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地面塌陷,是天灾还是人祸

已有 6058 次阅读 2009-5-21 22:31 |个人分类:发表作品|系统分类:科普集锦| 地面塌陷, 太原理工大学, 地球探测与信息技术, 马志飞, 太原理工大学, 地球探测与信息技术

马志飞

  
 
2009年4月22日是第40个“世界地球日”。在这样一个“爱护地球、保护家园”的日子里,人们都希望能减少日渐增多的地质灾害。中国是世界上地质灾害最为严重的国家之一,特别是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降等地质灾害,严重威胁着人民生命财产安全和制约着社会经济的可持续发展。滑坡和泥石流是人们少见的地质灾害,但是地面塌陷和地裂缝就比较常见。

 

    2007年2月23日凌晨,中美洲危地马拉首都危地马拉城一个贫民区突然传出轰隆一声,就在这震动的一瞬间,贫民区中央惊现一个直径为70米、深度为100米的污水坑!一对兄妹在这场灾难中不幸被淹死,二十多间房屋下陷,当局在事发后及时封锁周边五百米范围,疏散现场附近的居民近千人。
  2007年3月15日,辽宁省葫芦岛市南票区沙金沟村,几位村民正在一片已经收割的玉米茬地里拣煤渣,不料,大地就像怪兽一样,突然张开大口,短短的几秒钟就将他们吞没腹中,造成6人死亡!据事后一份现场勘查报告显示:此次灾难属于地面塌陷,结果形成了一个直径约10米、深约7米的塌陷区。想起此事,至今还有人称之为恐怖的“地陷吞人”、“大地食人”事件。
  2008年1月17日,广州荔湾区珠江大桥东面桥脚发生塌方。塌陷的路面和绿化带面积超100平方米,形成一个深达10余米的大坑。22日中午,荔湾区桥中西海南路210号一排石棉瓦平房出租屋突然坍塌,同时地上穿了一个长宽约1米、深约3米的大窟窿。23日上午,几乎在同一地方,荔湾区桥中西海南路再次发生路面和平房塌陷。而且,塌陷面积比前两次都要严重,塌陷面积约300平方米。有关部门及时疏散了附近1000多居民撤离现场,此次事件还导致了上千居民停电数小时。幸运的是,三次塌陷事件均没有造成人员伤亡。
  2008年3月25日凌晨,四川省宜宾江安县红桥镇五阁村发生了局部地面塌陷,形成大小不等的3个巨型“天坑”,呈直线展开,长约400米。4月1、2日,红桥镇五阁村又接连出现3个“天坑”。此后,类似事件不断出现,至7月2日,江安县红桥镇的地陷坑已经增加到了16个。
  2008年11月15日15时许,杭州风情大道地铁施工工地突然发生大面积地面塌陷,正在路面行驶的多辆汽车陷入深坑,多名施工人员被困地下。结果,事故造成了风情大道路面坍塌75米,下陷15米,死亡17人,失踪4人,受伤24人的悲惨结局。
    诸多案例,不胜枚举。想起可怕的这一幕幕,我们不禁胆颤心惊,同时,我们也会忍不住去思考,这究竟是怎么一回事……是大自然对我们人类的恶意攻击和报复?还是我们人类在打击我们自身?谁,才是真正的幕后黑手?
  其实,这是一种很常见的地质灾害,称为地面塌陷或者地表塌陷,国内外每年都有发生。地面蹋陷是指地表岩体或土体受自然作用或人为活动影响向下陷落,并在地面形成塌陷坑洞而造成灾害的现象或者过程。当这种现象发生在有人类活动的地区时,便可能成为一种地质灾害。如果发生在无人居住区,这种塌陷一般不具备危害性。
  我国国土辽阔,自然地理和地质构造非常复杂,地质灾害分布广泛、活动频繁,地面塌陷是其中最重要的地质灾害类型之一。根据其成因,可以将它分成自然塌陷和人为塌陷两大类,前者是地表岩、土体由于自然因素作用、如地震、降雨、自重等,向下陷落而成,是为“天灾”;后者是由于地下水超采、不合理开矿及工程建设等人为作用导致的地面塌落,即是“人祸”。
按照塌陷的地质条件,地面塌陷又可分为岩溶塌陷、采空塌陷及黄土湿陷三种。
在空间上,岩溶塌陷主要分布于岩溶强烈及中等发育的覆盖型碳酸盐岩地区,除北京、天津、上海、河南、甘肃、宁夏、新疆以外的24省、区、市都发现岩溶塌陷灾害。全国岩溶塌陷总数近3000处,塌陷坑3万多个,塌陷面积300多平方公里,其中以广西、湖南、贵州、湖北、江西、云南、四川、河北、辽宁等省市区最为发育。采空塌陷广泛分布于我国各地的矿山及其周围地区,其中又以煤矿采空塌陷最为突出,黑龙江、山西、安徽、江苏、山东等省则是矿山采空塌陷的严重发育区。据不完全统计,在全国20个省、区内,共发生采空塌陷180处以上,塌陷面积大于1000平方公里。黄土湿陷则主要分布于湿陷性黄土发育的地区,主要见于河北、青海、陕西、甘肃、宁夏、河南、山西、黑龙江等8个黄土分布省区。
在时间上,随着近年来采矿活动的不断加强,塌陷现象有加剧的趋势。据《中国地质环境公报》的数据显示,2006年,全国共发生地面塌陷灾害398 起,2007年,共发生地面塌陷灾害578 起,2008年仅上半年全国就发生地面塌陷466起。
地面塌陷不仅破坏建筑、道路和农田,而且还严重威胁着人民的生命财产安全!但是,我们应该将其归咎于“天灾”还是“人祸”呢?人类活动对地面塌陷的产生起了什么样的作用?据统计分析,地面塌陷中,采空塌陷的危害最大,造成的损失最重,岩溶塌陷次之,黄土湿陷相对小也较集中。可见,造成地面塌陷的主要因素是人为因素!
对地面塌陷有重要影响的主要人类活动就是:矿山地下开采。地下采矿活动造成一定范围的采空区,使上方岩体失去支撑,从而导致地面塌陷。这种人为活动是采矿区地面塌陷的主要原因。我国已有许多矿区发生了这类地面塌陷,并产生了相当程度的危害。照片上显示的是2008年笔者在山西晋城某矿区拍摄下的地面塌陷情况。因煤矿开采引起的不均匀沉降造成地面大面积坍塌,耕地破坏、公路被毁、地面上的房屋建筑出现裂缝,直接威胁到居民的生命财产安全。有关数据表明,山西省各类矿山采空区已达2万多平方公里,以全省15.6万平方公里的土地面积计算,山西有近七分之一的地面已经成为“悬空区”,使大面积土地塌陷。截至2007年,全国矿业开发占用和损坏的土地面积为165.8万公顷,其中采矿塌陷20.3万公顷,占到总数的12%。
此外,由于排疏地下水或者过量抽采地下水,使地下水位快速降低,其上方的地表岩、土体平衡失调,在有地下洞隙存在时,可产生地面塌陷。还有其他一些特殊原因造成的地面塌陷,如广西南丹八圩水库的修建,使地下水位上升、地下水的潜蚀、冲刷作用加强,引起了地面塌陷最终使库水全部漏失;武汉中南轧钢厂料场由于处在隐伏洞穴发育部位上方,人工堆放荷载导致了地面塌陷的产生;广西贵县吴良村因爆破的振动作用造成地面塌陷迫使全村迁移;广西桂林第二造纸厂的地面塌陷则是由该厂排放化学污水下渗所致。
如同地震一样,虽然我们现在还不能准确预报何时何地会发生地面塌陷,但现在的科学技术已经可以有效地较少它的危害,因为地面塌陷在发生前往往也有前兆出现,如井、泉的突然干枯或浑浊翻沙,水位骤然降落,地面积水或人工蓄水(渗漏)引起的地面冒气泡或水泡、地面出现环状裂缝并不断扩展,产生局部的地鼓或下沉现象,建筑物作响、倾斜、开裂等。
现在,我国已经对地面塌陷多发区开展了定期监测,特别是在煤矿采区,长期、连续地监测地面、建筑物的变形和水点中水量、水态的变化,地下洞穴分布及其发展状况等,防患于未然。先进的地球物理勘探手段,包括地震勘探技术、电法勘探技术、重力和磁法勘探、放射性勘探技术,在查明地下洞穴分布、采空区的位置和范围等方面发挥了越来越重要的作用。
    对于自然原因形成的塌陷易发区,我们在城市规划和建设时应该尽量避让,不作为建筑物和居民生活用地;对于地下采空区,应首先查明位置和范围,在以后的工程设计和施工中要注意消除或减轻人为因素的影响,如设计完善的排水系统,避免地表水大量入渗,对已有塌陷坑进行填堵处理,防止地表水向其汇聚注入等。
     天灾,我们正在逐渐提高警觉,想方设法与之斗争!
    人祸,我们岂能熟视无睹?面对着被日益破坏的大自然,我们每一个人都应该挺身而出,为保护美丽的家园,与危害人民生命财产安全的一切邪恶势力作斗争!
图1:农田中的塌陷坑,直径约6米,深度超过15米
图2:农田塌陷,裂缝平均宽度约15厘米,左右两边高差超过20厘米
图3:农田地裂缝,宽度平均20厘米,最宽处40厘米,走向延伸约100多米
图4:公路断裂,呈现阶梯状,最大级差约20厘米
图5:房屋外裂缝,切割瓷板穿过整个墙壁
图6:房屋内裂缝,从地面延伸到整个墙壁

全文请参见《科学画报》2009年第五期



  











 



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1 杨正瓴

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