2019岩土工程师基础知识辅导资料：工程地质6

　　地面沉降产生的地质环境类型及基本特征

　　(1)近代河流冲积环境模式

　　在河流中下游高弯度河流沉积相为主。属于这种模式的河流常处于现代地壳沉降带中，河床迁移率高，因而沉积物特征为多旋回的河床沉积土——下粗上细的粗粒土和泛原沉积土，并以细粒粘性土为主的多层交错叠置结构。一般地说，粗粒土层平面分布呈条带状或树枝状，侧向连续性较差。不同层序的细粒土层相互衔接包围在砂体的上、下及两侧，其剖面如右图。

　　(2)近代三角洲平原沉积环境模式

　　三角洲位于河流入海(湖)地段，界于河流冲积平原与滨海大陆架的过渡地带。随着地壳的节奏性升降运动，河口地段接受了陆相和海相两种沉积物。其沉积结构具有由陆源碎屑(以中细砂为主夹有有机粘土)与海相粘性土交错叠置的特征。在没有强大潮流和波能作用时，三角洲前缘不断向海洋发展形成建设性三角洲。在平面上可分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲。

　　(3)断陷盆地沉积模式

　　一般位于三面环山，中部以断块下降为主的近代活动性地区。盆地下降过程中不断接受来自周围剥蚀区的碎屑物质，堆积了多种成因的粒度不均一的沉积层。沉积物结构受断陷速率和节奏的控制。在这类地质环境中两大类诱发因素均可能导致较严重的地面沉降。按地理位置分为：

　　1临海式断陷盆地

　　位于滨海地区，常受到近期海侵影响。其沉积结构由海陆交互地层组成。我国台北和宁波盆地均属于这种模式，并已产生了地面沉降现象。

　　2内陆式断陷盆地

　　位于内陆的近代断陷活动地区。盆地内接受来自周围物源区的多种成因的陆相沉积。由于断陷运动的不均匀性，造成沉积物粒度变化和不同的旋回韵律。

　　煤层开采后顶板形成的“三带”及各带的特征

　　(1)、冒落带.冒落带是采用全部垮落方法管理顶板时，采煤工作面放顶后引起的煤层直接顶板的破坏范围。其特点是顶板岩石在自重作用下，发生法向弯曲，当岩层内拉张应力超过岩石强度时，破碎成块、垮落而形成。而且越是靠近煤层岩石越是破碎、紊乱。冒落岩块之间的空隙多，连通性强，有利于水、砂和泥土通过。根据冒落岩块的破坏和堆积状况，冒落带可分为不规则冒落和规则冒落两部分。在不规则冒落部分内，岩层完全失去了原有的层次;在规则冒落部分内，岩层基本上保持原有层次。

　　冒落带的高度取决于采出煤层的厚度和岩石的碎胀系数，通常为采出煤层厚度的3-5倍。煤层愈薄、冒落带的高度愈小。

　　其中，m为采出煤层的厚度;K为岩石的碎胀系数;a为煤层倾角。

　　岩石的碎胀系数取决于岩石的性质，它的值恒大于1，一般为1.10-1.40。通常冒落带高度h是采出煤层厚度m的4-8倍。

　　(2)、裂隙带。位于冒落带以上。由于冒落带岩石的碎胀性，顶板岩层冒落到一定高度后，以上的岩层向下变形的空间减小，因此，裂隙带内岩层破坏的特点是：岩层发生垂直于层面的裂隙或断开以及岩层顺层面离开(称为离层裂缝)。根据垂直于层面的裂隙、离层裂缝的不同张开程度以及裂缝的连通性好坏，裂隙带又可分为严重断裂、一般开裂和微小开裂三个部分。严重断裂部分内岩层大都断开，裂隙的连通性好，漏水严重。一般开裂部分内的岩层连续性未断或很少断开，裂缝的连通性较强，漏水程度一般。微小开裂部分内岩层有裂缝，基本不断开，裂缝的连通性不好，漏水性较弱。裂隙带与冒落带之间也无明显的界限。

　　当煤层埋藏深度较小，冒落带和裂隙带发展到地面时，在地面形成大的裂缝，与矿井工作面贯通，可导致地表水体和大气降水通过裂缝导入矿井，引起矿井涌水量突然增加，造成工作面条件严重恶化，甚至发生透水事故而淹没整个矿井。还可发生溃砂现象。

　　(3)、弯曲带。裂隙带以上直至地表的部分。带内岩层不再发生断裂，而是在自重及上覆岩层重量作用下，产生法向弯曲变形，并伴随有沿层面脱开(即离层)和层面剪切变形等现象。带内岩层保持其完整性和层状结构，移动过程连续而有规律，岩层呈平缓的弯曲。如果开采深度大，弯曲带的高度将大大超过冒落带和裂隙带之和，此时，裂隙带不会达到地表，地表的变形相对比较和缓，在地表最终形成碟形沉陷洼地，其边缘发育有与矿井不具连通性的上宽下窄的张性裂缝。

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