岩溶塌陷地质灾害

『壹』 岩溶地面塌陷

岩溶地面塌陷是发生在碳酸盐岩类分布的覆盖型岩溶区一种较特殊的地质灾害，是指覆盖在溶蚀洞穴发育的可溶性岩层之上的松散土石体在外动力因素作用下，向洞穴运移而导致的地面变形破坏，其表现形式是产生塌陷坑。由于地面塌陷一般是突然发生的，可导致突发性的地质灾害。严重者可遭致建筑物和人民生命财产的重大损失。

岩溶地面塌陷的成因机制有多种解释，主要有潜蚀论、真空吸蚀论和气爆论。其中“潜蚀论”国内外已有不少文献论及，下面简要介绍一下。

在覆盖型岩溶（指的是地表堆积数米至数十米厚土层的岩溶化岩层）区，由于下伏碳酸盐岩岩溶发育，存在溶洞、落水洞、溶隙等地下水的良好通道，当天然或人为原因使地下水位大幅度下降时，地下水的流速和水力梯度相应加大，对上覆第四系土层和洞穴、溶隙中的充填物进行冲蚀、淘刷，并随水携走，这时在与碳酸盐岩体顶板接触处的土层中开始形成土洞。土洞形成后改变了土层中的原始应力状态，引起洞顶的坍落。在地下水不断潜蚀及土体重力坍落作用下，土洞逐渐发展成拱形。当土层厚度大时可以形成天然平衡拱，土洞停止发展而隐伏于地下；当土层较薄时，土洞则不能形成天然平衡拱，其顶部不断坍落，直至达到地表而形成塌陷坑。塌陷坑形成后，地面便成为地表径流汇集的场所，坑壁不断坍塌，同时还有地表水挟带物质的堆积作用，使陷坑逐渐形成为碟形洼地，地表塌陷暂时停止发展。其发育形成过程如图4-6所示。

图4-6 岩溶地面塌陷过程示意图

据研究，地面塌陷的形成必须具备3个条件：①下伏碳酸盐岩中岩溶发育；②孔隙水与岩溶水联系密切，且水动力条件变化大；③上覆土层较松散且厚度较小，且土层中塌落物质有被水流携走的通道和空间。地下水动力条件的变化有自然的和人为的因素，人为因素包括大量开采岩溶水作供水水源和疏干大水岩溶矿井，会大幅度降低地下水位，水动力条件急剧变化（水力梯度大增），较自然因素强烈。上覆土层以冲积和冲洪积成因者地面塌陷较突出，其厚度小于10m者塌陷严重，大于30m者塌陷少见。

根据本次调查和收集资料可知，在线路里程610km～618km南东侧的湖北段咸宁市官埠桥—北洪桥一线分布有数处岩溶塌陷，这些塌陷距离线路较近，故将其形成特征与已造成的危害论述如下。

塌陷地段多分布于垅岗前低洼地带，陷塌坑多呈圆形漏斗状，直径一般1～4m，最大者10m，深1～3m，最深达15m，塌陷规模520×10⁴m²。表层多分布全新统黄褐色粘土和砂砾石构成的二元结构，厚5～13.8m；中更新统黄红至黄褐色粘性土，厚10～25m，最厚达42m。下伏基岩为岩溶较发育的石炭系黄龙组、二叠系栖霞组碳酸盐岩和白垩至古近系东湖群砾岩、砂砾岩为区内主要取水含水层，石炭、二叠系碳酸盐岩受构造影响，节理裂隙及岩溶发育。目前已造成107国道的11km水泥路面严重开裂受损，先后发生5次较大规模塌陷，形成26个陷坑。塌陷首发时间为1983年，1986年、1987年、1995年、1996年均有发展，目前处于较不稳定状况，在过量抽取地下水情况下，可能加剧地面变形。

塌陷使水井报废，工厂停产，交通中断等，并随时危及当地居民的安全。已造成经济损失约150万元，潜在危害近750万元。

需要强调指出的是，在湖北—湖南段管线里程 620～705km（咸宁—赤壁—临湘）地段分布有寒武、奥陶、石炭、二叠、三叠系的灰岩、白云岩等碳酸盐岩，具备发生岩溶地面塌陷的机制和地质、水文地质条件。目前该地段还未出现地面塌陷情况，但在工程施工或管道建成运营过程中，一旦因岩溶水开采等使水动力条件发生改变，引发岩溶地面塌陷的可能性是存在的。

『贰』 岩溶（喀斯特）塌陷

我国岩溶塌陷分布广泛，绝大多数分布在碳酸盐岩分布区的岩溶强烈和中等发育区。主要是杨子准地台碳酸盐岩分布区，其次是华北地台碳酸盐岩分布区。西部青藏高原岩溶发育微弱，基本上无岩溶塌陷。

图2-15（1）山洪沟管道敷设与山洪对管道的作用平面示意图

图2-15（2）山洪对管道作用示意图

2.7.1岩溶塌陷发育的基本特征：

2.7.1.1岩溶塌陷的单体形态与群体组合

（1）岩溶塌陷单体按平面形态可分为4类：①圆形或近圆形；②椭圆形，其长短轴之比为1.5～4；③长条状，其长度达于宽度在4倍以上；④不规则形态。

（2）岩溶塌陷单体按剖面形态也可分为4类：①坛状，口（上）小下大，塌陷坑壁呈反坡向下延伸。②井状，塌陷壁陡立，塌陷坑上下大小一致或近于一致。③漏斗型，塌陷坑上大下小，状如漏斗，多发生于覆盖层稍厚的地区，尤其在峰从洼地中常见。其形成时间一般较长，塌陷壁在长期地表水作用下逐步崩塌并向塌陷中心流失所致。④碟状，多发生于覆盖地区，土层厚度小，沉陷坑面积大，深度小，呈碟形。

（3）岩溶塌陷的群体组合及多个单体塌坑的平面分布，有3种情况：①岛状或零星状分布，小块成群或星散状出现；②带状分布，具有一定的方向性，呈条带状分布；③面状分布，塌坑呈均匀分布，无明显的方向性。

2.7.1.2岩溶塌陷的发育强度及规模

（1）塌陷强度：以塌陷密度系数（塌陷范围内单位面积上塌陷坑总数的平均值，单位：个/km²）表示。分为：

强烈发育的塌陷密度系数大于100；

中等发育的塌陷密度系数10～100；

微弱发育的塌陷密度小于10；

对于面积小于1 km²的塌陷点，密度系数的面积均按1 km²计算。

（2）塌陷规模：

①按岩溶塌陷影响范围的面积分为：

大型总面积＞10km²；

中型面积1～10km²；

小型面积＜1km²。

②按塌陷坑直径大小分为4级：

巨型塌陷塌坑直径＞20m；

大型塌陷塌坑直径10～20m；

中兴塌陷塌坑直径5～10m；

小型塌陷塌坑直径＜5m。

2.7.1.3岩溶塌陷的伴生现象

（1）地面下沉、开裂。在岩溶地区，围绕塌坑常常有一些环状裂纹或局部下沉现象。他们随塌陷而产生，有时成为塌陷的前兆现象，尤其是环状裂纹的出现常预示塌陷即将产生。如昆明湖地区除有39个塌坑外，公园内可普遍看到桥墩下沉、房屋开裂、湖堤外侧开裂等一些明显的地面变形现象。

（2）塌陷地震。大规模的塌陷可引起地震效应。如湖南水口山矿区，在排水初期塌陷大量产生，同时出现烈度为V度的地震，影响范围直径5km；乌江渡六厂1945～1946年在三叠纪灰岩中产生3级地震，烈度在V～Ⅵ度；贵州开阳县城东南，1957～1958年在石炭纪灰岩、白云岩中出现塌陷地震，震级3级；湖北恩施沐抚区大山顶一带1957年1月27日，当地群众听到地下有闷雷声，地面有裂纹，宽1～2cm，长数十至数百米，裂缝附近常见有漏斗或新近塌陷的塌洞，多属基岩塌陷，塌陷地震震级0.5～0.7级，影响范围南北长15～20km，东西宽5～10km。

2.7.2岩溶塌陷类型

2.7.2.1自然塌陷

在天然作用下产生的塌陷（陷落柱除外），全国已知共264处，占全国岩溶塌陷总数的32.63%，是各类塌陷中最多的一种。

（1）古塌陷：形成于第四纪以前，如“陷落柱”。

（2）老塌陷：形成于第四纪期间，具残留形态，往往为后期堆积物充填或掩盖。老塌陷在华南仅有几处，均属于基岩塌陷，其规模一般较大。如湖南煤炭坝矿区的老塌陷，直径500m，深达300m，其中为土、石混杂的松散堆积物充填，工程地质性质十分软弱。此外，在江西的武山、东乡、城门山等矿区均有发育。

（3）新塌陷：新近时期产生，或形成时期不明，但形态保持较好。新近时期发育的新塌陷数量较多。他们多发育与地下水动态变化迅猛的岩溶山地的洼地、曹谷中，塌陷范围小、强度弱，往往呈单个塌坑零星分布，塌陷规模随结构不同而差异很大。按其成因，可分为：

a.暴雨引起的塌陷。暴雨可导致土体迅速充水和地表水的强烈渗透，并在一定条件下引起岩溶地下水位的急剧上升而产生正压冲爆作用，易于产生塌陷。

b.洪水引起的塌陷。在近陆地带，第四纪冲积层中的潜水位和岩溶地下水位随洪水位而波动，由于两者渗透性的差异，在波动过程中不但可产生有利于渗透浅蚀作用的附加水头，而且还产生正负压力的作用，这些作用都可导致塌陷的产生。

c.重力引起的塌陷。在岩溶发育过程中，地下洞穴、管道在崩塌作用下不断扩展，最后导致顶板盖层在重力作用下失稳陷落。在岩溶山区，这种塌陷并不罕见，岩溶漏斗、地下河天窗、岩溶嶂谷、天生桥等地表岩溶形态，有许多就是塌陷的遗迹。这些基岩塌陷形成之后一般不再复活。塌陷坑规模一般较大，如四川兴文县城南17km兴晏岩溶区洞河地下河的下洞支流上，与二叠系下统阳新灰岩中发育的小岩湾岩溶塌陷，长轴650m、短轴490m，深208m，是目前这类岩溶塌陷中已知最大的一个。

d.地震引起的塌陷。在构造地震作用下，在覆盖层比较薄弱的地段也可产生一系列的塌陷。如1853年2月在湖南省新宁的5级地震的历史记载：“有声如雷，陷成七潭，大小不一，皆有水涌出。”此外，仅几十年来地震塌陷也常有发生，如1976年的唐山地震引起塌陷120个。

2.7.2.2人类活动诱发的塌陷（简称人为塌陷）

由于人类的工程—经济活动，改变了岩溶洞穴及其上覆盖层的稳定平衡状态而引起的塌陷。

（1）坑道排水或突水引起的塌陷：是指由于矿坑、隧道、人防及其他地下工程排水或突水引起的塌陷，其中以矿坑排水或突水塌陷为主。

（2）抽汲岩溶地下水引起的塌陷：主要由于水井抽水引起，分布较为普遍。当覆盖层厚度较薄（一般小于10～20m），抽水降深达到5～10m时，多有塌陷产生。

（3）水库蓄水或引水引起的塌陷：岩溶山区洼地、谷地的小型水库及少量中型水库，由于水体增荷、渗漏潜蚀及雨季地下水位迅猛变化产生的正负压力和冲爆等多种作用，常使库区产生塌陷。

（4）震动或加载引起的塌陷：震动或加载，是使覆盖岩溶区处于接近极限平衡状态的隐伏土洞产生塌陷的诱因，它往往与其他因素联合作用。

（5）地表水及污水下渗引起的塌陷：在矿建筑曲，由于场地排水不良造成地表水下渗和地表污水下渗溶滤也能导致塌陷的产生。

2.7.3岩溶塌陷的防治对策

在覆盖型岩溶区，无论是自然或人为引起的岩溶塌陷已成为一种地质灾害，他可使这些地区的油气管道突然出现地面塌陷、引起油气管道安全。因此，岩溶塌陷的防治十分重要。

岩溶塌陷防止包括4个环节：预测、预防、监测预报及治理。塌陷预测是塌陷防治的基础，预防、监测和理是治防治塌陷灾害的具体对策。

2.7.3.1岩溶塌陷的预测

目前，岩溶塌陷的预测是从分析塌陷的基本地质条件入手，采用地质定性预测和半定量—定量的经验公式法、数理统计法预测，基本程序见图2-16。

2.7.3.2岩溶塌陷的预防

塌陷预防是在预测的基础上进行的。根据预测资料和地区的实际需要，制定切实可行的预防措施，即根据塌陷产生的原因和有关影响因素采取相应的预防措施。

计划实施的项目中有塌陷威胁的地区，应进行岩溶塌陷的环境地质论证，对塌陷诱发因素进行合理的协调和适当的控制。

2.7.3.3岩溶塌陷的监测预报

监测工作包括地面、建筑物、水点（井孔、泉点、矿井突水和水库渗漏点）的长期观测以及塌陷前兆的监测。监测工作是在抽排岩溶水后进行，时间3～5年，监测周期视具体情况而定，早期每5～10天一次，后期每月观测一次。塌陷前兆监测，主要内容包括抽排水引起的地面积水、泉水干涸，人工蓄水引起地面冒气泡或水泡，植物的变态，建筑物作响、开裂或倾斜，地面环形开裂，地下土层垮落声响，水点的水量、水位及含沙量的突变，动物惊恐异常等等。

图2-16 岩溶塌陷预测程序框图

监测预报的手段可采用水准仪、百分表和微震观测仪，也可采用可伸缩的钻孔桩（分层桩）（Jennings,1966）、钻空深部应变仪（Qaineer,1974）监测塌陷。

2.7.3.4岩溶塌陷的治理

主要措施有：填堵，跨越，强夯，灌注，深基础，疏排围改治理，平衡地下水气压力以及综合治理等方法。

（1）填堵法：主要适用于浅部土洞、塌陷。将石块、片石填入，上覆粘土夯实即可。遇重要建筑物时，可考虑钢筋混凝土板治理。

（2）跨越法：对建筑物采用跨越土洞或塌陷的基础。

（3）强夯法：将10～20t夯锤吊至10～40m高，让其下落夯实地基土层，可消除浅部土洞隐患。

（4）灌注法：较常用的灌注法是把灌注材料通过钻空或岩溶通道的出口进行灌浆。其目的是强化土层和洞穴填充物，充填岩溶洞隙，拦截地下水流，加固建筑物地基。灌注材料主要是水泥、碎料（砂、矿渣等）、速凝剂（水玻璃、氯化钙）等。灌注方式采用低压间歇定量式或循环式灌浆。

（5）深基础法：对于一些深度较大，同时跨越结构又无能为力的塌陷坑，采用深基础加固是一种较理想的方法，常使用打入桩、钻孔灌注桩、旋喷桩、沉井等把基础置于基岩上。

（6）疏、排、围、改治理方法：塌陷坑往往成为地表水倒灌的进口，因此，采用疏排方式把地表水引开；易产生洪泛的地区要把塌坑四周围起来，并尽快回填；当塌坑在河床两侧或河床内时，根据具体情况可考虑河床改道绕行。

（7）平衡地下水气压法：在一些岩溶空腔内，由于水位升降会产生水气压力的变化，为防止或消除气爆、气蚀效应，可设置各种与岩溶管道相通的装置，以保持地表与地下的水气压力平衡，消除引起塌陷的动力。

（8）综合治理：由于岩溶地区地貌、地质、水文地质条件复杂，采用单一的方法往往收不到理想的治理效果，因此可视具体情况，针对塌陷产生的诸多因素进行多种方法综合治理。

『叁』 岩溶塌陷评价预警

一、评价理论体系

针对以往区域岩溶塌陷灾害调查研究的基本问题，这里引用刘传正教授提出的“地质灾害递进分析的理论概念体系”，以枣庄市附近作为典型地段，用“发育度”、“潜势度”、“危险度”及“危害度”来表征该区岩溶塌陷的发育、发展和危害程度(图8-8)。

(一)岩溶塌陷灾害“发育度”

反映一个地区岩溶塌陷灾害的发育程度，是已发生地质灾害的空间数量与面积分布的综合表现(以单位面积点数来描述灾害现状)。

(二)岩溶塌陷灾害“潜势度”

是岩溶塌陷灾害孕育生成的条件组合或潜在能力的评价指标，代表着一个地区地质环境的特征，是反映地质灾害生成内因的一种综合表达(以地质环境要素组合描述)。

(三)岩溶塌陷灾害“危险度”

反映一个地区在一定时间内因某种诱发因素作用(自然或人为因素)导致地质灾害发生的可能性大小的量化表达，即地质灾害预警等级的量化表达，是描述一种或多种突发因素参与下，岩溶塌陷灾害发生的可能程度。

(四)岩溶塌陷灾害“危害度”

岩溶塌陷灾害发生过程及其结局对地质环境和人类社会的危害联系起来，是地质灾害空间自然属性和社会属性的综合表现，用以确定一个地区是否应进行地质灾害防治以及进行何等程度的防治，也反映了一个地区社会经济活动的易损性和综合抗灾能力，从而为制订科学的防灾规划提供依据，也作为确定预警等级和启动政府社会减灾应急反应机制的依据(描述岩溶塌陷灾害“危险度”对一个地区造成的危害程度)。

二、评价因子的选取

(一)岩溶塌陷灾害“发育度”(n)

岩溶塌陷的发育强度是根据岩溶塌陷密度系数n(单位为点/km²)来表达，按照表8-6标准，岩溶塌陷发育度可划分出中等发育区和弱发育区两类(图8-9)。其中十里泉、东王庄、丁(佟)庄—黄楼、付刘耀及良辛庄等5个地段为塌陷中等发育区(A₂)，多集中于供水水源地开采井附近及河道、坑塘等地形低洼处，塌陷密度系数n=10～100点/km²;上述几个地段外围碳酸盐岩分布区为塌陷弱发育区(A₃)，塌陷密度系数n<10点/km²。

表8-6 岩溶塌陷强度划分标准

(据刘传正，2000)

图8-9 东王庄—良辛庄地区岩溶塌陷发育度示意图

(二)岩溶塌陷灾害“潜势度”

岩溶塌陷的发育、生成受地质环境条件的制约，其中岩溶地层和浅部岩溶发育程度、覆盖层的厚度和岩性与结构、地形地貌及距地表水距离等为产生岩溶塌陷的内孕因素，是岩溶塌陷灾害趋势预测的基础，可为灾害单因素预警或综合预警提供基础指标，具体量值是通过岩溶塌陷灾害基础因子与响应因子计算实现的。

计算公式采用综合指数模型可写成:

山东省地质环境问题研究

式中:Q_i为第i单元的“潜势度”指数;j为评价因子;a_i为第j评价因子在第i评价单元的赋值;b_j为第j个评价因子的权重;m为评价单元数;n为评价因子数。

此时，地质环境要素组合为基础因子，而灾害的面积模数比作为灾害发生潜势的一种响应，也是基础因子的组成部分，反映地质环境的脆弱性，是灾害发生潜能的一种响应，即把“发育因子”也称“响应因子”。

因子选取与分级是否合理将关系到“潜势度”计算分区的准确性，合理的因子选择有利于把握其潜在发展趋势，不合理的选择势必导致错误的结果，并同时影响后续的计算正确性。合理性主要表现在因子与灾害之间关联性好，因子全面，各因子相互独立，且在研究区有不同层次等级。根据灾害因子分析，选取基础因子(岩性组合、第四系厚度与岩性、地形地貌)和响应因子(即发育因子———面积模数比)作为灾害“潜势度”的判别因子。

判别因子一般分为四级。各指标量值的赋值主要以调查资料的统计分析为基础，综合分析地质灾害与基础因子和响应因子的关系后对其进行分级。根据各因子与灾害分布的关系程度研究和专家经验确定各因子权重，最终形成潜势度判别因子指标量值及权重表。

(三)岩溶塌陷灾害“危险度”

“危险度”是在潜势度分析基础上叠加诱发因子进行的，选取地下水条件(地下水面与基岩面距离、地下水水位变幅和地下水径流强度)、降水条件和人为因素等因子。

同样采用综合指数模型:

山东省地质环境问题研究

式中:W_i为第i单元的“危险度”指数;j为评价因子;a_i为第j评价因子在第i评价单元的赋值;b_j为第j个评价因子的权重;m为评价单元数;p为评价因子数。

“危险度”判别因子选取原则是从地质环境的角度出发，既要充分考虑地质灾害发生形成的内在基本因素(地形地貌、岩性组合等)，又要兼顾诱发其发生的外部因素，通常指大气降雨、人类工程活动(开采地下水)等。

根据研究区内地质灾害调查的实际资料及已有的工作经验，“危险度”计算需要的判别因子分为三大类:基础因子、响应因子和诱发因子。

诱发因子的赋值依据是根据研究区的地质灾害发生历史，特别是统计分析不同地段不同诱发因素的临界值范围。赋值范围分为4级，最高值为4，最小值取1。如遇多个诱发因子参与计算，权值根据诱发因素的相对重要性确定。

(四)岩溶塌陷“危害度”

“危害度”指地质灾害发生后对其影响区内各类承灾体的伤害或财产破坏损失程度，它是地质灾害社会属性的表现形式。

重点考虑灾害的强度与受灾体的易损性，并用量化指标表示为

山东省地质环境问题研究

式中:r₁，r₂，r₃，……，r_n是反映灾害危害的因素值。

岩溶塌陷灾害“危害度”与“危险度”、承灾体的易损性密切相关。承灾体易损性是一个难以确定的变量，它不仅与承灾体类型、结构功能等有关，而且与其所处的空间位置(离灾害体远近、灾害体的不同部位)有很大关系。

总体上，地质灾害对社会造成的破坏，表现为人员伤亡、价值损失，以及无法用货币衡量的环境破坏效应。

“危害度”单元评价模型一般写成:

山东省地质环境问题研究

式中:R_i为单元危害度;W_i为单元危险度;V_i为单元受灾体易损性指数。

实际计算“危害度”时常常很困难，主要是很难得到比较准确的数据。本次选取的易损因子为水源地的受损程度，即塌陷体距抽水井距离，距塌陷体远，地下水受塌陷下渗地表污水的影响较小，而距塌陷体近，受地表污水的下渗影响则大，受灾体的危害度则大，另外应考虑塌陷对当地人员的损害程度等因素。

在“危害度”大或较大的地区应实施岩溶塌陷治理工程，可避免岩溶塌陷灾害危及当地人民的生产、生活，以保护地质环境和经济社会良性发展。

由于各评价因子的发育程度与评价单元的相对位置不同，对各评价单元岩溶塌陷的影响程度也不尽相同。根据岩溶塌陷形成临界条件和影响因素分析，将岩溶塌陷发育度、潜势度、危险度和危害度的9个条件16种因子作为层次模糊评价因子(图8-10)。

图8-10 岩溶塌陷“四度”层次结构模型分析图

三、评价预警分区

(一)评价因子的等级划分及赋值

将9个条件16种因子的等级指标和赋值列于表8-7中。

评价因子分定性指标和定量指标两类。定性指标是离散性取值，其隶属函数为其相应指标所对应的级别;定量指标常常是连续性区间限值，各级别虽有界限值，但实际上往往呈过渡状态，对定量指标隶属函数的取值原则是取各级别界限值上、下值的中值作为各级别界限的过渡函数;其余定量指标区间值属于相应的级别。

(二)评价模型及评价指标值的采集

1.评价模型

采用层次模糊数学评价模型，将评价目标(A)划定评价集为

A={危害性小(a₁)，危害性中(a₂)，危害性较大(a₃)，危害性大(a₄)}

相应的条件层(B)各评价指标对(A)的评价模糊子集为

山东省地质环境问题研究

山东省地质环境问题研究

相对应的因子层(C)评价指标对(A)评价模糊子集为

在所建立的模型中，基本层有9个评价指标，因子层有16个评价指标，则评价单元j所构成的相应模糊子集为

山东省地质环境问题研究

表8-7 枣庄市岩溶塌陷评价预警因子等级和赋值表

权重的确定，是判断矩阵的元素反映了研究者对影响因子之间相对重要性的认识。本次所选用的权重，均采用本地专家经验法和试算法确定，即先由专家经验确定一套试算权重初值，选择一些塌陷程度不同的实例单元进行权重反演，若相差太大时，则再对权值进行调整，直到调试合理后方可作为计算权值。由此得出各因子权值(表8-8)。各层指标权重的模糊子集W。

对于基本条件层:

对于因子层: ，则有

W_c={0.10000，0.02500，0.17500，0.10178，0.02545，0.01277，0.07000，0.08000，0.06576，0.03642，0.04782，0.10000，0.06750，0.02250，0.03500，0.03500}。

于是得到某评价单元j评价集的计算模型:

山东省地质环境问题研究

式中:a₁，a₂，a₃，a₄，分别为危害性小，危害性中，危害性较大，危害性大。

通过不同层次、不同影响因子的权重，以此来刻画各影响因素对岩溶塌陷产生的影响程度及影响因素之间的组合效应，然后在确定各因子隶属度的基础上进行多因子综合，得到各单元的岩溶塌陷预测结果。

表8-8 各评价因子权重分配表

2.评价指标值的采集

塌陷发育度由实际计算得出;岩溶地层是由评价点所处位置的实际地层确定，岩溶发育程度则根据钻孔资料、物探资料和地下水富水程度等来确定;土层厚度、地层岩性和结构由附近钻孔和调查所得;地下水面与基岩面的距离由基岩埋深与地下水水位计算求取，地下水水位变幅是由2003年枯丰水期水位计算所得，地下水径流强度则由预测点在地下水径流带的位置而定;距地表水体距离是实测值;大气降水是实际数据;距抽水井的距离是实测值，抽水强度由实际调查所得;地形变化由预测点所在的实际情况确定，塌陷发育程度依塌陷所在的塌陷发育度来确定;损失程度是根据《地质灾害防治条例》的要求界定。

(三)评价单元划分及层次模糊综合预测

利用计算机的栅格化功能，将工作区120km²划分为500m×500m的方格，共480个小方格作为评价单元，并通过GIS从属性库中读出每个评价单元的所有指标的实际值，确定各评价指标的隶属函数值，然后列出每个评价单元的隶属函数矩阵C_j，各预测因子的权重W_c，运用层次模糊判别原理建立的计算模型:

A_j=W_cC_j(j=1，2，3，…，480)

由此计算出每个单元的模糊评价集:

A_j={a₁，a₂，a₃，a₄}

按照隶属度最大原则，最大值则为该预测单元所对应的级别。

以上过程通过编制程序自动完成，并将评判结果存到预测单元的属性库中，最后根据计算结果，把相同隶属度的单元划分为同一级别，从而得出枣庄岩溶塌陷评价预警分区。

如在十里泉地段(十里泉北)的第341评价单元，实际取值为(100，三山子组白云岩，强烈发育，5.00，含砾粉质粘土，一元，低洼地，30.00，8.03，5，强，621，100，31900，3，1000)。

该评价点相应的模糊子集C₃₄₁为

山东省地质环境问题研究

因子层相对于目标层的权重值W_c={0.10000，0.02500，0.17500，0.10178，0.02545，0.01277，0.07000，0.08000，0.06576，0.03642，0.04782，0.10000，0.06750，0.02250，0.03500，0.03500}，则目的层隶属函数计算结果为

A₃₄₁=W_cC₃₄₁={0.10076，0.0000，0.37750，0.52174}

则a₄>a₃>a₁>a₂，即该评价单元属a₄，为危害度大的级别。依此计算出全区480个评价单元的A_j值。

(四)评价分区

对于研究区北部的石炭-二叠系含煤地层区及东北角的变质岩分布区，面积为30.83km²，是非可溶岩分布区，不存在岩溶塌陷问题，可作为危害度小区(表8-9)。

在碳酸盐岩分布区岩溶塌陷评价结果分为危害度小区，面积28.80km²;

危害度中等区，面积27.06km²;

危害度较大区，面积28.48km²;

危害度大区，点状分布于十里泉、东王庄、丁(佟)庄和良辛庄等地段，面积分别为2.88km²、0.98km²、0.70km²和0.27km²。

表8-9 枣庄岩溶塌陷评价预警分区表

『肆』 岩溶塌陷地质灾害是怎么形成的

指在岩溶地区，因自身洞体扩大或者人为的因素，上顶板失稳，从而造成塌陷

『伍』 岩溶塌陷的灾情评估

（一）岩溶塌陷等级划分岩溶塌陷应查明：塌陷的位置、范围及面积；塌陷量；塌陷区的环境水文地质条件；塌陷原因以及发展趋势。依据塌陷面积进行等级划分（表13-3）。
表13-3 岩溶塌陷灾变等级划分表 种类 指 标 特大型 大型 中型 小型 地面塌陷 岩溶塌陷面积（km2） >20 20~10 10~1.0 <1.0 采空塌陷面积（km2） >5 5~1.0 1.0~0.1 <0.1 （据张梁等著《地质灾害灾情评估理论与实践》1998， P28）
（二）岩溶塌陷的灾情预测预测步骤包括以下三个：
1. 查明研究区的地质、水文地质条件。
2. 调查已有塌陷点的塌陷特征、分布规律及形成条件（环境及触发因素），确定出现塌陷的综合判断指标。
3. 考虑塌陷发展趋势和对环境的影响程度，对研究区进行塌陷预测分区，提出地表各种重要设施的保护方案和预防措施。
通常，采排地下水或矿坑突水时，在水位降落漏斗内，容易产生岩溶塌陷的地段如下：
1. 浅部岩溶发育强烈，可溶岩顶板起伏较大，并有洞口和裂口，洞穴无充填物或充填物少，且充填物多为砂、碎石、粉质粘土的地段。
2. 采排地下水点附近或地下水位降落漏斗范围中心（特别是地下水的主要补给径流方向上）地段。
3. 构造断裂带（特别是新构造断裂带）背、向斜轴部，可溶岩与非可溶岩的接触部位。
4. 溶蚀洼地、积水低地和池塘、冲沟地段。
5. 第四系土层为砂、粉质粘土，且厚度小于10m地段。
6.河床及其两侧附近。
地面塌陷预测可考虑的影响因子：
1. 排水量（Q）
2. 水位降低值（S）
3. 盖层物理、力学性质的指标（ηi）
4. 盖层厚度（M）
5. 岩溶发育程度的指标（K）
6. 表征构造破坏程度的参数（G）
7. 预测扩展半径时要考虑时间
8. 预测时间、强度时，要考虑到抽水中心的距离
地面塌陷在时间上具有突发性，空间上具有隐蔽性，其预报为当前的前沿课题。可用于岩溶地面塌陷的探测方法和仪器有地质雷达（探溶洞）、浅层地震、电磁波、声波透视（CT）等。近年来，用GIS技术中的空间数据管理、分析处理和建模技术对潜在塌陷危险性进行预测，效果良好。
目前国内岩溶塌陷灾情评估的方法，主要采用经验公式法、多元统计分析法，也可根据岩溶类型、岩溶发育程度、覆盖层厚度和覆盖层结构，进行岩溶塌陷活动程度判定（表13-4）。
表13-4 岩溶塌陷活动程度判定表
（据张梁等著《地质灾害灾情评估理论与实践》1998， P67）

『陆』 岩溶塌陷研究的主要方法及研究状态

岩溶塌陷发育的广泛性与危害性，已引起国际社会的普遍关注，特别是20世纪70年代以来，召开了多次与塌陷有关的国际会议，使世界各国的研究者有机会交流和商讨解决这一地质灾害问题的经验与方法。我国曾在桂林举办了首届“地面塌陷及其对工程建设的影响与防治”学术讨论会。岩溶灾害问题也随之越来越受到重视。长期以来，许多学者就岩溶塌陷开展了大量工作，取得如下主要成果。

1.2.2.1 项目与专著

20世纪80年代，岩溶地质研究所先后开展了“中国南方岩溶塌陷研究”、“长江流域岩溶塌陷研究”和“中国北方岩溶塌陷研究（“中国北方岩溶地下水资源及大水矿区岩溶水预测、利用和管理研究”子课题）”等项目。这是我国首次开展岩溶塌陷专门研究。在这些研究中，康彦仁等（1990）所著《中国南方岩溶塌陷》一书较全面地论述了岩溶塌陷的类型及成因机制，作为研究岩溶塌陷的经典，长期被人们引用。但此书在振动波的传播规律及铁路塌陷区土层的安全厚度等方面没有深入地研究，对于人类活动引起的水位受迫下降所产生的力学效应的论述只针对基岩以上进行。80年代后期，铁道部第二勘察设计院开展了“铁路沿线岩溶塌陷及防治”项目的研究工作，对贵昆线小哨—秧田冲段、分宜车站、泰安车站等50余处岩溶塌陷严重发育区进行了全面勘察、治理，取得了良好的效果。铁道部第二勘察设计院（1984）所著的《岩溶工程地质》一书以大量的实际资料，针对铁路遇到的岩溶洞穴的静力稳定问题进行论述，在铁道建设方面做出了贡献。陈国亮（1994）以岩溶塌陷模型试验为基础，在其《岩溶地面塌陷的成因与防治》一书中，对岩溶塌陷成因作了较为全面的阐述。2005年，贺可强等出版了《中国北方岩溶塌陷》，可算是目前较新的岩溶塌陷方面的著作。

通过这些工作，基本摸清了我国岩溶塌陷的现状和宏观分布规律，确定了我国岩溶塌陷基本类型，提出了我国岩溶塌陷的基本分类方案，指出岩溶塌陷发育的多机制特性，并对我国岩溶塌陷危险性进行了宏观区划，编辑出版了1：600万《中国岩溶塌陷分布图》（雷明堂等，1998）。

1.2.2.2 岩溶塌陷试验研究

20世纪90年代初，岩溶地质研究所在地质行业基金的资助下，建成了大型岩溶塌陷物理模型试验室。通过模型试验，可以再现岩溶塌陷发育的全过程，解决不同类型岩溶塌陷发育的机理、塌陷发育与主要影响因素的关系，以及岩溶塌陷发育的临界条件等问题。在1993～1997年间，先后完成了武汉、唐山、湘潭、玉林、铜陵、桂林等6城市的岩溶塌陷试验工作，为这些地区岩溶塌陷综合治理发挥了积极的作用。在此方面，陈国亮、雷明堂等做了大量的研究工作，取得了许多研究成果。

1.2.2.3 岩溶塌陷的探测方法

20世纪90年代，在国家支持下，有关部门先后进行了100多项崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷与沉降、地裂缝等重大地质灾害的专门勘察工作。在岩溶塌陷的探测方法上，包括电阻率法、地震浅层折射波法、地质雷达（GPR）和电磁波、声波透视（CT）等技术在内的综合物探方法，在地矿部门组织实施的武汉、唐山、湘潭、玉林、桂林、深圳等城市的岩溶塌陷防治勘察及铁道部门组织的贵昆、南昆线铁路岩溶段岩溶塌陷试验工作中发挥了重要作用（陈国亮，1994；雷明堂等，1998；罗元华等，1998）。

1.2.2.4 岩溶塌陷预测

地理信息系统（GIS）技术的应用，使得岩溶塌陷危险性预测评价上升到一个新的水平。国内先后有雷明堂、石建省、王洪涛、茹锦文等运用GIS的数据管理、分析处理和建模技术，对潜在塌陷危险性进行预测评价，取得了良好的效果。国外虽未见有直接运用GIS进行岩溶塌陷预测工作的报道，但在其他类型地质灾害的预测方面已有较多研究实例（Tian，K.，1988；Xiang S.et al.，1988）。这些预测方法均局限于对潜在塌陷的危险性分区的研究上，未能令人满意地解决塌陷时间和空间的预测预报问题（雷明堂等，1998）。张发旺等（1996）用灰色统计方法对岩溶塌陷的预测进行了研究。

1.2.2.5 岩溶塌陷地质灾害信息管理

20世纪80年代，美国曾在有岩溶塌陷问题的几个州相继建立了岩溶塌陷数据库，大大提高了岩溶塌陷资料的利用率。国内这方面工作起步较晚，而且主要以Map Info桌面地图信息系统为平台开发进行。如在环境地质所完成的“东南亚地质灾害信息管理系统”中，岩溶塌陷作为一种灾害类型被列入其中；1997年，在桂林市建设规划局资助下，岩溶地质所塌陷组以Map Info为平台开发了“桂林岩溶塌陷信息管理系统”，建立了相应的数据库和图库，为桂林岩溶塌陷防治、塌陷抢险以及城市规划提供了有利的条件（雷明堂等，1997、1998）。

1.2.2.6 岩溶塌陷监测预报

我国基本上没有开展这方面工作。究其原因，主要是岩溶塌陷的产生在时间上具突发性，在空间上具隐蔽性，因此，普遍认为难以采用地面监测手段对塌陷进行监测和时空预测预报。国外早在20世纪80年代就有人尝试过运用地质雷达进行潜在塌陷的监测工作。但由于地质雷达设备昂贵，探测成本较高，在深部岩溶的监测方面有一定局限性。

1.2.2.7 岩溶塌陷的防治

综合防治技术已提到议事日程。人们普遍认为，要从根本上减轻岩溶塌陷灾害的发生，必须采取地下水优化开采与工程处理措施相结合这一“标本兼治”的方法。在工程处理上，钻孔注浆技术是一个行之有效的方法，已被各地普遍采用。

『柒』 岩溶地区特有的地质灾害有哪些它们的主要危害是什么

岩溶地区特有的地质灾害为岩溶塌陷
岩溶塌陷是地面塌陷的一种，指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。其地面表现形式是局部范围内的地表岩土体的开裂、不均匀下沉和突然陷落。

岩溶塌陷的危害主要有：
影响交通：岩溶塌陷对交通网络的正常运行会造成严重的影响，对公路、铁路的安全构成较大的威胁。
毁坏农田：发生于农田中的岩溶塌陷，会使作物被毁，粮食减产，给人民群众造成较大的危害；并且地面耕植土落入地下塌坑，造成了耕作面积的减少，未进行填埋或者由于塌坑规模太大而不便进行填埋的地方则无法继续进行农作物耕种。
破坏建筑：发生于建筑及人口密集区的岩溶塌陷，会造成房屋墙壁裂缝、屋内地面裂缝下沉，严重的直接导致建筑物倒塌。
沟通地表地下水系，污染地下水：由于近年来工业的发展，大部分河流等地表水体水质较差，岩溶塌陷发生后，揭穿了灰岩含水层顶板，沟通了地表水系与地下水系，使得地表水通过塌坑大量涌入岩溶含水层，加之岩溶裂隙、溶洞的连通性好，污水会在岩溶含水层中迅速扩散，污染岩溶地下水。
大规模的塌陷可引起地震效应。
希望对你有帮助。

『捌』 岩溶塌陷和黄土塌陷

本次调查在太原东山区发现三处岩溶塌陷点，是碳酸盐岩基岩塌陷，俗称陷落柱。其专形态属多呈椭园形，短轴40～80m，长轴60～120m，面积0.0024～0.008km²，规模均为小型。Y1、Y2陷落地层为石炭、二叠系下石盒子组砂页岩，Y3陷落地层为石炭系和黄土盖层。其形成原因主要是地下水长期溶蚀结果，现基本处于稳定状态。管线距离岩溶塌陷较远，现状评估危险性小。

本次调查在中条山南黄土台地区（K8～K23）发现三处黄土塌陷，峨嵋岭台地（K125+200～K164+700）发现一处黄土塌陷。其规模均为小型，形状近圆形，洞壁垂直，直径约3～4m，深3～5m，面积8～12m²，其诱发因素主要是地下水的潜蚀。危害对象为土地，危害程度小。输油管线距黄土塌陷均大于50m，现状评估危险性小。

由以上分析可知，山西支干线沿线地质灾害类型多，分布广。由于各灾种的发育和活动特征不同，致灾情况差异较大，地质灾害危险性现状评估结果可以看出，采空地面塌陷和地裂缝对工农业、交通设施和生命财产安全危害较严重，危险性较大，而其他的灾种则相对较轻，危险性较小。这为拟建管线工程地质灾害危险性预测评估打下了很好的基础。

『玖』 　唐山市岩溶塌陷灾害破坏损失评价

一、损失模型的建立

（一）期望损失费用与折价比

地质灾害损失模型是根据城市潜在的地质灾害的不确定性，用概率方法建立的数学模型。该模型用于估计地质灾害对不同用地类型可能产生的期望损失费用。灾害模型目前主要是对城市建设影响较大的地震、洪水、滑坡、塌陷进行构造。

地质灾害期望损失费用是对整个城市而言的，由多种地质灾害产生的，且假定各种地质灾害是平权的。因此，其损失可以线性求和。这样的假定，对于关联灾害的估计会产生一定偏差。但从长的历史时期和整个城市而言，这种假定对于简化估计依然是有益的，更深入一步的研究可以据此进行。

地质灾害的期望损失费用包括三项内容，即损失费用、研究与减缓费用和机会费用。如不考虑资源、水、环境的机会损失，不考虑灾害发生的集中机会时间与机会费用，实际上期望损失费用仅包括前面两项。研究与缓减费用通常属于当前费用；而损失费用是指地质灾害发生、发展整个过程必须支付的费用或接受的损失。由于地质灾害发生与否及其发生时间是不确定的，因此损失费用实际上是在灾害发生条件下不同时间费用的协调价值。

为了比较在未来不同时间的灾害损失费用，并换算成当前费用就需要引入一个参数——折价比（D），其值一般接近银行利率，D取值可直接引用经济统计的不变价格比率。

（二）建模原理

设灾害事件都对应一定的费用，并服从泊松分布（R.T.Laird,J.B.Perkins,1979）。灾害事件之间具有独立性，且事件的发生概率是一个不随时间改变的常数，那么在给定的∆t时间，灾害事件服从泊松分布。其发生概率P可用下式计算：

地质灾害灾情评估理论与实践

式中λ为灾害事件的重发概率。

由此还可推出，如果灾害事件在一个间隔时间t内服从泊松分布，由下一个事件在单位时间的概率便服从幂指数分布。其概率为：

P’＝λ·e^-λt

事件的重发间隔t’是λ的倒数，故已知t’时，便容易估算参数λ。

设X为时间t时每事件的费用，事件发生在t时的费用当前值为Xe^-Dt,D为折价比，则第一次事件的期望费用便是时间t时事件当前费用与事件概率之积，有：

地质灾害灾情评估理论与实践

假定X为常数，则：

地质灾害灾情评估理论与实践

当假定X为线性增长，其增长系数为α，则：

地质灾害灾情评估理论与实践

考虑到灾后重建，损失可能重复发生，故应计算未来全部事件的期望费用。根据条件概率，设第一次事件在t₁发生后，第二次事件接着发生的概率为：

P₂=P₁₂·P₁

地质灾害灾情评估理论与实践

类推第n个事件的发生概率P_n为：

P_n＝λⁿ·e^-λt

故n个事件的期望费用为：

地质灾害灾情评估理论与实践

当n→∞，n个无限事件以概率1发生。所以，所有将来带事件的期望费用为：

地质灾害灾情评估理论与实践

即当事件产生费用为常数X时，其期望费用为：

当事件产生费用线性增长时，其期望费用为：

二、岩溶塌陷灾害经济损失核算

根据专家评估和对所收集的资料进行整理，可得岩溶塌陷的重发周期以及不同分区场地条件下，各种用地类型的建筑及室内财产的损失率，重发周期Tr≈10年。建筑物及室内财产损失率见表13-12。

表13-12唐山市岩溶塌陷造成的建筑物及室内财产损失率qb与qc表

由公式Fr_i＝α（Vb_i·qb_i+Vc_i·qc_i）/（D·Tr·Vb_i）计算得出岩溶塌陷的期望费用，见表13-13。

式中：Fr_i——岩溶塌隐灾害期望损失费用；

Vb_i——第i类用地建筑物本身价值/（万元/公顷）；

qb_i——第i类用地建筑损失率/%;

Vc_i——第i类用地室内财产价值/（万元/公顷）；

qc_i——第i类用地室内财产损失率/%;

D——折价比，取0.1;

Tr——岩溶塌隐重发周期，取10a。

表13-13岩溶塌陷期望损失费用

图13-4唐山市岩溶塌陷期望损失计算单元图

A—严重塌陷区；B—潜在塌陷区；C—稳定区

本文进行损失估算是以易损性分析的130个单元为计算单元（图13-4），超出其范围的单元不计，而在其内的其它单元灾害的7种用地类型的期望损失费用均为0。

唐山市岩溶塌陷灾害7种不同用地类型的期望损失费用，结合唐山市7种用地类型的价值分布图求出各个场地单元的7种用地类型的灾害期望损失费用，亦即求出第j类用地类型第i号场地的各灾害损失费用F_ij。

三、灾害损失费用分区

在分区前需要用柯卡莫哥洛夫检验方法检验场地灾害损失费用（R≤0场地外）是否符合正态分布。如果符合则用最大隶属原则；否则，就要用择近原则。下面就两种方法叙述如下：

（一）采用最大隶属原则

1.论域的确定

设论域为U，即影响因素集，由一个因子R（R＞0）组成，评语集采用三级制，相应的评语代码为A、B、C，其实际意义见表13-14。

2.因子隶属函数U（R）

由于因子R符合正态分布，故因子的隶属函数可定义为

式中R为未知样本的指标值，R_i为已知样本指标期望值，

为已知样本值的方差，i为评语集代号，i=1,2,3。

表13-14地质灾害损失费用分区评语表

模型的建立。

下列三个表是全部场地灾害损失费用R中选出的较典型的高低费用数据，利用这些数据建立模型。

模型运算

设：U₁、U₂、U₃是论域U上的三个模糊集合，U₁（R）、U₂（R）、U₃（R）为三个相应的模糊隶属函数，R为U中的因子，由上述三个不同级别费用表可知，R₁、

R₂、

R₃、

于是对于任何一个因子R有：

高费用

中等费用

低费用

地质灾害灾情评估理论与实践

如果U₁（R）一max（U₁（R）,U₂（R）,U₃（R）），则认为R相对隶属于U_i（i=1,2,3）。

（二）利用择近原则

1.论域的确定

该方法论域的确定与方法（一）相同。

2.模型的建立

此步骤与最大隶属原则的模型建立相似，也是从全部场地的损失费用R（R＞0）中选出较典型的数据来建立高低费用两个模型。所不同的是只需要两模型中的均值R₁、R₂代表两类费用。

图13-5唐山市R₁₁用地类型岩溶塌陷期望损失分区图

1—低损失区（F=0～0.24%）;2—中等损失区（F=0.24%～22.98%）；3—高损失区（F=24.98%～45.78%）

3.模型的运算

设U₁、U₂是论域U上的两个模糊集合，R为U上的因子，如有：

—（R,U_i）＝max（R,U_i）i=1,2

由R应归于模型U_i，其中（R,U_i）是表示R与模型U_i的贴近度，取

地质灾害灾情评估理论与实践

图13-6唐山市C₃用地类型岩溶塌陷期望损失分区图

1—低损失区（F=0～0.47%）;2—中等损失区（F=0.47%～11.42%）；3—高损失区（F=11.42%～22.49%）

（R,U_i）越大，则表示R与U_i越贴近。

综上所述，可依场地灾害损失费用将规划区划为低损失费用区、中等损失费用区和高损失费用区。

（三）灾害损失费用分区

采用择近原则，对于每种用地类型，分别求出所有场地地质灾害损失费用F的最大值。如对第j类用地类型，可以得到最大值F_jmax。选择[0.5×F_jmax,F_jmax]区间内的场地为高灾害损失费用场地模型V₁，求出期望损失费用值F_jmax；再选择[0,0.12×F_jmax]区间为低灾害损失费用场地模型V₂，求出期望损失费用F_jmin；选择区间[0.015×F_jmin,0.45×F_jmin]为中等灾害损失费用场地模型V₃，求出期望损失费用F_jmin。对全部130个场地求贴近度：

地质灾害灾情评估理论与实践

于是第j类用地条件下，当（F_ij,V₁）≥（F_ij,V₂）≥F_ij,V₃）时，第i号场地属高灾害损失费用场地；当（F_ij,V₁）≤（F_ij,V₂）≤（F_ij,V₃）时，第i号场地属于低灾害损失费用场地；此外，当（F_ij,V₂）最大时，第i号场地属于中等地质灾害损失费用场地。

利用数组NZ（i,j）表示场地灾害损失费用分区信息，存放在程序ULESBS输出的数据文件MAP.DAT里。NZ（i,j）表示第i类用地类型第j号场地灾害损失费用分区，其值意义如下：

（1）当NZ（i,j）＝-1时，第i类用地第j号场地属于低灾害损失费用区；

（2）当NZ（i,j）＝0时，第i类用地第j号场地属于中等灾害损失费用区；

（3）当NZ（i,j）＝1时，第i类用地第j号场地属于高灾害损失费用区。

（四）绘制图件

利用上述方法、基本图件、各种参数，然后利用程序ULESBS绘制出唐山市各种用地类型地质灾害损失费用分区图（图13-5、13-6）。

『拾』 　唐山市岩溶塌陷灾害易损性评价

一、唐山市岩溶塌陷受灾体分类及价值分析

地质灾害的易损性评价一般由人口、资产、资源、产值等要素组成。唐山市中心区先后发生过20余次岩溶塌陷，尚未造成人员伤亡。可以设想，随着当地政府和久民的重视，减灾活动的深入人心，这方面损失可以基本避免。因此，唐山市岩溶塌陷造成的损失，主要体现在土地合理利用上，亦即土地的使用价值和单位内土地利用类型（含不同类型的工程建设体现的地面价值）。为此，研究损害物的分类尤其显得重要。

1.唐山市岩溶塌陷损害物分类

按照我国1989年制定的城市用地分类与建筑用地国家标准，可将城市地面用地分为十大类别（表13-7）。

国际标准（ISO）对建筑物作了详细划分（表13-8）。

我们依据上述标准和分类及其实用性，结合唐山市岩溶塌陷的特点进行适当取舍和组合，提出表13-9所列的10种用地类型。据此作为评价和计算的基础。

表13-7城市十大用地国家标准

表13-8（ISO）国际标准的建筑物分类表

表13-9唐山市用地类型一览表

2.唐山市土地利用的分布特征

按国内外土地利用状况以及唐山市土地利用特征可以归纳出其分布特征最重要的指标为：用地类型面积、建筑物密度、建筑面积毛密度、建筑物结构、平均高度、单位平均面积造价等。据此，将唐山市土地利用分布特征归纳成表13-10形式。

3.唐山市土地利用、建筑物、室内财产现状价值评估

根据国家建筑设计预算手册并结合调查结果，可以得出唐山市土地利用各种类型建筑物的价值，以及相应的室内财产平均价值。更进一步的工作还可以给出相应用地类型的地下建筑管线价值，用颜色选择还可以十分形象地给出地面价值分布图，以作为评价和计算的基础。

表13-10唐山市土地利用分布特征

在动态研究中，土地利用现状费用是随着城市的发展而不断增加的。它受国民生产总值、固定资产投资以及消费水平、通货膨胀等因素的影响，具有某种同步增长的关系。研究这种关系的变化对于动态评价有着明显的实际意义。表13-11是根据唐山市的实际情况按表13-10给出的用地类型对应建筑物价值和室内财产，并按每公顷土地的建筑面积的费用表。

表13-11唐山市土地利用现状费用表

注：1公顷（ha）=10000m²。

二、唐山市岩溶塌陷灾害易损性分区

地质灾害的易损性虽然可分为物质易损性、经济易损性、社会易损性等方面，但其核心是物质易损性。物质易损性与建筑物类型、基础结构有关。建筑物的易损性还受到建筑场地、设计、形状、用途、材料、建筑技术、维护及邻近建筑的影响。

由上述可知，岩溶塌陷易损性主要取决于建筑资产密度与土地价值密度。各类土地建筑类型建筑物价值还与不同建筑物的容积率有关。容积率等于用地上的总建筑面积除以用地面积。为此，建筑物价值可用下式计算：

地质灾害灾情评估理论与实践

式中：q为建筑物价值；A为用地面积；W为容积率；D为单位面积造价。

单位面积造价以当地近几年类似用地类型建筑物单位面积造价资料为基础，以低层住宅为1；找出各类建筑单位面积造价与低层住宅单位面积造价之间的平均比例，作为修正系数；再以当地低层建筑单位面积造价为基数，分别乘以各类建筑单位面积造价系数，从而得出各类建筑单位面积造价。一般用易损性指数反映易损性大小（程度）。其评价式为：

地质灾害灾情评估理论与实践

式中：S——易损性指数；

α——易损性系数，取0.01;

S_j——建筑资产密度；

S_t——土地价值密度。

将求得的易损性指数按一定等级结合危险性评价结果，将易损性分为高度易损区、较高度易损区、中度易损区、低度易损区。它们的分布情况分述如下。

1.高度易损区（Ⅰ类）

该类地区集中分布在市中心的市政府—百货大楼一带。其土地价值特别高。该区为金融商贸、行政办公等高层建筑密集地区。其主要单位和建筑设施除市政府和百货大楼外，还有工人医院、唐山饭店、唐山酒家、交电大楼等，平均建筑价值400万元/公顷以上。除工程设施密集，建筑资产集中外，其商贸活动发达，人流密集，所以，对岩溶塌陷活动特别敏感；一旦出现灾害，不但损失严重，而且影响深远而又广泛，是灾害重点防范地区。除该高度易损区外，其它地区还有一些局部性高度易损区。如建设北路的唐山宾馆等地。这些地区均为高层商贸设施或公共设施，对岩溶塌陷也很敏感，岩溶塌陷活动所造成的损失也十分严重。

2.较高度易损区（Ⅱ类）

该类地区分布在路北区和路南区的中心地带。其大致范围是华岩北路、华岩南路、建设北路、建设南路、唐丰路、缸窑路、北新西道、新华西道、新华东道一带。其土地价值高。主要建筑类型为多层或高层住宅、小型商贸设施，单位面积建筑价值250～400万元/公顷。对岩溶塌陷活动比较敏感，一旦灾害发生，损失比较严重。

3.中度易损区（C类）

该类地区主要分布在缸窑路—滨河路—复兴路以东，国防道以南，西山道以北，华岩北路以西地区。其土地价值较高。主要为低层和多层住宅、厂房和仓库等工业建筑。单位面积建筑物价值一般100～250万元/公顷。对岩溶塌陷活动虽然比较敏感，但灾害发生后，损失较小。

4.低度易损区（D类）

该类地区主要分布在市区的大城山和路北区、路南区的边缘地带。土地价值较高。主要建筑为公园设施、绿地和低层住宅。工程密度小。单位面积建筑价值小于100万元/公顷。对岩溶塌陷的敏感性较差，灾害发生后的损失较小。