盖层一岩溶介质体系宏观系统特性研究及若干问题的探讨.pdf

第 1 1 卷第 3 期 2 0 0 0 年 9 月 中国地质灾害与防治学报 T h e C h i n e s e J o u r n a l o f G e o l o g i c a l H a z a r d a n d C o n t r o l Vo l . i i No . 9 S e p . 2 0 0 0 文.幼号1 0 0 3 - 8 0 3 5 2 0 0 0 0 3 - 0 0 6 1 - 0 6 盖层一岩溶介质体系宏观系统特性 研究及若干问题的探讨 王建秀， ，杨立中‘ ，刘丹‘ ，何静“ 1 . 西南交通大学环境科学与地质工程系，四川成都6 1 0 0 3 1 ; 2 . 贵州地质工程勘察院， 贵州 贵阳 5 5 0 0 0 8 摘要覆盖型岩溶区工程岩土体可以抽象为盖层一岩溶介质体系，盖层和岩溶介质通过盖层底部土体和岩溶润除充 续物接合起来。该体系具有系统性、复杂性。自 组织性、开放性以及突变性等特征，可以处理为一个复杂自 组织开 放的力学平衡系统。本文采用宏观系统科学的基本思想，从宏观到徽观对该体系特征及岩溶场陷防治的方法论问翅 进行了 探讨，并对岩溶用陷研究中的部分问题进行了讨论。研究盖层一岩溶介质体系宏观系统特性对于认识和把握 该体系系统结构以及从方法论高度上研究场陷的防治具有一定实用价值和宏观指导意义。 关，词盖层一岩溶介质系统;现代系统理论;复杂自 组织开放力学系统 中圈分类号P 6 4 2 - 2 5 4文橄标识码 A 1 现代系统论概述 “ 系统”最早出现于古希腊语中，为部分组成整 体之意。 系统理论最早由贝塔朗菲提出。 正如N“ B 布 拉乌别尔格所言， 系统是由相互作用的诸元素组成的 整体综合体; 系统与环境组成特殊的统一体; 任何所 研究的系统通常都是更高一级系统的元素; 任何所研 究的系统的元素通常又都是更低一级的系统。 1 9 6 9 年普利高津提出了 “ 耗散结构理论” ， 提出 系统中自组织现象只有在非平衡系统中， 在与外界有 着物质和能量交换的情况下， 系统内部各要素存在复 杂的非线性相干效应时才可能产生。 在这一条件下产 生的自组织有序状态便是系统 自组织理论基石之一 的耗散结构。 同时， 德国著名的物理学家赫尔曼 哈肯 H a r - m a n “ H a k e n 提出了另一门新的自 组织系统理论一 协同学理论。 它主要是探讨系统中各个子系统之间相 互作用时对整个系统所做的贡献。 协同学认为系统中 受到两类变量的影响， 一类是在系统受到干扰而产生 不稳定时力图使系统回到稳定状态， 称为快变量， 另 一类则力图使系统从稳定状态走向不稳定状态， 称为 慢变量。 快变量和慢变量是互相依存， 互相联系和互 相作用的， 在系统达到不稳定状态时， 在快变量作用 下将使系统达到一个新的稳定平衡位置。 如果原来的 系统已经是一个有序状态， 那么新的稳定状态就意味 着更新的稳定状态的出现，标志着系统的进化 图 1 。 伴随着这种有序结构的产生和发展， 两类变量互 相联系、 互相制约， 表现出一种协同。 这种协同运动 在宏观上则表现为系统的自组织现象。 .1 自组织级统无序、有序状态协同演化示愈圈 F i g . 1 D i a g r a m f o r e v o l u t i o n o f s e l f - o r g a n i z e d s y s t e m Z 盖层一岩溶介质宏观系统特性研究 摄盖型岩溶区工程岩土体可以抽象为盖层一岩 溶介质体系， 该体系的代表性单元如图2 所示， 主要 由两部分组成， 即盖层和岩溶介质， 这两个主要部分 通过盖层底部土体及岩溶洞隙充填物接合起来。 该体 收稿日期1 9 9 9 - 0 6 - 0 7 ;.回9期1 9 9 9 - 1 2 - 0 1 作者简介 王建秀 1 9 7 1 一 ， 男， 西南交通大学土木工程学 院岩土工程专业博士研究生，研究方向为新型支 挡结构与地质灾害防治. 曾获西南交通大学“ 陆氏 奖学金”和 “ 元明建元奖学金气 万方数据 中国地质灾害与防治 Z HONGGUO DI Z HI Z AI HAI YU F ANGZ HI XUF B AO 2 0 0 0年 系具有系统性、 复杂性，自组织性、 开放性以及突变 性等特征 见图3 ， 可以处理为一个复杂自组织开放 的力学平衡系统 圈2 盖层一 岩溶介质系统典型代衰性单元 F i g . 2 T y p i c a l e l e m e n t o f c a p s o i l - Ka r s t me d i a s y s t e m 扭盖型岩溶发育地区 盖层一 岩溶介质体系 {弄 “ 3“ 去奋 区 亚习 I i -II-A , 屯 _ } 一 } 自 组 织 ， } { 1杏 复杂自组织开放 力学平衡系统 图3 ，盖型岩落发育地区工程岩土体复杂自组织 开放力学平衡系统特征示意圈 F i g . 3 D i a g r a m o f c a p s o i l s - K a r s t m e d i a s y s t e m w i t h t h e c h a r a c t e r s o f c o m p l e x i t y， o p e n i n g a n d s e l f - o r g a n i z i n g 2 . 1 系统性 由于自然界是以系统的形式存在和组织的， 而铁 路覆盖型岩溶发育地区工程岩土体是自然界整个大 系统的有机组成部分， 具有某种尺度系统的性质和功 能 2 . 2 复杂性 土体性质多为非均质各向异性， 本构关系为非线 性的力学介质，其力学性质和力学行为是极其复杂 的。由于其 F 伏有起伏变化极其复杂的埋藏岩溶地 貌， 有复杂的开口溶洞网络系统， 渗流场和岩溶管道 网络中的岩溶管道水动态以及本区域及其它区域的 大气降水有着极其复杂的千丝万缕的联系， 受各种因 素影响， 其受力边界条件， 可能发生的破坏形式和破 坏机理也是极其复杂的。 所以在覆盖型岩溶发育地区 环境中的工程岩土体是一个复杂的力学系统。 2 . 3 自组织性 该系统对于人类的工程和各种经济活动以及 自 然界的各种变化都有自己独特的反馈响应。 通过不断 地调节内部的应力应变 慢变量以及地貌 势 快变量 ， 通过局部的破坏或应力释放降低系统总的 位能， 使系统处于一种动态调整与动态平衡的稳定状 态。 比如对于人类工程施工中基坑的开挖， 土体通过 应力释放和卸荷来调整内部的平衡状态; 又如抽排地 下水， 系统通过局部应力释放和塌陷破坏， 改变地貌. 自我调整和改善土体中的应力状态， 使系统处于相对 低能稳定状态。 2 . 4 开放性 系统和外界环境不断地有物质和能量的交流及 应力的传递。系统不但直接受到外界环境传递的应 力， 也可能间接地通过质量传输和外界发生联系。 如 由于系统外的抽水井抽水或坑道排水， 通过物质的传 输和能量的传递影响着系统中的渗流场， 间接地对系 统土体施加了一定的外力， 从而影响工程岩土体本身 的稳定性。 2 . 5 突变性 塌陷往往是突然发生的， 是偶然和必然、 随机性 和决定性的辨证统一 尽管这个过程可能孕育了很长 时间，系统在各种影响因素下通过一定时间量的积 累， 最终突然发生质的变化， 由不平衡应力的相对稳 定发展突变为土体的破坏和应力的突然释放 3 系统稳定性协调处理方法论研究 由于盖层一岩溶介质体系具有系统性、复杂性、 自组织性、 开放性和突变性。 在研究这类系统塌陷稳 定性时， 可根据宏观系统特性研究塌陷防治的指导方 法。 3 . 1 可以根据该体系的系统性采用系统分类和子系 统划分来研究和理解该系统的内部结构 岩溶塌陷产生的物质基础不外开口的岩溶形态、 软弱盖层及地下水动力条件改变等附加外力的作用 等 盖层一充填物一岩溶介质构成了该系统的二级 结构。 盖层为塌陷产生的物质载体， 而塌陷的一部分 动力来自于岩溶介质中地下水动力条件的改变。 盖层 通过底部或溶洞充填物和岩溶介质接合起来 通过体 系系统结构和功能的分析可以知道岩溶塌陷的物质 载体是盖层岩土体或溶洞切割破碎的薄顶板， 而施力 者则是岩溶介质中的渗流运动。 溶洞充填物常常是潜 蚀作用最早开始的部位 ， 在岩溶塌陷的治理中可以遵 万方数据 第 3期 王建秀等 盖层一岩溶介质休系宏观系统特性研究及若干问 题的操讨 循着加强盖层的自稳能力; 调节岩溶介质中渗流场的 分布， 消除塌陷动力; 重点加强溶洞充填物的抗侵蚀 能力， 防止土洞的产生和发育。 具体可以控制和优化 岩溶地下水的开采， 采用二元注浆的处理方法进行加 固。 即对于溶洞充填物使用化学注浆处理方法， 重点 增强充填物抗侵蚀能力， 而对于土体则进行水泥砂浆 注浆，重点增强土体的自稳能力。 3 . 2 可以根据体系的自组织性改善体系受力分布 充分利用体系自组织的特性和自稳能力， 分析系 统稳定性演化过程中的快变量和慢变量的组成， 通过 人工调节改善系统的受力和稳定状态. 调整系统外荷 载的分布， 最大程度地利用系统自稳定能力。 系统自 组织协调演化的方向总是消除外界在系统中产生的 不平衡影响， 使系统的能量处于最低水平。 导水盖层 中， 这种不平衡影响主要来自于岩溶水渗流场对于孔 隙水渗流场的影响。 岩溶水渗流场通过水位波动、 水 量传输、 压力传递干扰、 改变和影响着孔隙水的运动。 而系统则力图通过应力调节、 结构改变、 破坏来消除 这种影响并具有一定的能力。 我们可以通过改善土体 结构充分利用这种能力。 对于阻水盖层， 在水气交替 作用过程中， 盖层土体一方面通过自身应力和变形的 调整， 努力去适应产生的大气压强差， 另一方面也在 粘性土中节理交汇部位以及植物根孔 ， 动物洞穴等努 力调节和释放内部气体压力， 只有在这种稳定性 自组 织和协调不能消除外界影响时， 才在盖层薄弱部位以 破坏的形式维持系统整体上的稳定 局部破坏释放了 气体压力， 对于根据系统特性划分出来的子系统其它 部分的稳定性有利。 只有气水交替压力巨大， 不能通 过个别点塌陷释放能量时， 才会在一定区域上发育塌 陷群。我们可以充分利用系统的这种自组织协调性 能， 在阻水盖层下伏主岩溶管道网络中根据试验验算 设置大型通气管 井或者分段设置多根通气设施， 来协助系统自组织协调和释放气水压力。 在岩溶塌陷 重点防治地段周围， 可以通过来气上游截断并释放压 力，或在工程周围设置排气系统。 33 可以根据系统的开放性.通过翰入人为工程处 理措施调节系统稳定性 系统和环境以及子系统内部具有开放性， 存在着 应力传递、 气水质量传输等特性。 可以通过改善和优 化人为扰动渗流场的分布， 来调节系统稳定性的演化 方向。 在这个思想的指导下 ， 可以通过调整开采井的 抽水量、 抽水井的分布以及和地下水联系密切的地表 水动态的调整从而减少系统致塌的因素。 具体可以采 用分层设置通气管阀， 人工调节盖层一溶洞体系内部 的气体压力， 消除致塌的快变量; 采取措施， 使用减 振结构， 控制爆破震动; 控制大气降水和地表水在地 面的人渗点， 在关键地段可以封闭地表， 人工调节岩 溶水补给点; 尽量避免地面堆载或不利于应力消散的 集中荷载，减小盖层向溶洞系统传递的应力等。 3 . 4 可以根据系统的突变性和混沌特性，分析致绷 主要扰动因素，从而有针对性地调整系统称定性 所谓混沌性是指系统抬人初始条件微小的变动 会对系统翰出产生很大扰动的性质。 系统对于输人初 始条件的敏感性不同， 分析系统对稳定敏感性的扰动 因素并进行重点防治具有重要意义。 由于岩溶塌陷的 产生常常是多成因机制的， 对于岩溶塌陷产生最敏感 的因素常常是致塌的主要因素或触发原因。在岩溶塌 陷的研究中要重点研究岩溶塌陷的成因机制， 从众多的 影响因素中找到最主要的致塌原因， 分析致塌模式， 并 有针对性地采取加固和工程措施以消除触发因素。 4 有关岩溶塌陷若干问题的探讨 4 . 1 盖层土体破坏的徽观与宏观性 在受到各种影响因素作用时， 土体的响应是存在 一个闽值的。 即在高于这一闽值时， 土体表现为宏观 整体的破坏或局部出现宏观可见的集中渗流通道或 土洞; 在低于这一闹值时， 则表现为土体物理力学性 质的变化， 如强度降低， 大颗粒间细粒物质随水带走， 隐微土洞发育， 土体结构破坏， 枯性土稠度状态发生 改变或水理性质恶化等。 这两类因素在岩溶塌陷发育 过程中贡献性质是不同的， 要将两种影响因素区别开 来，分别在塌陷动力和强度弱化中予以考虑。 4 . 2 破坏面形态与成因机制反演分析 观察土体塌陷破坏的剖面形态， 不外乎几类 井 形、坛形、上井下坛形、蝶形和漏斗形、复合形等 图 4 e 井形破坏面一般相对光滑平整， 无疑为剪切破坏 面， 据此可以推断其发育时间一般相对较短， 即直接 在外力的作用下发生宏观整体破坏， 有时没有经过土 洞的发育阶段。 研究这种岩溶塌陷的成因关键还在于 寻找合适的外力。 尽管这些外力发生机制不同， 但其 效果本质上是一致的，即施加于理想柱体的剪切力。 这种力可以是外荷载、 减荷、 增重、 震动和压强差等。 这种塌陷以塌陷动力破坏为主。 万方数据 中国地质灾害与 防治 Z HONGGUO DI Z HI Z AI HAI YU F ANGZ HI X UE R A O 2 0 0 0年 圈4 由破坏面反演岩落姗陷的成因机一示，圈 F i g . 4 T h e m e c h a n i s m o f K a r s t c o l l a p s e d e d u c e d b y i t s f a i l u r e p l a n e a . 竖井型门陷.6 .坛型姗陷。c . 月斗型姗陷，d . 碟型姗陷 由土力学相关理论可知， 坛形破坏面的形成是土 洞扩张、 崩落与塌陷失稳的产物， 是与土洞的孕育发 展及人类活动的影响密切相关的。 其成因机制可归结 为在各种影响因素长期作用下， 土体自 身从微观到宏 观的破坏过程。 反演坛形塌陷的成因机制要重点研究 土体微观及宏观破坏演变过程中的内外动因， 并识别 各动因在塌陷形成过程中所起的作用是微观的还是 宏观的。 微观作用主要是弱化土体的物理力学性质和 自 稳能力， 而宏观作用则是使土体局部破坏形成土洞 和诱发塌陷等。 这种塌陷以微观破坏演变为主， 塌陷 动力为辅。 上井下坛形多为土洞在从微观到宏观演变到一 定阶段在剪切、 震 振动或外荷载作用下破坏形成 的。 是强度弱化和塌陷动力在不同阶段分别和共同作 用的产物。 因受潜蚀作用淘空的砂、 砾类土自 稳能力相对较 差， 塌陷形成的同时伴随着边坡的失稳， 剖面呈漏斗 形。 又由于其导水性好， 故地下水潜蚀作用可能是塌 陷的主要动因。 这里所说的漏斗形是指与塌陷失稳同 时形成的， 而不是经过重力、 风化和人为活动改造等 作用长期形成的假象。 这种塌陷要具体分析， 多为强 度弱化和塌陷动力共同作用的产物。 操形塌陷和单个塌陷的组合有关， 或者可以理解 成为不均匀沉降性塌陷。 4 . 3 岩性与岩溶场陷的内外动因 这里岩性相对土体而言特指土体的导水及水理 性质。具体可分为导水盖层和阻水盖层。 盖层导水还是阻水， 要具体问题具体分析。 土质 较纯、 相对完整的粘性土盖层属于阻水盖层， 但粘性 土盖层并不总是阻水的， 有时也可将其归人导水的范 畴。 不可否认在裂隙发育或土质不纯且夹有较大顺粒 的粘性土中有时有孔隙或裂隙水参加局部的地下水 循环， 有时甚至具有开发利用的价值， 此时应将其归 人导水盖层一类。 相对完整的粘性土盖层从水文地质 意义上可以归人阻水盖层， 但并不意味着其中绝对没 有地下水运动或地下水渗流， 只是说在研究的尺度和 精度范围内认为其是阻水的。 对于导水的土层而言， 水在其中的动力作用既可 以是内因也可以是外力， 当以塌陷动力为主时， 土体 直接表现为宏观的破坏失稳或局部破坏导致形成土 洞; 以强度弱化为主时， 则以微观的水动力物理或化 学作用改造土体的微观结构或成分，恶化土体的强 度， 使水动力周值进一步弱化降低， 为今后土体的破 坏失稳创造条件。 随水动力条件的不同， 宏观与微观 破坏作用同时或交替进行， 塌陷的孕育过程也就突变 渐变地发展。 以泰安市旧村水源地为例， 该区第四系 砂层为区内的潜水含水层， 水量丰富。 抽水后， 降落 漏斗影响范围内的砂层被疏干， 有效应力增加使砂层 被压密， 动探结果疏干砂层每下降 1 0 C m的平均击次 为9 . 2 7 次， 而受漏斗影响较小处的动探结果为每下 降1 0 c m的平均击次为5 . 2 7 次，当岩溶水脱离了 岩 土交接面时， 砂层中集中渗漏点的形成加剧了潜蚀作 用， 溶洞充填物及砂层中的细粒物质被带走。 每年从 自来水厂的沉淀池中捞出的泥砂有数吨到数 1 0 1 ， 在 不利地段发生严重塌陷， 致使房屋倒塌、 变形[ 3 ] ， 这 就是盖层以强度弱化为主，土体破坏从微观到宏观， 或者微观宏观共同作用的结果。 对于阻水层而言水动力等外力通过气水交替作 用作为一种应力环境来影响土体的稳定性。 当不平衡 应力发展到一定程度超过一定阑值时， 以塌陷动力的 形式直接导致土体失稳或局部破坏。低于该闹值时， 则通过失托增荷或浮托减荷作用反复作用于局部土 体， 疲劳恶化其性质; 通过地下水位的淹没与脱离改 变着阻水粘性土体中结构水、 结合水的含量， 改变着 土体的物理力学性质。 如在湖南恩口煤矿的调查中发 现塌洞洞壁上有大量擦痕，厚达数 l o m的半胶结的 砂砾岩也产生了塌陷，塌陷时洞内发出尖利的呼呼 声[D I ， 这是气水交替动力超过了阂 值而以塌陷动力的 方式通过土体的破坏释放应力 4 . 4 岩溶场陷破坏面形状与谭点距离关系 有些学者研究后认为同一时间或同一时期发生 岩溶塌陷的剖面形状和该点的空间位置到影响点源 的距离有关， 即距点源近的， 破坏面的剖面形状多为 竖井形， 距离稍远， 则变为坛形和漏斗形， 再远则变 万方数据 第 3 期王建秀等盖层一岩溶介质体系宏观系统特性研究及若干问题的探讨 为蝶形 部分为地面沉降 。这种情况表明致塌力大 小控制着土体破坏的机制， 即可以认为， 接近点源的 地方， 如地下水位下降比较快， 当盖层封闭性较好时， 可能产生很大的压差场. 强大的剪切力可能迅速或经 过一定周期使土体发生剪切破坏， 这种破坏对于土体 而言完全为水气交替作用所产生的;距影响点源稍 远， 源点影响减弱， 剪切力不足以很快使土体直接发 生宏观破坏，对于土体的破坏作用主要是从微观开 始， 渐进作用， 土体则表现为增荷失重， 土洞的产生 和发展， 强度的弱化、 结构的破坏等， 总体上表现为 土体自身稳定性的恶化， 最终可能在重力、 震动因素 等单独或共同作用下失稳破坏， 这种破坏的特点之一 就是必然为土洞扩展的结果。 这种现象也可以通过影 响因素在土体中诱发的应力与问值的关系得到解释 而蝶形塌陷属于强度较弱的塌陷， 其土体可能发 生了破坏，也可能只是较为强烈的不均匀沉降。 4 . 5 地下工程、采矿工程涌泥突水塌陷与地下水流 体补给派分析 在隧道与采矿坑道的施工中， 涌泥突水的出现常 常伴随着一定区域地面塌陷的产生。 岩溶水具有管道 流特点的时候， 确定突泥涌水的来源非常重要。 我们 可以通过经验分析、 勘探试验、 仪器测试等来研究和 确定岩溶地下水的集中疏干补给区， 有的放矢地进行 岩溶塌陷产生的预测预报和采取有效的防治措施 4 . 6 地质构造与局部条件分析 在许多岩土工程勘察中， 由于任务的局限性， 常 常仅就有限范围划出了岩溶塌陷的危险区， 常常脱离 宏观整体上的地质构造及地下水动力条件进行危险 性分析， 其分析研究成果必定十分有限。 对于大型工 程及和人民生命财产密切相关的工程中， 不仅要研究 工程处理措施， 还应分析工程土体在区域性影响下塌 陷稳定性的变化及不均匀沉降的问题。 47 根据前兆进行岩溶姗陷的预测预报 在地质灾害如滑坡发生前的观测中， 可以通过边 坡后缘拉裂缝、 局部土体位移及泉水的突然出现等预 测坡体的稳定性及滑坡的大致时间。 对于岩溶塌陷也 不可否认在发生前存在 一 些征兆， 如何识别和研究这 些征兆， 并进一步通过它们对岩溶塌陷进行预报和研 究是今后有待进一步探索的问题。 4 . 8 黑箱模型、白箱模型和灰化模型 目 前在岩溶塌陷的评价中， 采用得较多的是概率 和多元回归分析的方法，神经网络方法也有所触及， 但归根结底采用的还是数值逼近的黑箱模型， 该模型 对于具体场地依赖性强， 很难通过类比推广于其它类 似场地。 如何建立数学物理意义明确的数学模型， 将 灰化、 模糊以及概率的方法引人数据处理中有待于进 一步研究。 4 . ， 关于防治措施中的通气问题 通气方法在岩溶塌陷防治实践中有时可以起到 缓解塌陷的作用，有时却作用不大，甚至完全无效， 这里就涉及到一种防治方法的适用性问题。 首先通气平衡水压力的方法适用于阻水盖层分 布区中“ 气爆” 和“ 气蚀” 成因机制岩溶塌陷的防治， 对于其它成因机制的岩溶塌陷没有作用. 所以在使用 通气的方法前首先要查明该区岩溶塌陷是否属于上 述两种情况 其次使用该方法要有月的性和针对性， 要推断出 岩溶管道网络中气水交替作用最为强烈的主管道， 并 在来气方向上进行通气释能， 否则可能效果不明显甚 至完全无效。盲目地打孔释能不能有效防治岩溶塌 陷，还会造成投资的浪费和救灾时机的丧失。 如何更好地应用通气的方法防治岩溶塌陷也是 今后有等于从理论到实践进一步深人研究的问题。 5 基本结论 盖层土体一 岩溶介质体系是理盖型岩溶区土体 塌陷物理模型的高度抽象和系统概括， 本文采用宏观 系统科学的基本思想， 从宏观到微观对该体系特征及 岩溶塌陷防治的方法论问题进行了探讨， 主要得出了 以下几点认识 51 覆盖型岩溶区盖层一岩溶介质体系具有系统 性、复杂性，自组织性、开放性以及突变性等特征， 可以处理为一个复杂自组织开放的力学平衡系统。 5 . 2 研究盖层一岩溶介质体系宏观系统特性对于认 识和把握该体系系统结构以及从方法论高度上研究 塌陷的防治具有一定实用价值和宏观指导意义。 5 . 3 在受到各种影响因素作用时。盖层土体的响应 存在一个阂值，根据该值可将影响因素区别为两类， 分别在塌陷动力和强度弱化中予以考虑 5 . 4 在已发塌陷区可以根据塌陷破坏面对其成因机 制进行反演和验证分析， 进而为确定该区域的塌陷模 式和主要致塌因素提供依据。 参考文献 f i l 王建秀， 等 祖盖型岩溶区土体塌P b 4 1 定性典型数学模 万方数据 6 6 中国地质灾害与防治 Z H ONGGUO DI Z HI Z AI H AI YU F ANGZ HI XUE R AO 2 0 0 0年 北京 中国地质灾害与防治学报。 1 9 9 8 , 京铁道工程学报，1 9 9 6 , 2 . 吴治生， 杜兴国. 衡广复线铁路南岭隧道岩溶工程地质 特征 〔 J 1 .北京铁道工程学报，1 9 9 6 , 2 . 王诺.系统思维的轮回〔 M」 .大连大连理工犬学出 版社，1 9 9 4 . 匡阁 型的研究 「 J 7 3 . 仁 2 」 地质矿产部矿山水文地质工程地质回访调查组. 岩溶充 水矿山回访报告选集 「 R 〕 .北京地质出版社，1 9 8 6 . 1 3 1 龚重远. 应重视水资源开发中的环境地质问题 C J l . 北 T h e s y s t e ma t i c c h a r a c t r i s t i c s o f c a p s o i l - Ka r s t b e d r o c k a n d d i s c u s s i o n o n s e v e r a l p r o b l e ms a b o u t t h e f o r ma t i o n o f k a r s t c o l l a p s e WA N G J i a n - x i u , Y A N G L i - z h o n g , L I U D a n S o u t h w e s t J ia o t o n g U n i v e r s i t y , D e p t . o f E n v ir o n m e n t S c i e n c e a n d G e o lo g ic a l E n g i n e e r i n g , C h e n g d u 6 1 0 0 3 1 ， C h i n a HE J i n g 门 h e F i r s t P a r t y o f E n g i n e e r i n g E x p l o r a t i o n , G u i z h o u B u r e a u o f G e o l o g y a n d M i n e r a l E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t , G u i y a n g 5 5 0 0 0 8 , C h i n a A b s t r a c t T h e s t r a t a ma d e u p w i t h s o i l a n d c a r b o n a t e r o c k i n c o v e r e d K a r s t a r e a c a n b e t r e a t e d i s a s y s t e m o f s o i l c a p - K a r s t b e d r o c k , w h i c h a r e c o n n e c t e d b y t h e b o t t o m s o i l o f c a p a n d t h e f i l l i n g m a t e r i a l s i n K a r s t c a v e s a n d f r a c t u r e s . T h e s y s t e m, p r e s e n t i n g t h e c h a r a c t e r s o f s y s t e m, c o m p l e x i t y , o p e n i n g , s e l f o r g a n i z a t i o n a n d s u d d e n c h a n g e , c a n b e t r e a t e d a s a c o m p l e x , o p e n i n g s e l f - o r g a n i z e d s y s t e m b a s e d o n t h e m o d e r n t h e o r i e s o f s y s t e m. S e v e r a l s y s t e mi c c h a r a c t e r s a n d a p p l i c a t i o n s o f t h e s y s t e m a r e p r e s e n t e d i n t h e p r e v e n t i o n a n d c u r e o f K a r s t c o l l a p s e f r o m t h e m a c r o s c o p i c a n d s y s t e m a t ic p o i n t o f v i e w . Me a n w h i l e s e v e r a l p r o b l e m s o n t h e f o r - m a t i o n o f K a r s t c o l l a p s e a r e a l s o d i s c u s s e d i n t h e p a p e r . K e y w o r d s s y s t e m n i z e d s y s t e m o f s o i l c a p - K a r s t b e d r o c k ; mo d e r n t h e o r i e s o f s y s t e m; c o mp l e x , o p e n i n g a n d s e l f - o r g a 上接第 6 0页 D i s r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f d e b r i s f l o w a t T a i h a n g M o u n t a i n s a n d i t s c o n t r o l WA N G X i n - z h o u , WA N G X i n - b a o , Z H A N G J i n - c a i , WA N G Y i n I n s t it u t e o f E n v ir o n m e n t a l G e o lo g ic a l E x p l o r a t io n o f H e b e i P r o v in c e , S h ij i a z h u a n g 0 6 0 0 2 1, C h i n a A b s t r a c t U n d e r t h e i n f l u e n c e o f t o p o g r a p h y , l a n d f o r m, c l i m a t e , g e o l o g i c a l s t r u c t u r e a n d c r i t i c a l u p l i f t o f t h e T a i h a n g Mo u n t a i n s , t h e d e b r i s f l o w i s v e ry a c t i v e i n H e B e i P r o v i n c e . I t b r i n g s a b o u t g r e a t e f f e c t t o h u m a n i t y a n d t h e i r l i v i n g e n v i r o n m e n t . T h e s t u d y i n t h e p a p e r i n d i c a t e s t h a t t h e d e b r i s f l o w i n T a i h a n g Mo u n t a i n s t a k e s o n s p l i t t i n g , g r o u p , p e r i o d a n d s e a s o n , t h e d i m e n s i o n o f v a l l e y i s b e t w e e n o n e a n d f i v e s q u a r e k i l o m e - t e r s , t h e r a t i o o f l e n g t h a n d w i d t h i s b e t w e e n o n e a n d f o u r . I t o f t e n i n f l u e n c e s a n d c o n v e r t s , w i t h o t h e r g e o - l o g i c a l h a z a r d s d u r i n g t h e c o u r s e o f d e v e l o p m e n t . T h e p a p e r a n a l y s e s c o mp l e x g e o l o g i c a l s t r u c t u r e , t o p o g r a - p h y , l a n d f o r m, c l i m a t e i n t h e T a i h a n g Mo u n t a i n s a n d e f f e c t o n d e b r i s f l o w d o n e b y p e o p l e a c t i v i t y a s w e l l a s d e m a r c a t e s d e b r i s f l o w s d a n g e r o u s d e g r e e , g e o l o g i c a l e n v i r o n m e n t p r o t e c t i o n a n d c o n t r o l c o u n t e r m e a s u r e s h a v e b e e n s u p p l i e d . K e y w o r d s d e b r i s f l o w d i s a s t e r ; t h e T a i h a n g Mo u n t a i n s ; c h a r a t e r i s t i e s o f d is t r i b u t i o n ; d e b r i s f l o w c o n t r o l 万方数据