揭开“天坑之谜”——张强勇教授接受大众日报记者专访

        近日,岩土与结构工程研究中心副主任,博士生导师张强勇教授接受了大众日报记者专访,大众日报刊登了对张强勇教授的专访文章,全文如下:

        近期,四川、浙江、广西、江西、广东等突现“天坑”,一时间各种猜测纷至沓来,有人说这是地震的先兆,甚至还有人将它与电影《2012》中世界末日的情景联系起来,宣扬着“末日论”。这些所谓的“天坑”到底是怎么形成的?记者日前采访了山东大学岩土与结构工程研究中心副主任张强勇教授。“天坑的说法太过夸张,大家不必过于恐慌。”张强勇告诉记者,天坑是喀斯特地貌地区可溶性碳酸盐岩不断被地下水冲刷侵蚀,形成的具有巨大容积、陡峭而圈闭的碳酸盐岩层壁,通俗地说就是一种大的“石头坑”,其平均直径与深度均在100米以上,有的达到数百米。而近期频现的所谓“天坑”,直径多为几米或十几米的土坑,只能称为地面塌陷,无论是性质还是规模,都与真正的“天坑”有着天壤之别。

        分析近期地陷频发的原因,张强勇认为,这主要是过度抽取地下水所致。大面积抽取地下水,会引起地下水位下降,原本充盈在地层空隙中起支撑作用的水被抽走了,就会导致土层结构发生不均匀沉降,形成地陷。另外,近段时间出现的地陷多集中在西南地区,这与当地喀斯特地貌存在较多的地下溶洞有关。喀斯特地貌的地下水,主要靠降雨补充。在降雨正常的情况下,地下水就会维持正常水位,把溶洞填塞得满满的,稳稳地“托”住上面的岩土。而当出现大旱,地下水位降低,溶洞就会出现较大的空隙,地面就会发生坍塌,从而形成所谓的“天坑”。除此之外,进行煤矿、盐矿、石油和天然气开采也会造成一定程度的地面沉陷。
        “天坑”频现真的与地震有关吗?张强勇表示,目前没有任何证据表明地陷与地震有关。因为地陷发生地分布比较零散,没有明确的指向性,并且这些地区最近也并没有发生地震,所以地陷只是一种正常的地质现象,将地陷与地震和世界末日联系在一起是杞人忧天。
        作为中国岩石力学与工程学会地下工程分会的秘书长,张强勇从事大型地下空间工程开挖稳定性分析与支护加固方面的研究已有20多年。他说,修地下室要挖基坑,如果处理不当,土遇水会软化,原来的地层平衡体系就会被打破,很容易发生危险,轻者会出现路面、房屋沉降,重者则会导致周边建筑物倒塌、路面塌陷和地下管网破裂,造成环境灾难。上海的楼脆脆,部分城市地铁的地面塌陷,都是这方面的教训。但只要及时做好基坑边坡的维护与加固,建筑地下施工引起的环境灾害是可以有效避免的。
        那不断向深度发展的建筑施工会不会打破城市地下水系统的平衡呢?张强勇说,现在的建筑施工往往会突破地下水位线,为确保建筑地下室施工的安全,开挖基坑时需要降低坑内的地下水位,这样的确会引起地下水位下降,并对基坑附近的环境和设施带来危害。但只要采取有效的截水帷幕措施或严格控制好地下水位降幅,并在坑内降水的同时做好坑外地下水的及时回灌,就能有效保证地下水位的平衡和地下建筑施工的安全。
        除了地下空间方面的研究,张强勇也是山体滑坡加固治理方面的行家。他说,现在高速公路和现代住宅区都在向山区发展,边坡安全至关重要。可以将边坡设计成锚杆、锚索和钢筋混凝土纵横梁连为一体的框架梁支护结构体系,这样既可以有效加固边坡,又可以在框梁内填土、种草,在治理滑坡的同时,实现人与自然的完美融合。
        目前,张强勇主持着一项“油气储库群运营中的灾变风险评估与调控机制”973课题,承担1项国家自然科学基金项目和2项省部级科研项目研究,而他作为技术骨干承担和参与完成的国家级科研项目已有十余项。他曾获得省部级科技进步一等奖2项,获国家发明专利4项、实用新型专利3项,并于2008年入选教育部新世纪优秀人才。