论文部分内容阅读
一年一度的狂欢节即将来临前,美国一座城市的政府接到报告,说城市的地下管道发生原因不明的塌陷,工程师马特和市长助理阿利森奉命前往调查,结果发现由于地层内的可燃物质发生燃烧,地层下已出现多处空洞。
马特立即向市政府作了汇报,要求取消狂欢节游行!负责游行的商业公司没有接受政府的建议和警告,照常举行游行活动。由于游行队伍的脚步产生巨大震动,引起了路面的大面积坍塌,人员伤亡惨重。
马特用一种先进的凝固材料填补了地层下的空洞,及时制止了空洞进一步塌陷,帮助城市逃过了这场大劫难。
上面描述的不是真实的故事,而是美国科幻电影《地陷危机》中发生的事。然而,2010年以来国内外一些地区出现了奇特的地陷现象,再次引发了一些人的恐慌。
世界各地多处地陷
在2010年各种地陷现象中,最怪异的要数发生在四川省宜宾市的了。从4月27日凌晨开始,宜宾市长宁县硐底镇红旗村和石垭村陆续发生地层塌陷,在短短一星期的时间内相继出现26个大坑,其中最大的一个坑直径超过60米。
此后,国内又发生多起地陷现象。
6月3日,广西壮族自治区来宾市良江镇吉利村的大山头下,因塌陷形成了4个大坑;
6月4日,浙江省黄衢南高速公路突然发生路面塌陷事故。在路面塌陷形成了一个直径8米、深度10米的大坑;
6月4日,江西省南昌市昌南大道与迎宾北大道交叉口附近路面突然发生塌陷,一辆过路小轿车被卡在洞口处
6月5日,浙江黄衢南高速公路江山段路面忽然塌陷形成一个大洞:
6月6日,湖南烈士公园烈士纪念塔东侧楼梯旁边的草丛里塌陷一个10米左右的巨大圆坑;
6月8日,湖南宁乡多处地面塌陷最大地陷洞直径80多米……在国外,地表似乎也不平静。
5月11日,加拿大蒙特利尔一家4口在家收看冰球比赛时,房屋所在的地面突然裂开一道巨大口子,一家人连同整个房屋被裂缝吞噬。第二天,4口人的尸体被找到;
6月1日,受到连场暴雨影响,危地马拉首都危地马拉城出现一处地面塌陷,形成一个深60米、直径30米的地洞。这个巨大地洞吞噬了一幢3层楼的民居,导致1人死亡。
地面塌陷往往会导致地面上出现一个大坑,人们称这些大坑为“天坑”。其实,从地质学的角度来讲,近期出现的大部分坑都是地陷洞,而非真正地质学意义上的天坑。天坑是对喀斯特地貌中出现的深坑的一种专属名称。
天坑一般出现在碳酸盐岩层中,从地下通向地面,四周岩壁峭立。天坑的深度要比
一…
地陷洞大得多,天坑的深度大多为几百米;而地陷洞的深度一般只有几米,最深的也不过几十米。直至201 O年,已经被确认的天坑达78个,其中2/3分布在美国。
为什么会出现地陷?
为什么会出现地陷?现在有各种各样的解释,有的说是煤矿抽取地下水,有的说是防空洞塌陷,有的说是土地松软。这些解释都很有道理,但是都不能消除人们心头的疑惑,因为近期出现地陷洞的新闻太多了,分布的范围也不是一个地区,而是在多个地区都有发现。
地陷多发生在南方
但是,我们考察这些地陷洞的出现位置会发现,这些地陷洞所处的位置基本上都是在南方。煤矿大省山西抽取地下水厉害吧?可是最近没有出现地陷洞的新闻。上海是一个冲积出来的城市,土地够松软吧,可是没有发现地陷洞。
天气也是诱发因素
为什么南方集中出现了地陷洞呢?那就得寻找南方共同具有的自然原因。寻找来寻找去,专家们终于发现了一个比较合理的解释,那就是干旱。从2009年冬天到201 O年春天,南方多个省市大早,对于那些土地松软的地区,大旱之后地表干裂松动。
到了春夏之时,雨水一浇灌,松土变稀,黏稠度加大,就陷了下去。也就是说,近期的地陷主要是由极端天气引起的。不但国内的地陷洞是由天气引起的,危地马拉城的地陷洞也是由天气引起的。危地马拉城在出现地陷洞之前,出现了热带风暴和暴雨的袭击。在2007年夏天,危地马拉城在一场暴雨之后,同样出现了一个大大的地陷洞。
关键是地质结构不稳定
既然解释地陷洞出现的根据是天气,那么新的问题又出现了:都是南方,都一样干旱,为什么有的地方出现地陷洞,有的地方又没有呢?其实,极端天气只是出现地陷洞的一个诱因。某处出现了地陷洞,还说明该处的地质结构不够稳定,这些地方一般有地下空洞。
地下空洞的支撑力减弱之后,在天气的作用下,地表会发生塌陷。
地下水流失是祸首
为什么会出现地下空洞呢?主要还是地下水的流失,一部分与自然因素有关系,一部分与人为因素有关系,大多与抽取地下水有关。
不少地区的深层土壤或岩石中也填充着分散的地下水,还有一些地区有许多暗河和溶洞,这些地方有水的时候就比较“实”,能够支撑地表土壤的压力。如果因为干旱大量抽取地下水,或者由于发展城市、开采煤矿等工业活动大量抽取地下水,地下就会出现不少空洞和缝隙,对地面的支撑力变弱,地面就塌陷了。
地陷洞多是圆形的
还有不少人对地陷洞的形状感到疑惑:如果房子发生倒塌,建材在地面上的分布是乱七八糟的,为什么地面塌陷出现的洞都是圆的呢?有的洞还特别圆,像是圆规画出来的。
其实,这与地质力学有关,地面塌陷与房屋倒塌的原因不一样。房屋倒塌时周围是空的,而地面塌陷时周围是实的。周围的实地会给塌陷土壤一个作用力,不允许土壤不规则地塌陷。也就是说,地面土壤塌陷时,就像沙子沿着漏斗漏下去一样,一般是形成一个底小面大的锥形坑,而且表面是较为规则的圆形。
当然,也有一些地陷洞的洞口并非圆形,这主要是塌陷的下面有岩石,导致塌陷是沿着岩石缝的空隙进行。
地陷坑模拟小实验
我们还是用两个小实验来模拟一下地陷现象吧,以此研究地陷坑的形成原理。
实验一:我们可以到商店购买几个不同直径的漏斗。我们先用木棍或纸条堵住漏斗的小口,在漏斗里装上一定量的沙子,然后移开木棍或纸条。此时,没有了支撑物,沙子发生了“地陷”。我们可以发现,沙子塌陷的速度与漏斗的大小和沙子的多少有关,漏斗出口越大,沙子装得越多,塌陷的速度越快。如果我们往沙子里注入足够的水,我们就会发现沙子的塌陷速度加快。由此,我们可以得出结论:雨水可以加快塌陷速度。
实验二:到海边的沙滩上,在不同的地点挖一些稍大一些的“竖井”,然后从“竖井”中横向挖掘相同长度而距离地表深度不同的沙洞。结果,我们发现距离地表深度比较浅的地洞上的沙地容易塌陷。
马特立即向市政府作了汇报,要求取消狂欢节游行!负责游行的商业公司没有接受政府的建议和警告,照常举行游行活动。由于游行队伍的脚步产生巨大震动,引起了路面的大面积坍塌,人员伤亡惨重。
马特用一种先进的凝固材料填补了地层下的空洞,及时制止了空洞进一步塌陷,帮助城市逃过了这场大劫难。
上面描述的不是真实的故事,而是美国科幻电影《地陷危机》中发生的事。然而,2010年以来国内外一些地区出现了奇特的地陷现象,再次引发了一些人的恐慌。
世界各地多处地陷
在2010年各种地陷现象中,最怪异的要数发生在四川省宜宾市的了。从4月27日凌晨开始,宜宾市长宁县硐底镇红旗村和石垭村陆续发生地层塌陷,在短短一星期的时间内相继出现26个大坑,其中最大的一个坑直径超过60米。
此后,国内又发生多起地陷现象。
6月3日,广西壮族自治区来宾市良江镇吉利村的大山头下,因塌陷形成了4个大坑;
6月4日,浙江省黄衢南高速公路突然发生路面塌陷事故。在路面塌陷形成了一个直径8米、深度10米的大坑;
6月4日,江西省南昌市昌南大道与迎宾北大道交叉口附近路面突然发生塌陷,一辆过路小轿车被卡在洞口处
6月5日,浙江黄衢南高速公路江山段路面忽然塌陷形成一个大洞:
6月6日,湖南烈士公园烈士纪念塔东侧楼梯旁边的草丛里塌陷一个10米左右的巨大圆坑;
6月8日,湖南宁乡多处地面塌陷最大地陷洞直径80多米……在国外,地表似乎也不平静。
5月11日,加拿大蒙特利尔一家4口在家收看冰球比赛时,房屋所在的地面突然裂开一道巨大口子,一家人连同整个房屋被裂缝吞噬。第二天,4口人的尸体被找到;
6月1日,受到连场暴雨影响,危地马拉首都危地马拉城出现一处地面塌陷,形成一个深60米、直径30米的地洞。这个巨大地洞吞噬了一幢3层楼的民居,导致1人死亡。
地面塌陷往往会导致地面上出现一个大坑,人们称这些大坑为“天坑”。其实,从地质学的角度来讲,近期出现的大部分坑都是地陷洞,而非真正地质学意义上的天坑。天坑是对喀斯特地貌中出现的深坑的一种专属名称。
天坑一般出现在碳酸盐岩层中,从地下通向地面,四周岩壁峭立。天坑的深度要比
一…
地陷洞大得多,天坑的深度大多为几百米;而地陷洞的深度一般只有几米,最深的也不过几十米。直至201 O年,已经被确认的天坑达78个,其中2/3分布在美国。
为什么会出现地陷?
为什么会出现地陷?现在有各种各样的解释,有的说是煤矿抽取地下水,有的说是防空洞塌陷,有的说是土地松软。这些解释都很有道理,但是都不能消除人们心头的疑惑,因为近期出现地陷洞的新闻太多了,分布的范围也不是一个地区,而是在多个地区都有发现。
地陷多发生在南方
但是,我们考察这些地陷洞的出现位置会发现,这些地陷洞所处的位置基本上都是在南方。煤矿大省山西抽取地下水厉害吧?可是最近没有出现地陷洞的新闻。上海是一个冲积出来的城市,土地够松软吧,可是没有发现地陷洞。
天气也是诱发因素
为什么南方集中出现了地陷洞呢?那就得寻找南方共同具有的自然原因。寻找来寻找去,专家们终于发现了一个比较合理的解释,那就是干旱。从2009年冬天到201 O年春天,南方多个省市大早,对于那些土地松软的地区,大旱之后地表干裂松动。
到了春夏之时,雨水一浇灌,松土变稀,黏稠度加大,就陷了下去。也就是说,近期的地陷主要是由极端天气引起的。不但国内的地陷洞是由天气引起的,危地马拉城的地陷洞也是由天气引起的。危地马拉城在出现地陷洞之前,出现了热带风暴和暴雨的袭击。在2007年夏天,危地马拉城在一场暴雨之后,同样出现了一个大大的地陷洞。
关键是地质结构不稳定
既然解释地陷洞出现的根据是天气,那么新的问题又出现了:都是南方,都一样干旱,为什么有的地方出现地陷洞,有的地方又没有呢?其实,极端天气只是出现地陷洞的一个诱因。某处出现了地陷洞,还说明该处的地质结构不够稳定,这些地方一般有地下空洞。
地下空洞的支撑力减弱之后,在天气的作用下,地表会发生塌陷。
地下水流失是祸首
为什么会出现地下空洞呢?主要还是地下水的流失,一部分与自然因素有关系,一部分与人为因素有关系,大多与抽取地下水有关。
不少地区的深层土壤或岩石中也填充着分散的地下水,还有一些地区有许多暗河和溶洞,这些地方有水的时候就比较“实”,能够支撑地表土壤的压力。如果因为干旱大量抽取地下水,或者由于发展城市、开采煤矿等工业活动大量抽取地下水,地下就会出现不少空洞和缝隙,对地面的支撑力变弱,地面就塌陷了。
地陷洞多是圆形的
还有不少人对地陷洞的形状感到疑惑:如果房子发生倒塌,建材在地面上的分布是乱七八糟的,为什么地面塌陷出现的洞都是圆的呢?有的洞还特别圆,像是圆规画出来的。
其实,这与地质力学有关,地面塌陷与房屋倒塌的原因不一样。房屋倒塌时周围是空的,而地面塌陷时周围是实的。周围的实地会给塌陷土壤一个作用力,不允许土壤不规则地塌陷。也就是说,地面土壤塌陷时,就像沙子沿着漏斗漏下去一样,一般是形成一个底小面大的锥形坑,而且表面是较为规则的圆形。
当然,也有一些地陷洞的洞口并非圆形,这主要是塌陷的下面有岩石,导致塌陷是沿着岩石缝的空隙进行。
地陷坑模拟小实验
我们还是用两个小实验来模拟一下地陷现象吧,以此研究地陷坑的形成原理。
实验一:我们可以到商店购买几个不同直径的漏斗。我们先用木棍或纸条堵住漏斗的小口,在漏斗里装上一定量的沙子,然后移开木棍或纸条。此时,没有了支撑物,沙子发生了“地陷”。我们可以发现,沙子塌陷的速度与漏斗的大小和沙子的多少有关,漏斗出口越大,沙子装得越多,塌陷的速度越快。如果我们往沙子里注入足够的水,我们就会发现沙子的塌陷速度加快。由此,我们可以得出结论:雨水可以加快塌陷速度。
实验二:到海边的沙滩上,在不同的地点挖一些稍大一些的“竖井”,然后从“竖井”中横向挖掘相同长度而距离地表深度不同的沙洞。结果,我们发现距离地表深度比较浅的地洞上的沙地容易塌陷。