近年来，我国城市道路中发生了多起地面塌陷安全事故，该事故具有突发性、隐蔽性的特点。地陷会吞噬来往的人员和车辆，同时还会影响上部结构的安全，造成人员的伤亡和财产的损失。这已引起社会各界的广泛关注。本文以城市土质地层为研究背景，综合运用相似理论、伯努利原理、ANSYS有限元等理论和方法，研究了城市道路下伏空洞与管线渗漏侵蚀之间的关系，了解渗流水的流量、管线断裂间距、冲蚀时间等因素与地下空洞发展扩张的几何形状、尺寸之间的关系，并且探讨了道路塌陷的力学机理和影响因素的作用规律，为以后防治此类灾害提供理论基础和依据。主要进行了以下工作：首先，通过物理相似试验，使用半结构模型的试验方法，在流量约为230ml/s的情况下，分别研究了排水管线和给水管线在断裂之后流水侵蚀路基致地下空洞的规律。认为排水管线一般会在地下形成一个较扁平的椭球形空洞，其侵蚀速度最快的时候有近1.7m/h；另一方面，给水管线断裂之后由于巨大的压力，往往会出现大面积地表积水的现象。之后，为了解地面塌陷的力学机理，结合ANSYS有限元技术，分析了地面塌陷时其地表的沉降量、应力和塑性区分布的情况。主要结论如下：在其他因素不变的情况下，随着地下空洞的长度的增加，地表的沉降量增加，地表形成的沉陷漏斗也越深，最终在某一长度的时候发生的整体的塌陷；在数值模拟中，地下空洞埋深为3m、长度约为15m时出现整体塌陷；本文还认为地面塌陷的主要破坏形式为剪切破坏，整体会呈现一个圆柱形剪切破坏塌陷面；城市道路塌陷前的征兆表现为地表的位移迅速的发展和地表裂缝产生。再后，运用数值模拟和正交试验的方法，在已知地下空洞（3m埋深）在某一临界跨度时会发生整体地面塌陷的情况下，研究了各主要影响因数的对该临界埋深的影响。主要结论：影响城市道路塌陷临界长度的因素中，折减系数的影响最大，其次为宽长比，最后为高长比；在短边长度一定的时候，可以认为越是扁平狭长的地下空洞越是容易出现地面塌陷。最后，对比了有硬化层和无硬化层地层条件地面塌陷的情况，得出的主要结论：硬化层的作用在于提高了整个地层的刚度，使得整个路面结构在不利荷载条件下更加的平整，行车过程中体验更加舒适，但是同时也增加了土层的承受的荷载值，因此路基在下伏空洞的情况更容易被压坏土基，在事实上更容易导致地面塌陷的发生。