黄土落水洞的勘察及治理

黄土落水洞的勘察及治理

张宏杰, ,杨绥院 ,刘斌

长庆工程设计有限公司  陕西西安  710018

【摘要】落水洞的黄土地区的不良地质作用之一，在黄土地区广泛发育。近年发现，由于人们对于落水的危害认识不够，出现了多起因落水洞引起的工程及人身安全事故，越来越引起了大家的重视。

【关键词】落水洞；分布特征；径流

我国黄土分布约64万平方公里，黄土作为第四纪形成的松散沉积物，其特殊的沉积和发育环境造就了一系列的地质特性，使其具有强烈的湿陷性、垂直节理发育、孔隙比较大、崩解性和结构性强等鲜明特征，在地形地貌和水文气候等条件的共同影响下，黄土地区出现形状各异、深浅不一的黄土落水洞，加剧了水土流失，进而造成场地塌陷或诱发滑坡。

1．分布特征

黄土落水洞主要发育于场地边缘，具有埋藏浅、分布密、发育快、顶板强度低等特性。落水洞的分布与地形貌有相当大的关系。

1.1落水洞所在地形局部水平

当相对整体地形较为连续，一般会顺着相对整体地形的坡度形成较长的暗洞。最终造成另一地方的沉降。洞的深浅往往受局部水平地形的相对高度制约。

当相对整体地形不连续时，极易在端口出形成出水洞口。

1.2当落水洞所在地形相对水平

黄土湿陷性连续时，这时洞会向四周扩散，一般较浅，最后形成大面积的塌陷。当黄土湿陷性不连续的时，一般会垂直向下发育，洞口较小，洞深较深。在水的渗流作用下，一般会形成暗洞，或者在薄弱的环节，形成出水洞。

1.3落水洞所在地形倾斜

这时一般会形成珠串状落水洞，洞较浅。

2．原因分析

黄土主要由粉粒组成的特殊土，其细微颗粒遇水极易崩解并遭受潜蚀被水流带走。黄土中含大量的可溶盐，如CaC03当遇到含有CO2的水时，就会变成可溶性的 Ca (HCO3)2从而发生溶蚀作用，破坏黄土的内部结构，使之变得更加松散，加大对地表水的渗透，増强渗流作用的能力和机械潜蚀。同时，落水洞的形成与发育，与土层性质、水的活动、径流等因素有关。

2.1土层以黄土为主

黄土自身的多孔结构、湿陷性、渗透性等特性的是落水洞形成的决定性因素；土体为黄土，尤其为湿陷性黄土时，在静水入渗，通过潜蚀作用对土体中的细颗粒和可溶盐进行运移带走，加大了土体中孔隙裂隙的发育，使其渗透性和湿陷性增大，结构破坏，易形成落水洞。

2.2径流

径流是指降雨及冰雪融水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。径流有不同的类型，按水流来源可有降雨径流和融水径流；按流动方式可分地表径流和地下径流。对黄土落水洞有影响的主要是因降雨而形的地表径流。降雨条件中的水是落水洞形成中最重要的因素，径流提供的动水产生冲蚀作用，为落水洞的发育通过了动力，使落水洞的发育程度加大，落水洞会向四周生长，最终造成大面积的塌陷。

3．勘察方法

根据岩土勘察经验，勘察方法主要有工程地质调查、地质雷达测试与钻（井）探等方法。

3.1工程地质调查

通地对场地及周边的地质调查、工程测绘，查明落水洞的分布范围、形状、大小、深度等情况，查明其工程地质条件的空间分布和各要素之间内在联系，评价发育程度及其对工程建设的影响。

3.2地质雷达测试与钻（井）探

1）测线布置

根据场地内建筑物分布特点及场地其它情况，可横向与竖向网格状布置多条雷达测线，测线间距5～10m，特殊地段取小值，一般地段取大值。

2）仪器设备及采集参数设置

通常采用瑞典MALA公司生产的GX-HDR地质雷达，仪器设备及采集参数设置常采用表3.2。

表3.2 数据采集主要技术参数表

3）地质雷达资料处理

采用REFLEX 2D 二维数据分析软件，处理过程经过野外数据解编、去直流漂移、地形静校正、能量衰减、抽取平均道、巴特沃斯一维带通滤波、二维滑动平均滤波、时深转换绘制出雷达成果剖面图。

根据雷达测线成果图，可查明场地内富含水土体范围、探查场地内有无隐伏黄土洞穴等不良地质作用。

4）验证

地质雷达测试成果，可结合钻机钻探、井探、洛阳铲钻探等钻探手段，对隐藏的暗洞进行验证。

3.3室内试验

采用人工开挖探井直接观察地质情况，并沿井壁刻取Ⅰ级土试样，取样间距1.0m。对所取的Ⅰ级土试样进行室内土的一般物理力学性质（含水量、密度、比重、液限、塑限、压缩试验）及黄土湿陷性试验，其中液限采用76g圆锥仪试验，取沉入土中深度为10mm的含水率，塑限采用滚搓法进行试验，黄土湿陷性试验采用双线法。对Ⅳ级土试样主要测定其含水量、比重、液限、塑限。特别是通过含水量的变化，也可判断出场地异样情况，进行有针对性的加密勘察。

4．治理措施

4.1对于较浅的落水洞，选用换土垫层处理。可将上部挖开，清除松软土，后用2:8灰土分层回填夯实并使其比周围地表略高些，同时作好地表水的截流、防渗、堵漏工作，阻止下渗。

4.2对于较深的落水洞，可采用素土回填，然后采用灰土挤密桩进行挤密处理。采用3:7灰土挤密桩法进行地基处理，挤密孔的孔位宜按正三角形布置，挤密桩施工结束后应清除上部虚桩，并在基底下设置0.30m厚的垫层，垫层材料可为灰土、素土及其他与孔填料相适应的材料。垫层施工前，应对挖去松动层的地面进行夯实或压实。

4.3对于暗洞及较深的落水洞，可采用灌浆挤密法加固，方法是在地表钻两个孔至洞内，一为灌浆孔，一为排气孔，用压汽泵将水泥砂浆压入洞内，气体由排气孔排出，使灰浆充满洞穴孔隙，硬化后形成实体。

4.4做好场地的排水措施及落水洞及截排水措施，对汇水进行疏导，避免落水洞进一步发展。