카르스트(karst) 붕괴

카르스트 붕괴는 우리나라에 널리 분포되어 있으며, 대부분이 탄산암 분포 지역 중 카르스트 발달이 강하고 중간 정도인 지역에 위치하고 있습니다. 주로 양쯔 준 플랫폼 탄산암 분포 지역이고, 그 다음에는 화북 플랫폼 탄산암 분포 지역이 있습니다. 서부 칭하이-티베트 고원의 카르스트 발달은 약하고 기본적으로 카르스트 붕괴가 없습니다.

그림 2-15 (1) 산간류 배수로에 부설된 파이프라인의 모식도와 돌발홍수가 파이프라인에 미치는 영향

그림 2-15 (2) 영향의 모식도 파이프라인의 돌발 홍수

2.7.1 카르스트 붕괴 발달의 기본 특징:

2.7.1.1 카르스트 붕괴의 단일 형태 및 그룹 조합

( 1) 카르스트 붕괴 단일체는 평면 형태에 따라 나눌 수 있다: ① 원형 또는 거의 원형에 가까운 것, ② 장축과 단축의 비율이 1.5 대 4인 타원형, ③ 길이가 더 긴 띠 모양, 너비가 4배 이상입니다. ④ 불규칙한 모양입니다.

(2) 카르스트 붕괴 단량체도 단면 모양에 따라 4가지로 분류할 수 있다. ① 항아리 모양, 작은 입(위)과 큰 ​​바닥, 그리고 벽이 있는 형태 붕괴 구덩이는 역경사로 아래쪽으로 확장됩니다. ② 형상이 양호하고 붕괴벽이 가파르며 붕괴 구덩이의 상부 및 하부 크기가 동일하거나 거의 동일합니다. ③ 깔때기형 붕괴 구덩이는 깔때기 모양으로 위쪽이 크고 아래쪽이 작으며, 덧씌우기가 약간 두꺼운 지역, 특히 풍총 함몰 지역에서 주로 발생합니다. 일반적으로 형성되는 데는 오랜 시간이 걸리며 붕괴벽은 장기간 지표수의 작용으로 점차 붕괴되어 붕괴 중심을 향해 흐른다. ④접시형으로 복개된 지역에 주로 발생하며, 흙의 두께가 작고, 면적이 크고, 깊이가 작고, 접시 모양의 싱크홀이 있다.

(3) 카르스트 붕괴와 여러 개의 단일 붕괴 구덩이의 평면 분포에는 세 가지 상황이 있습니다. ① 섬 모양 또는 산발적 분포, 작은 블록이 그룹으로 나타나거나 흩어져 있음; 특정 방향성이 있는 분포, 스트립형 분포; 평면 분포, 붕괴 구덩이는 뚜렷한 방향성이 없이 균일하게 분포됩니다.

2.7.1.2 카르스트 붕괴의 발달 강도 및 규모

(1) 붕괴 강도: 붕괴 밀도 계수(내부 단위 면적당 총 붕괴 구덩이 수의 평균)를 기준으로 합니다. 붕괴 범위, 단위: 단위/km2)로 표시됩니다. 다음과 같이 나누어집니다:

강하게 발달된 붕괴 밀도 계수는 100보다 큽니다.

보통 발달된 붕괴 밀도 계수는 10~100입니다.

약하게 발달된 붕괴입니다. 밀도는 10 미만입니다.

면적이 1km2 미만인 붕괴 지점의 경우 밀도 계수의 면적은 1km2로 계산됩니다.

(2) 붕괴 규모:

① 카르스트 붕괴의 영향을 받는 지역에 따라 다음과 같이 구분됩니다.

대규모 총 면적 >10km2;

중규모 지역 1~10km2

소규모 지역 <1km2;

② 붕괴 구덩이의 직경에 따라 4단계로 나뉩니다.

거대 붕괴 구덩이의 직경은 20m 이상입니다.

대형 붕괴 구덩이의 직경은 10-20m입니다.

중싱 붕괴 구덩이의 직경은 5-10m입니다.

작은 붕괴 구덩이의 직경은 <5m입니다.

2.7.1.3 카르스트 붕괴와 관련된 현상

(1) 지반이 가라앉고 균열이 발생합니다. 카르스트 지역에서는 붕괴 구덩이 주변에 환형 균열이나 국지적 침강이 있는 경우가 많습니다. 이는 붕괴와 함께 발생하며 때로는 붕괴의 전조가 되기도 합니다. 특히 환형 균열의 출현은 붕괴가 곧 일어날 것임을 나타내는 경우가 많습니다. 예를 들어, 쿤밍호 지역의 39개 붕괴 구덩이 외에도 교각이 가라앉고, 가옥이 갈라지고, 호수 제방 바깥쪽이 갈라지는 등 명백한 지반 변형 현상을 공원에서 흔히 볼 수 있습니다.

(2) 지진이 붕괴됩니다. 대규모 붕괴는 지진 영향을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 후난성 수이커우산 광산 지역에서는 배수 초기 단계에서 다수의 붕괴가 발생했고, 동시에 진도 V의 지진이 발생했으며, 영향 면적은 우장두(Wujiangdu)에서 5km에 달했다. 6공장은 1945년부터 1946년까지 트라이아스기 석회암에서 규모 3의 지진을 일으켰으며, 귀주성 카이양 현 남동쪽에서 강도 V ~ 6도의 지진을 일으켰습니다. 1957년부터 1958년까지 석탄기 석회암과 백운암에서 붕괴 지진이 발생했습니다. , 1957년 1월 27일에 지역 주민들은 지하에 천둥소리가 들리고, 땅에 균열이 생기고, 폭이 1~2cm, 길이가 수십~수백 미터에 달한다는 소식을 들었습니다. 붕괴지진 규모는 0.5~0.7이며, 영향범위는 남북 길이 15~20㎞, 동서 폭 5~10㎞다.

2.7.2 카르스트 붕괴 유형

2.7.2.1 자연 붕괴

자연력에 의한 붕괴(붕괴 기둥 제외)는 전국적으로 알려져 있습니다** *264, 우리나라 전체 카르스트 붕괴 건수의 32.63%를 차지하며, 이는 다양한 붕괴 유형 중 가장 큰 형태이다.

(1) 고대 붕괴: '슬럼프 기둥'과 같이 제4기 이전에 형성되었습니다.

(2) 오래된 붕괴: 제4기 동안 형성되었으며, 잔여 형태가 있으며 종종 후기 퇴적물에 의해 채워지거나 덮입니다. 중국 남부에는 오래된 붕괴가 몇 개 밖에 없으며 모두 기반암 붕괴이며 규모가 일반적으로 큽니다. 예를 들어, 후난 석탄댐 광산 지역의 오래된 붕괴는 직경 500m, 깊이 300m로 흙과 돌이 섞인 느슨한 퇴적물로 채워져 있으며 공학적 지질학이 매우 약합니다. 또한 Wushan, Dongxiang, Chengmenshan 및 Jiangxi의 기타 광산 지역에서 개발됩니다.

(3) 신규 붕괴: 최근에 발생했거나, 형성 시기를 알 수 없으나 형태가 잘 유지되고 있다. 최근에 발생한 새로운 붕괴 건수는 상대적으로 많습니다. 대부분 지하수 역학이 급격하게 변화하는 카르스트 산맥의 함몰지와 카오 계곡에서 발생하며 붕괴 범위가 작고 강도도 약하며 단일 붕괴 구덩이에 산재하는 경우가 많으며 구조물에 따라 붕괴 규모가 크게 다릅니다. 원인에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

a. 폭우로 인한 붕괴. 폭우는 토양에 물을 빠르게 채우고 지표수의 강력한 침투를 일으킬 수 있습니다. 특정 조건에서는 카르스트 지하수위가 급격히 상승하여 양압 폭발이 발생하여 쉽게 붕괴될 수 있습니다.

b. 홍수로 인한 붕괴. 육지 근처 지역에서는 제4기 충적층의 지하수위와 카르스트 지하수위가 홍수위와 함께 변동합니다. 둘 사이의 투과성 차이로 인해 변동 과정에서 유익한 수두가 추가로 생성될 수 있습니다. 침투 및 얕은 침식뿐만 아니라 붕괴로 이어질 수 있는 양압 및 음압 효과도 생성합니다.

c. 중력으로 인한 붕괴. 카르스트 개발 과정에서 붕괴로 인해 지하 동굴과 파이프라인이 계속 확장되었고, 결국 지붕 덮개가 불안정해지고 중력의 작용으로 붕괴되었습니다. 카르스트 산악 지역에서는 이러한 종류의 붕괴가 드물지 않습니다. 카르스트 깔때기, 지하 하천 채광창, 카르스트 계곡 및 Tiansheng Bridge와 같은 많은 표면 카르스트 형태가 붕괴의 잔해입니다. 이러한 기반암 붕괴는 일반적으로 형성 후에 다시 발생하지 않습니다. 붕괴 구덩이의 규모는 일반적으로 쓰촨성 싱원 현에서 남쪽으로 17km 떨어진 싱옌 카르스트 지역의 둥허 지하강 샤둥 지류와 페름기 하부 양신 석회암에서 발달한 샤오옌완 카르스트 붕괴와 같이 규모가 크다. 장축은 650m이고 단축은 490m, 깊이는 208m로 현재 알려진 이 유형의 카르스트 붕괴 중 가장 큰 것입니다.

d. 지진으로 인한 붕괴. 지각 지진의 작용으로 피복층이 상대적으로 약한 지역에서도 일련의 붕괴가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 1853년 2월 후난성 신닝(新寧)에서 발생한 진도 5의 지진에 대한 기록에는 “천둥소리와 같은 소리가 나더니 일곱 개의 서로 다른 크기의 웅덩이로 무너지고, 모두 물이 쏟아져 나왔다”는 기록이 있습니다. 1976년 탕산(Tangshan) 지진과 같은 사건은 불과 수십 년 만에 120건의 붕괴를 초래했습니다.

2.7.2.2 인간 활동에 의해 유발된 붕괴(인위적 붕괴라고 함)

카르스트 동굴과 그 상부의 안정된 평형 상태를 변화시키는 인간 공학적-경제적 활동에 의해 발생 붕괴의 층.

(1) 터널 배수 또는 유입수 붕괴로 인한 붕괴: 광산, 터널, 민간 방공망 및 기타 지하 프로젝트의 배수 또는 유입수로 인한 붕괴를 말하며, 그중 광산 배수 또는 유입수 붕괴는 다음과 같습니다. 주요 것.

(2) 카르스트 지하수 펌핑으로 인한 붕괴: 주로 우물에서 물을 펌핑하여 발생하며 널리 분포되어 있습니다. 피복층의 두께가 얇거나(일반적으로 10~20m 미만) 펌핑 깊이가 5~10m에 이르면 붕괴가 자주 발생합니다.

(3) 저수지 물 저장 또는 물 전환으로 인한 붕괴: 카르스트 산악 지역의 함몰지 및 계곡의 작은 저수지와 소수의 중형 저수지, 수체 부하 증가로 인한 긍정적인 붕괴, 누출 장마철에는 지하수위의 급격한 변화, 부압, 폭파 등 다양한 영향으로 인해 저수지 지역이 붕괴되는 경우가 많습니다.

(4) 진동이나 하중으로 인한 붕괴: 진동이나 하중은 한계 평형 상태에 가까운 카르스트 지역을 덮고 있는 숨겨진 토굴의 붕괴를 유발하는 경우가 많습니다. .

(5) 지표수 및 하수 누출로 인한 붕괴: 광산 건물에서는 현장 배수 불량으로 인한 지표수 누출 및 표면 하수 누출도 붕괴로 이어질 수 있습니다.

2.7.3 카르스트 붕괴 예방 및 통제 대책

복개된 카르스트 지역에서 카르스트 붕괴는 자연적이든 인공적이든 관계없이 지질 재해가 되어 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다. 이 지역의 카르스트 붕괴 석유 및 가스 파이프라인이 갑자기 붕괴되어 석유 및 가스 파이프라인 안전 문제가 발생했습니다. 따라서 카르스트 붕괴를 예방하고 통제하는 것이 매우 중요하다.

카르스트 붕괴 방지에는 예측, 예방, 모니터링, 예측, 치료의 네 가지 링크가 포함됩니다. 붕괴예측은 붕괴예방 및 통제의 기초이며, 예방, 감시 및 관리는 붕괴재해의 예방 및 통제를 위한 구체적인 대책이다.

2.7.3.1 카르스트 붕괴 예측

현재 카르스트 붕괴 예측은 정성적 지질예측과 반정량-정량적 붕괴의 기본 지질조건 분석에서 시작된다. 경험적 공식 방법, 수학적 통계 예측, 기본 절차는 그림 2-16에 나와 있습니다.

2.7.3.2 카르스트 붕괴 방지

붕괴 방지는 예측에 기초합니다. 예측 데이터와 지역의 실제 수요를 바탕으로 실질적인 예방 조치를 수립해야 합니다. 즉, 붕괴 원인 및 관련 영향 요인을 기반으로 상응하는 예방 조치를 취해야 합니다.

계획된 사업에서 붕괴 위험이 있는 지역에서는 카르스트 붕괴에 대한 환경지질학적 실증을 실시하고, 붕괴 유발 요인을 합리적으로 조율하고 적절하게 통제해야 한다.

2.7.3.3 카르스트 붕괴 모니터링 및 예측

모니터링 작업에는 지면, 건물, 수위(우물 구멍, 샘 지점, 광산 유입수 및 수위)에 대한 장기 모니터링이 포함됩니다. 저장소 누출 지점) 붕괴 전구체 관찰 및 모니터링. 모니터링 작업은 카르스트 물을 3~5년간 펌핑한 후 실시하며 모니터링 기간은 구체적인 상황에 따라 다르지만 초기에는 5~10일에 1회, 후기 단계에서는 1회씩 관찰한다. 월. 붕괴 전조 모니터링에는 주로 펌핑 및 배수로 인한 지상의 물 축적, 스프링의 건조, 인공 물 저장으로 인한 지상의 기포 또는 물집, 식물의 변태, 소음, 건물의 균열 또는 기울어짐, 원형 균열 등이 포함됩니다. 땅과 지하 토양이 무너지는 소리, 물의 양, 물 지점의 수위와 모래 함량의 급격한 변화, 동물이 겁을 먹고 이상해지는 등.

그림 2-16 카르스트 붕괴 예측 프로그램 블록 다이어그램

모니터링 및 예측 방법에는 레벨, 다이얼 표시기 및 미세 지진 관찰자 또는 접이식 천공 파일(점)을 사용할 수 있습니다. Jennings, 1966) 및 시추공 깊은 스트레인 게이지(Qaineer, 1974)를 사용하여 붕괴를 모니터링합니다.

2.7.3.4 카르스트 붕괴 통제

주요 조치에는 채우기, 교차, 강력한 압축, 타설, 깊은 기초, 배수 및 개선 제어, 지하수 가스 압력 균형 및 포괄적 거버넌스가 포함됩니다. 및 기타 방법.

(1) 채우기 방법: 주로 얕은 흙 구멍과 붕괴에 적합합니다. 돌과 조각을 채운 후 점토로 덮어 단단하게 다져줍니다. 중요한 건물을 접하게 되면 철근콘크리트 슬래브 처리를 고려할 수 있습니다.

(2) 스패닝 방법: 건물의 기초를 이용하여 토공을 덮거나 붕괴시킵니다.

(3) 동력 다짐 방법: 10-20t 탬핑 해머를 10-40m 높이까지 들어 올리고 낙하시켜 기초 토양층을 다짐으로써 얕은 토양 구멍의 숨겨진 위험을 제거할 수 있습니다. .

(4) 그라우팅 방법: 보다 일반적으로 사용되는 그라우팅 방법은 시추공 또는 카르스트 수로의 출구를 통해 그라우팅 재료를 그라우팅하는 것입니다. 그 목적은 토양층과 동굴 충전재를 강화하고, 카르스트 공동을 채우고, 지하수의 흐름을 차단하고, 건물 기초를 강화하는 것입니다. 타설재는 주로 시멘트, 파쇄재(모래, 슬래그 등), 경화촉진제(물유리, 염화칼슘) 등이다. 그라우팅 방법은 저압 간헐적 정량 그라우팅 또는 순환 그라우팅을 채택합니다.

(5) 깊은 기초 공법: 상대적으로 깊어 구조물을 통과할 수 없는 일부 붕괴 구덩이의 경우 깊은 기초 보강을 사용하는 것이 이상적인 공법이며, 천공 파일을 사용하는 경우가 많습니다. 제트 그라우팅 파일, 케이슨 등을 기반암 위에 기초를 놓습니다.

(6) 준설, 배수, 인클로저 및 개선 처리 방법: 침하 구덩이는 종종 지표수 역류의 입구가 됩니다. 따라서 배수 방법은 홍수가 발생하기 쉬운 지역을 둘러싸는 데 사용됩니다. 가능한 한 빨리 구덩이를 만들고 되메우십시오. 붕괴 구덩이가 강바닥 양쪽에 있거나 강바닥 내에 있는 경우, 특정 상황에 따라 강바닥을 우회할 수 있습니다.

(7) 지하수 압력 균형 방법: 일부 카르스트 공동에서는 수위의 상승 및 하강으로 인해 수증기압의 변화가 발생하며 가스 폭발 및 캐비테이션 효과를 방지하거나 제거하기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 카르스트 및 카르스트 시스템은 가스 폭발 및 캐비테이션 효과를 방지하거나 제거하기 위해 설치될 수 있습니다. 지표면과 지하 사이의 물과 가스 압력의 균형을 유지하고 붕괴를 유발하는 힘을 제거하기 위해 파이프로 연결된 장치입니다.

(8) 종합적인 관리: 카르스트 지역은 복잡한 지형, 지질학, 수문지질학적 조건으로 인해 단일 방법으로는 이상적인 처리 결과를 얻을 수 없는 경우가 많으므로 특정 상황에 따라 많은 경우가 발생합니다. 붕괴를 유발하는 요인을 타깃으로 삼을 수 있습니다. 다양한 방법을 활용하여 종합적으로 관리합니다.