地下工程中水土流失常常诱发地表沉降,严重时甚至诱发地面塌陷,给人民财产和生命安全带来重大危害,但目前关于地下工程中细小颗粒流失诱发地表沉降的发展机制及其主要影响因素的研究并不多。对此,本文针对地下工程渗流过程中细小颗粒流失诱发的地表沉降问题,设计了一套可以改变涌口直径模拟水、砂涌出的可视化试验装置,对土体不同细颗粒含量、土体底部不同涌口直径、土体不同水力比降下细小颗粒流失诱发地表沉降的影响规律及其影响机理进行了研究。取得了如下研究成果:(1)当土体底部涌口为圆形时,因细小颗粒流失而诱发的地表沉降在平面上近似呈圆形,剖面上近似呈二次曲面,沉降形状可用沉降漏斗来表示,沉降范围可用沉降影响半径来代替;(2)当土体厚跨比在一定范围内、细颗粒含量小于某一数值时,地表会发生沉降,大于该数值后,土体会发生溃砂,且溃砂发生的临界细颗粒含量与土体厚跨比初始上升段呈抛物线关系,后保持水平;当土体厚跨比大于某一数值时,砂土中无论细颗粒含量多大,地表均不会发生沉降;当土体厚跨比小于另一数值时,砂土中无论细颗粒含量多小,土体均会发生溃砂;当地表沉降受土体厚跨比和土体细颗粒含量共同作用时,若土体厚跨比不变细颗粒含量为35%时,细颗粒能较好地填满土体粗颗粒骨架间的孔隙,土体处于稳定状态,地表不会发生沉降;(3)当地表发生沉降时,沉降影响半径和沉降中心深度与土体底部涌口直径呈线性关系;当土体水力比降大于临界水力比降时,地表会发生沉降,且沉降影响半径和沉降中心深度会随土体水力比降呈线性变化;当土体水力比降达到破坏水力比降时,土体会瞬间从沉降发展为溃砂;当在超过破坏水力比降后的一定范围内时,随着土体水力比降的增加,细颗粒在渗流力的作用下,会在土体底部涌口上方形成稳定土拱和滤层,阻止颗粒流失,此时地表不会发生沉降;(4)土体溃砂后的沉降范围与沉降曲面的形状破坏角有关,沉降曲面的形状破坏角大致比土体的天然休止角大9°。