【精品文档】岩溶塌陷发育的规律

岩溶塌陷形成机理及处理分析了潜蚀作用产生岩溶塌陷机理、溶蚀作用产生岩溶塌陷机理以及振动作用产生岩溶塌陷机理等常见岩溶坍塌形成机理，同时从注重地下水控制、加强塌坑回填控制、落实注浆控制以及科学使用强夯法等方面提出了岩溶塌陷处理有效途径，以期为我国岩溶塌陷预防和治理提供一些参考，降低岩溶塌陷灾害带来的损失。

标签：岩溶塌陷形成机理处理措施岩溶塌陷即是覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏而产生塌陷。

岩溶塌陷是岩溶地区一项常见的地质灾害。

近年来，我国由于人为因素造成的岩溶塌陷地质灾害不断增多，这些岩溶塌陷灾害通常发生在人类聚居的城镇周围，不同程度地破坏当地的植被状况、房屋建筑、交通设施及地下水，直接影响人们的正常生活。

对此，应当注重岩溶塌陷的防治，有效降低岩溶塌陷地质灾害带来的财产损失和人员伤亡。

1常见岩溶坍塌形成机理1.1潜蚀作用产生岩溶塌陷机理潜蚀即是岩土体中细小颗粒一定水力坡度下的地下水流产生较大的动水压力冲动带走或溶滤掉易溶部分，其中，潜蚀又包括化学潜蚀和机械潜蚀两种。

潜蚀坍塌是岩溶坍塌形成的主要塌陷模式，尤其是在地下水主径流带附近或地表水、潜水与岩溶水水力交换频繁地带，潜蚀作用更加明显。

1.2溶蚀作用产生岩溶塌陷机理可溶性盐含量相对较高的地区或是蒸发岩地区，通常会由于地下水的溶滤作用、溶解作用以及散解作用而破坏洞顶盖层土体，从而发生岩溶塌陷现象，即溶蚀塌陷。

如我国青海察尔汉盐湖区石盐层塌陷便是溶蚀作用产生的。

1.3振动作用产生岩溶塌陷机理振动作用产生的动荷载通常会导致岩土体产生破裂位移效应、土体液化效应等效应，降低岩土体强度，从而产生岩溶塌陷现象，即振动坍塌。

地震、爆破以及机械振动是导致振动荷载的主要来源。

一些铁路沿线附近发生的岩溶塌陷现象的原因便是过量抽取地下水，同时长期火车通过产生的振动，降低岩土体的强度，从而使得岩土体产生岩溶塌陷。

2岩溶塌陷处理有效途径2.1注重地下水控制地下水控制措施是岩溶塌陷处理中的重要措施，广泛应用于岩溶塌陷的防治中，通过采取地下水人工回灌、恢复地下水平衡状态或停用取水水源来实现地下水位的恢复。

（1）岩溶发育随深度的变化性
岩溶化程度随着深度的增加⽽逐渐减弱。

（2）岩溶发育的不均⼀性
所谓不均⼀性，是指岩溶发育的速度、程度及其空间分布的不⼀致性。

岩溶的发育受到岩性、地质构造和岩溶⽔循环交替的控制。

（3）岩溶发育的阶段性与多代性
岩溶的发育是⼀个缓慢的地质过程，和其他⾃然现象⼀样，必有其发⽣、发展和消亡过程。

在岩溶发育条件长期稳定的条件下，它要经过幼年、青年、中年期到⽼年期，完成⼀个岩溶的发育旋回。

每个阶段都有相应的岩溶形态类型。

实际上，岩溶的发育⼤多是多旋回的，且有些旋回在时间上有重叠。

（4）溶洞的成层性
溶洞成层的原因在于作为岩溶⽔排泄基准⾯的河流，因地壳构造运动在上升稳定再上升的交替变化过程中，河流地质作⽤相应地产⽣下蚀旁蚀再下蚀的交替变化，由此岩溶⽔的运动产⽣垂直⽔平再垂直的变化，溶洞也就具有垂直的管道和⽔平的溶洞交互出现，从⽽形成相互叠置的成层溶洞。

（5）岩溶发育的地带性
不同⽓候带内，岩溶发育各具不同的形态和特征。

我国岩溶类型主要有热带、亚热带、温带三⼤类。

此外，还有⾼寒⽓候带、⼲旱区、海岸岩溶类型等。

岩土工程知识：岩溶塌陷的伴生与共生现象[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!【学员问题】岩溶塌陷的伴生与共生现象？【解答】（一）岩溶塌陷的伴生现象。

主要有地面下沉、地面开裂和塌陷地震，它们随塌陷而产生，有时成为塌陷的前兆现象。

1.地面下沉：在岩溶洞隙上复盖层与厚度较大但性质松软的土层组成时，土洞的扩展将引起地面的局部下沉，其发展的结果最终将形成缓发性塌陷。

位于建筑物下方的土洞，在其扩展过程中将引起建筑物的不均匀沉降，地面亦将出现局部下沉。

2.地面开裂：在土洞扩展到一定程度而尚未塌陷前，往往首先在地面出现裂缝，这些裂缝大都是弧形断续展布，具拉张特征，有时有多条裂缝是平行交错分布。

裂缝进一步发展形成环状裂缝，且宽度加大，有时内侧下错形成小的错台，但一般不具有水平的相对位移。

这些环状裂缝往往是塌陷坑口位置的表征。

此外，在塌陷坑外侧周边还可出现弧形的牵引裂缝。

在塌陷坑形成后引起坑壁的坍塌。

3.塌陷地震：大规模的塌陷可引起地震效应，由于其产生地震的能量有限，震源深度很浅，因此强度低，震级小，但烈度偏高。

如水口山矿区，在排水初期塌陷大量产生，同时出现烈度5度地震，影响范围直径5公里。

乌江渡六厂1945一1946在灰岩中产生3级地震。

烈度在56度，贵州开阳县城东南，1957一1958年在灰岩，白云岩中出现塌陷地震，震级3级。

湖北恩施沐抚区大山顶一带1975年1月27日，当地群众听到地下有闷雷声，地面见有裂缝，宽12厘米，长数十至数百米，裂缝附近常见有漏斗或新近塌陷的坑洞，多属基岩塌陷，塌陷地震震级0.50.7级，影响范围南北长1520公里，东西宽2一10公里。

（二）岩溶塌陷的共生现象岩溶地区在自然和人为因素作用下除产生塌陷外，还可由于自身所具有的条件出现与之共生的地面变形现象，如沉陷和地裂。

它们与塌陷没有必然的成因联系，而是与塌陷不同的另一类变形现象，认识它对于区别塌陷现象有着重要的意义。

岩溶发育的分布规律
1.岩石类型：质纯层厚的石灰岩中，岩溶发育形态齐全，规模较大；含泥质
或其他杂质及薄层的岩层，岩溶发育较弱。

2.水流活动：在岩石裸露的分水岭和地形陡峻斜坡地带，地表径流大，水以
表面侵蚀为主，溶沟、溶槽、石芽等发育。

在地形平缓地带，地表水易下渗，地表、地下岩溶形态一般均较发育。

3.节理裂隙、断裂带：在节理裂隙的交叉处或密集带，以及沿断裂带岩溶显
著发育。

4.地壳活动：地壳上升地区，岩溶以垂直方向发育为主；地壳相对稳定地区，
岩溶以水平发育为主；地壳下降地区，既有水平发育又有垂直发育。

岩溶塌陷发育的时空动态规律【学员问题】岩溶塌陷发育的时空动态规律？【解答】（一）单个岩溶塌陷的发育过程及其动态特征对于绝大多数常见的土层塌陷来说，都具有由岩溶洞隙土洞塌陷的发育过程，土洞是塌陷的孕育阶段，也是潜在的塌陷，土层塌陷的动态规律受着土洞发育过程的控制，后者又因土层岩性结构和厚度、岩溶地下水的状态及引起塌陷的作用因素不同而异。

根据我国的实际情况，按土洞发育的时期可区分为老土洞和新土洞两类：老土洞是在已往地质历史时期中在自然因素的作用下形成的；新土洞形成于现代，绝大多数是在人为因素作用下形成。

对于老土洞，根据其活动性概可分为两类。

一类是已停止活动的死土洞，其特征主要是土洞充填较密实，无空洞存在，无地下水流强烈活动的迹象。

这类土洞是由于环境条件的改变而形成，如原来岩溶地下水运移通道（包括岩溶洞隙）的充填堵塞，岩溶地下水位区域性下降并保持在基岩顶板以下，后者往往与地壳的升降活动有关。

除非有强烈作用的人为因素如大规模的抽排水或突水水作用的迭加而可能重新活动外，一般不会复活，在工程活动中可当作一类具特殊性质的工程岩土体来对待，可不采取防塌措施。

另一类是具有微弱的或间歇性活动性的老土洞，其形成时的条件和因素没有基本的变化，仅作用因素的强度有所减弱，其发育和扩展速度较缓慢，要达到塌陷产生的时间较为漫长，但在有人为因素的迭加作用下，其活动性及其发育和扩展的速度随人为因素作用的强度而有不同程度的增加。

使老土洞产生塌陷，其经历的时间一般为数月甚至数年。

我国南方是有这中缓塌型动态的塌陷为数甚多。

缓塌型老土洞的特征是土洞充填物较疏松软弱，一般呈软型状，具有地下流动的痕迹，但其上部空洞少见。

新土洞主要是在人为因素作用下形成，其发展速度一般较老土洞要快得多，其经历的时间短至数小时，长的数日至数月，可称之为速塌型。

新土洞的特征是土洞充填物较新，结构很疏松，含水量高，一般处于流动状态，其上部往往有空洞存在。

（二）岩溶塌陷群发育的时空动态人为塌陷多成群产生，形成塌陷群，其时空动态表现在以下几个方面：1.塌陷的持续性：岩溶塌陷在其诱发因素消失之前将持续发展，直到达到新的稳定平衡为止。

岩溶发育规律岩溶是地球地表上一种特殊的地貌类型，其形成与溶蚀作用密切相关。

溶蚀作用是指水在地下流动过程中，通过溶解岩石中的溶质，使岩石产生溶解、溶解缝、塌陷等现象，最终形成溶洞、地下河流、峡谷等岩溶地貌。

在岩溶发育过程中，存在一些规律性的特点。

本文将从溶蚀作用的机制、岩溶发育的阶段和影响岩溶发育的因素等方面，探讨岩溶发育规律。

溶蚀作用是岩溶发育的基础。

溶蚀作用的机制主要是由地下水中溶解的二氧化碳与岩石中的碳酸盐反应，产生碳酸氢盐，进而溶解岩石。

此外，水的流动也是溶蚀作用的重要因素。

当地下水流动缓慢时，溶蚀作用也相对较弱；而水流速度增加时，溶蚀作用会加强。

因此，水的流动状态对岩溶发育有着重要的影响。

岩溶发育可以分为不同的阶段。

首先是溶洞的形成阶段。

在这一阶段，地下水通过溶蚀作用逐渐扩大了岩石中的裂隙，形成了溶洞。

溶洞的形成与岩石的溶解性质、岩层的结构、地下水的流动速度等因素密切相关。

其次是溶洞的发育阶段。

在这一阶段，溶洞内的水流加剧，进一步加强了溶蚀作用，使溶洞内部不断延伸、扩大。

最后是溶洞的老化阶段。

在这一阶段，溶洞的发育逐渐停止，主要是由于溶蚀作用减弱、地下水流速减小等因素导致的。

岩溶发育还受到一系列因素的影响。

首先是岩石的溶解性质。

不同种类的岩石对水的溶解能力存在差异，因此其岩溶发育的程度也不同。

其次是岩层的结构。

岩层中的节理、裂隙等结构特征，会影响地下水的流动和溶蚀作用的强弱。

再次是地下水的流动速度。

地下水流动速度越大，溶蚀作用就越强，岩溶地貌也就越发达。

岩溶发育具有一定的规律性。

溶蚀作用是岩溶发育的基础，溶洞的形成、发育和老化是岩溶发育的阶段过程，岩石的溶解性质、岩层结构、地下水流动速度等因素是影响岩溶发育的重要因素。

在深入研究岩溶发育规律的基础上，可以更好地理解地球地表的变化和地质演化过程，为地质灾害防治、水资源管理等提供科学依据。

岩溶塌陷形成机制及防治方法研究文章从岩溶地面塌陷的影响因素、形成机制和防治对策方面对岩溶地面塌陷进行研究，为岩溶地面塌陷的科学防治提供依据。

标签：岩溶塌陷形成机制防治方法本文综合研究了岩溶地面塌陷的影响因素及形成机制，在此基础上，提出了岩溶地面塌陷的防治对策，对于深化对岩溶地面塌陷的机制认识及科学防治岩溶地面塌陷具有一定的借鉴意义。

岩溶塌陷发育机理第一，渗透变形效应。

这是抽水引发塌陷的主要力学效应，在抽水过程中，由于岩溶水位的下降，第四系土层孔隙水向下渗流补给岩溶水的作用增强，在集中渗流点（岩溶管道开口、裂缝）附近，作用于上覆土层的水力坡度超过了土体发生渗透破坏的临界水力坡度，土体发生渗透变形破坏。

第二，真空负压效应。

岩溶水位下降速度过快、幅度过大或者岩溶管道系统中地下水的快速流动，均会在基岩面附近的岩溶管道裂隙系统产生负压。

为了达到新的压力平衡，负压将会加速土层中的孔隙水（气）向下补给岩溶含水层，提高在集中渗流点（岩溶管道开口、裂缝）附近作用于上覆土层的水力坡度，当水力坡度超过了土体发生渗透破坏的临界水力坡度，土体发生渗透变形破坏。

第三，浮托力丧失。

当岩溶地下水为承压时，岩溶水位的下降，将减小作用在土体中的浮托力，使土体更容易下塌、破坏，从而引起上覆土层的变形或破坏，产生土洞或塌陷。

第四，土体崩解。

当岩溶地下水为承压时，反复抽（排）岩溶水，会使土洞周围土体发生崩解，使土洞不断扩展，最后导致塌陷产生。

第五，真空负压效应。

由于地表蓄水，在回水范围内，第四系土层将处于饱水状态，提高土层的密封性能，当岩溶地下水的流速发生变化时，会在基岩面附近的管道裂隙系统中形成负压，产生真空负压效应。

第六，土洞顶板失稳。

当有土洞存在时，水库蓄水将使土层饱水增大土洞顶板的重量，使土洞发生破坏。

第七，荷载效应。

在土洞发育条件下，地面荷载如过往汽车、列车加载，使土洞顶板跨塌，导致地面塌陷。

第八，化学作用。

化学作用可使岩土的工程性质发生改变，使土层中的胶结物质、粘土矿物和其他矿物成份发生风化、溶解，化学反应的产生，改变土体颗粒的粒间联结特征，破坏原有结构，使土的含水量、孔隙度及压缩系数增高，内聚力与摩擦角降低，甚至由硬塑变为软塑或流塑状态，大大降低土体的抗渗强度，使土体更易发生渗透破坏。

岩溶地面塌陷类型及其发生、分布规律近年在一些城市圈内的隐伏岩溶分布区，岩溶地面塌陷时有发生。

如武汉、广州、深圳等大城市，由隐伏岩溶造成覆盖层地面塌陷曾导致居民财产严重受损，或建筑工程停顿，或堤防受损加固，其经济损失非常巨大。

其中以武汉市最为突出，2000年4月近郊的烽火村出现22个塌陷坑，造成49栋农居楼房易地重建，经济损失500余万元；2008年4月汉南纱冒镇邻近长江大堤发生地面塌陷，仅加固堤防就耗资近3000万元；深圳某体育中心，施工过程中发生地面塌陷，不但使工程停顿，还增加了大量勘探工作和加固费用，总增加投资超过1000万元。

由此可见岩溶地面塌陷的危害之大。

岩溶地面塌陷这一不良地质现象，似乎是大家都熟知的一种地质灾害。

但事实证明，许多人对它的实质含义、类型、发生及分布规律并不真正了解，甚至存在一些误区。

比如一遇到地面塌陷就误认为是地下溶洞发生垮塌，这类塌陷本来是一种自然的物理地质现象，人为活动在多数情况下是诱发因素，只是在特殊情况下成为主导因素。

但在塌陷发生后，往往是不分青红皂白地追究人为责任，而不去深入探讨自然规律。

有鉴于此，特作如下阐述。

一、定义所谓“岩溶地面塌陷”，是指隐伏在第四纪覆盖层下的可溶岩中存在岩溶空洞，且存在与覆盖层相连的通道。

在某些自然因素或人为因素作用下，覆盖层物质沿着岩溶通道漏失到岩溶空洞中，引起覆盖土体发生塌陷，导致地面出现塌陷的自然现象。

这里要强调两层含义，一是“地面塌陷”，二是“覆盖层土体”塌陷，而非可溶岩溶洞塌陷。

二、机理不同地质条件具有不同的塌陷机理。

最早流行的是“潜蚀”机理。

上世纪80年代出现了“真空吸蚀”机理。

本文提出“潜蚀——液化——漏失”机理。

实际情况是三种机理并存，不同地质条件下的塌陷符合不同机理。

1、潜蚀机理所谓“潜蚀”是泛指地下水在运动过程中不断带走土中物质的机械作用过程。

岩溶地面塌陷过程中的“潜蚀”一般是发生在土岩接合面附近的土中。

最有利于发生潜蚀的条件是覆盖层为粘性土，且岩溶地下水位已脱离基岩顶面降至岩体中而在地下水位以上存在饱气带，亦即岩面上下地下水的垂直循环带。

简述铜陵市区岩溶塌陷发育规律成因及治理铜陵市区整体上岩溶塌陷发育时空分布有一定规律，治理后易原地重复发生，个体隐蔽性突发性强，发生前征兆难以监控发现或根本没有征兆，防范困难。

熔岩塌陷系统复杂，决定了岩溶塌陷灾害防治相对崩、滑、流地质灾害以及采矿引起的地面塌陷灾害难度更大，更复杂，更难以把握。

铜陵市可溶性碳酸盐岩地层厚度较大，浅部岩溶发育，第四系覆盖层厚度较薄，地质构造较复杂，易产生岩溶塌陷地质灾害。

市区岩溶塌陷的形成主要是潜蚀致塌和吸蚀致塌。

潜蚀致塌是指土体在地下水水流作用下，土体颗粒逐渐流失，逐渐形成空洞，地表土体失去支撑，在重力作用下发生垮塌。

塌陷区地表水系较多，土体为粉质粘土，厚度薄，地表水易通过土体渗透至下伏灰岩，逐步将土体带走，形成空洞，最终导致地表塌陷。

吸蚀致塌是指当地下水位在某个时间段快速下降时，地下溶蚀裂隙及空洞内的气压下降，形成负压，产生真空吸蚀作用，使得上部土体压力过大，土体向地下空洞内转移，地面产生塌陷。

矿山排水，机井抽水引起的水动力条件急剧变化，水动力条件的改变使岩土体应力平衡发生改变，从而诱发岩溶地面塌陷。

岩溶充水矿山岩溶塌陷影响因素很多，因此应采取综合治理措施，针对病根，因地制宜，铜陵地区岩溶充水矿山岩溶塌陷与矿山大强度疏干排水、井下突水、地下水倒灌密切相关，因此治理的关键是解决上述问题。

治理方法主要包括：矿区水文地质条件研究及防治水技术；井巷注浆及矿井突水治理技术；控制疏干排水强度措施；矿区注浆帷幕截流技术等。

矿区水文地质条件研究及防治水技术: 矿山在勘察、设计、生产过程中，尤其新建矿山，应加强矿山水文地质条件研究，进行水文工程地质勘察，通过综合手段查明水文地质条件。

设计阶段，应进行技术经济比较，科学布置矿山井巷工程，尽量避开水文地质条件复杂或不利的地段，或留设防水矿柱，或弃采部分资源。

井巷注浆及矿井突水治理技术：开拓、生产阶段，坚持有疑必探、先注后掘的原则。

通过含水微弱段，采取长探水孔探水，工作画预注浆，通过已知含水层，根据含水层的赋存条件及特征，采取工作面预注浆，工作面浅孔注浆，直接堵漏注浆等不同的注浆方式进行封堵。

岩溶塌陷发育规律一、岩溶塌陷的分布规律岩溶塌陷主要分布于具备塌陷形成条件且有多种不利要素综合作用的结果，对自然或人为诱塌因素的作用较为敏感的地段。

归纳国内的实践经验，这些地段有：（一）岩溶强烈发育的纯可溶岩分布地带，或沿其与非可溶岩的接触地带。

这些地带中隐伏岩溶形态（漏斗、溶槽等）较发育，且其中多有较土分布；（二）沿可溶岩中的断裂带或主要裂隙交汇破碎带，岩层剧烈转折、破碎的地带；（三）松散盖层较薄县以砂土为主，其底部粘性土层缺失或甚薄（一般不足1—2米）的“天窗”地段；（四）岩溶地下水的主迳流或或岩溶管道上；（五）具有潜水和岩溶水仅层含水层分布地带；（六）岩溶地下水的排泄区；（七）岩溶地下水位在基岩面上下频繁波动的地带，或受排水影响强烈的降落漏斗中心及近侧地段；（八）临近河、湖、塘地表水体的近岸地带；（九）岩溶地下水位埋藏较浅的低洼地带。

二、岩溶塌陷的散布规律在自然条件下，由于诱塌因素的作用强度除地震外一般较弱，塌陷往往是零星单个产生。

对于人为塌陷由于诱塌因素作用一般较强，塌陷往往成群出现。

这些塌陷群在空间是有一定的散布规律，其散布特征主要受控于可溶岩的分布、岩溶发育的均一程度和塌陷的发育程度。

其散布特征可分为三类：（一）岛状散布：在塌陷群中数量最多，其原因一般与可溶岩呈岛状分布有关，如水口山矿区，塌陷主要集中出现于曾家桥、茶子园、侨头、香花坪等地段。

也多与岩溶发育的不均一性有关，如煤炭坝煤矿，塌陷主要集中发育于岩溶较强烈的上泽泉、大成桥泉等地段而呈岛状分布。

此外，还与诱发源的分布有关，如水城水钢供水源地，塌陷主要集中在14个抽水井周围，形成岛状塌陷。

（二）带状散布：其原因主要与可溶岩或岩溶强烈发育带呈条带状分布有关，其中以断裂破碎带、地下河通道带的控制作用最为明显。

（三）面状散布：主要见于岩溶发育较均一、岩溶地下水呈分散网络状分布的地段，常见于岩溶谷地的河、湖近岸地带、岩溶地下水的排泄地带。

三、岩溶塌陷发育的时空动态规律（一）单个岩溶塌陷的发育过程及其动态特征对于绝大多数常见的土层塌陷来说，都具有由岩溶洞隙→土洞→塌陷的发育过程，土洞是塌陷的孕育阶段，也是潜在的塌陷，土层塌陷的动态规律受着土洞发育过程的控制，后者又因土层岩性结构和厚度、岩溶地下水的状态及引起塌陷的作用因素不同而异。