土（黏性土+红层）；黏性土（黏性土+
红层）破坏后可发生泥流型塌陷主要分布于研究区西北部北太子湖-江城大
道一带及村一带，零星少量分布于招商
1872一带；属于长江二级阶地
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表 2 研究区内岩溶塌陷类型分类表
Table 2 Classification table of karst collapse types in the study area
序号 发生时间 塌陷名称（地点） 塌陷规模 塌陷灾情 地质结构 诱发因素 塌陷机理 1 1931年8月 武昌区丁公庙 — 江堤溃口，白沙洲淹没，导致人畜伤亡。 ② 地下水位波动 沙漏型 2 1977年9月 汉阳区汉阳中南轧钢厂 中型 1栋民房倒塌，1500t烟煤和600t钢材被埋，工厂停产。 ② 开采地下水 沙漏型 3 1983年7月 武昌区白沙洲阮家巷 中型 倒塌民房1间，上万块砖瓦被埋，破坏房屋5栋。 ② 地下水位波动 沙漏型 2005-08-22 中型 道路破坏，工地长约10 m围墙和工棚倒塌，自来水管断裂。 桩基施工 沙漏型 4 1988年5月 武昌区陆家街 中型 10间民房倒塌，20间房屋墙体开裂，输电线路破坏，学校停课。 ② 地下水位波动 沙漏型 5 1999-04-22 洪山区青菱乡毛坦港小学 中型 毁坏公路、水渠、农田，致使交通中断，危及配电房，对京广铁路构成潜在威胁。 ② 地下水位波动 沙漏型 6 2000-02-22 武昌区涂家沟市司法学校 中型 3栋楼房毁坏、学生食堂墙体开裂、配电房开裂、水塔开裂、水塔罐体倾斜，进出校门道路开裂，学校停课。 ② 降雨 沙漏型 7 1997年 洪山区青菱乡烽火村乔木湾 小型 42栋230余间房屋开裂倒塌，19栋房屋受损，直接经济损失达611万元，间接经济损失达510万元。 ② 开采地下水 沙漏型 2000年3月 小型 开采地下水 2000-04-06 大型 开采地下水 8 2005-08-10 洪山区青菱乡烽火村江南竹木大市场 小型 1栋平房受损。 ② 地下水位波动 沙漏型 9 2006年4月 武昌区白沙洲长江紫都花园 中型 工棚倒塌，新建楼房墙体拉裂。 ② 钻探施工 沙漏型 10 2009-06-10 武昌区武泰闸 小型 道路破坏，一辆货车受损。 ② 钻探施工，载重车辆荷载和振动 沙漏型 2009-12-16 中型 道路破坏。 桩基施工 沙漏型 11 2009-06-17 洪山区烽火村 中型 道路破坏，一辆货车受损，司机受轻伤。 ② 钻探施工 沙漏型 2009-06-27 中型 道路破坏，交通主干道中断。 钻探施工、载重车辆荷载和振动 沙漏型 12 2009-11-24 洪山区白沙洲大道张家湾段 中型 道路破坏，交通主干道中断，供水管破裂。 ② 桩基施工振动 沙漏型 13 2009-12-22 洪山区烽火村钢材市场 中型 主供水管道破裂，道路破坏，4间房屋开裂。 ② 桩基施工 沙漏型 14 2010-01-28 洪山区青菱乡光霞村五组 中型 钻具及钻杆被埋，菜地受损。 ② 钻探施工 沙漏型 15 2010-04-18 青菱乡烽火村白沙洲大道 小型 道路破坏。 ② 载重车辆荷载和振动 沙漏型 16 2010-07-19 青菱乡张家湾南湖变电站 中型 变电站主建筑物南段墙面、立柱开裂，10 kV消弧线圈室停止工作并拆除，梅家山至张家湾一带工业及民用用电受到威胁。 ④ 桩基施工振动 沙漏型 17 2011年5月 武昌南湖红旗村 中型 一台打桩机被埋。 ② 桩基施工 沙漏型 18 2013-04-14 洪山区青菱乡毛坦港佳兆业·金域天下三期 中型 延误工程工期。 ③ 钻探施工 沙漏型 19 2014-06-04—
2014-06-26洪山区烽火村还建项目H10、H11地块 中型 影响施工安全和建筑物稳定 ② 钻探施工 沙漏型 20 2015-08-10 汉阳区鹦鹉大道乐福园酒楼锦绣长江店北 中型 塌陷造成两名人员失踪，2层的活动板房遭受破坏。 ② 钻探和桩基施工 沙漏型 21 2015-08-07 汉阳区鹦鹉大道地铁6号线K12+583 小型 地铁施工暂停。 ② 钻探和桩基施工 沙漏型 22 2017-05-23 洪山区青菱街烽火村烽胜路保利新武昌小区西侧 中型 2间工棚宿舍严重倾斜、工地围墙垮塌约30 m、毁坏景观树1棵、花坛4座、广告牌1个；路面路基损毁约100 m2及该路段自来水管道、路灯电线、通讯电缆等；人行道路面和工地地面多处开裂。 ② 钻探和桩基施工 沙漏型
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