岩溶塌陷发育过程及分布特征

一、岩溶塌陷发育过程

岩溶塌陷的发生是在特定的地质环境条件下，随着人类工程活动的逐步加剧而出现的。根据《地质灾害勘查指南》(刘传正，2000)的岩溶塌陷的分类，省内岩溶塌陷属现代塌陷中的人为塌陷，主要由抽取裂隙岩溶水引发的，岩溶塌陷集中于枣庄市十里泉及丁庄、东王庄3个供水水源地的集中开采区、泰安市城区水源地、旧县水源地、临沂市城区水源地附近，已累计产生塌陷坑260余处。

以枣庄地区为例，20世纪80年代相继在十里泉地段、丁庄—东王庄地段发生了较大规模的岩溶塌陷，其发育过程具有一定的代表性。

十里泉原为一泉群，1959年泉流量为1.73万～7.69万m³/d，1966年后，该地段建成了工业区，地下水资源被开发，至1976年泉水断流。1980年以来，该地段长期处于超采状态，1982年年均水位34.073m，比1980年下降13.78m，1981年4月开始产生岩溶塌陷，1982年枯水期集中发生。1990～1994年为塌陷间歇期。1996年水位下降到28.10m(最大埋深为40.08m)，比1994年下降16.86m，达到历史最低点。因此，1982年和1996～1998年成为该地段塌陷的两个集中多发期，共发生塌陷近90(次)处，其中十里泉村塌陷造成居民房屋悬空(照片8-6)。1998年后，减少了该地段的地下水开采量，塌陷次数有所减少，塌陷进入第二个间歇期。

丁庄—东王庄地段情况类似，自20世纪80年代初开发利用地下水资源，1982年在东王庄开采井附近开始产生塌陷，到1989年丁庄、东王庄两地段开采量已超过允许开采量近1.00万m³/d，达6.38万m³/d，其后一直处于超采状态。1995年开采量达8.47万m³/d，在集中开采区发生多处岩溶塌陷，因此，1982年和1996～1998年成为该地段岩溶塌陷2个高发期，其中1996年5月发生于税郭镇良辛庄的4个近南北向的串珠状塌陷(照片8-7)，造成附近居民房屋地基下沉，房屋开裂。

二、岩溶塌陷形态及分布特征

(一)平、剖面特征

岩溶塌陷坑在平面呈点状分布，为圆形、椭圆形或碟形，其面积、深度不等。在剖面上塌陷坑形态表现各异，一般呈直筒状、漏斗状或坛状，塌坑直径一般小于10m。塌陷时，在塌陷坑四周同时产生显著的环形张裂隙，呈同心圆状展布，大的裂隙宽度达15cm，有的塌陷坑在封堵后又多次重复塌陷，塌陷坑周边形成环形阶梯状地形(照片8-8)。

(二)空间分布特征

1.明显的方向性

塌陷坑多沿北西—南东方向展布，与裂隙岩溶地下水降落漏斗的长轴方向及地下水主径流带方向相吻合。其中十里泉地段塌陷坑沿130°方向发育(照片8-9)，与该地段裂隙发育方向一致。丁庄、东王庄地段发生的塌陷也沿主径流带方向发展。

2.灰岩“天窗区”

塌坑集中分布在岩溶发育的灰岩与第四系松散层覆盖的二元地层结构区。岩溶塌陷区上部第四系覆盖层较薄，厚度6～12m，岩性为松散砂土、黏质砂土、砂质粘土或粘土等;下部为砂层，且厚度相对较薄，下伏奥陶系石灰岩岩溶极发育，地下水交替循环强烈。如在十里泉和丁庄—东王庄地段的塌陷，规模较大，也较密集(图8-7)，即属于这种情况。

照片8-6 十里泉村塌陷造成居民房屋悬空

照片8-7 良辛庄连体塌陷

照片8-8 十里泉地段发育的环形阶梯状塌陷

照片8-9 十里泉地段130°方向发育塌陷坑

图8-7 十里泉地段岩溶塌陷分布示意图

图8-8 岩溶塌陷灾害评价预警递进分析程序图