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摘要：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。
关键词：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。另一方面，下伏灰岩也会与灰水发生化学反应，加速其岩溶化过程，使岩溶管道、裂隙和联通性增大。第九，水击效应。从发生在我国的两起爆破塌陷来看，引发塌陷的直接原因一方面是爆炸点附近岩溶管道顶板垮塌从而产生水击效应，另一方面是爆炸产生冲击波，使爆炸点附近岩溶管道系统的水（气）压力急剧上升，并沿管道裂隙系统传递，第四系底部土层由于受到岩溶水（气）正压力的冲击，将会破坏，甚至被击穿，在地面产生喷水冒砂现象，随着岩溶水（气）压力的消散，又会在岩溶管道系统中形成负压，这时第四系底部土层发生破坏的地区，土体将被向下的渗流带到岩溶管道中，在地面产生塌陷。
岩溶塌陷防治方法
（一）搬迁避让
在城市地区，以岩溶塌陷危险性评价结果为基础，以低敏感性地类（如公共绿化带用地、广场用地等）代替高敏感性地类（如商业用地、居住用地等）。而对于公路、铁路等交通工程，则采取绕避的方法，避开塌陷地区。此外，整体搬迁也是小城镇防治岩溶塌陷的途径，如广西泗顶矿所在地的泗顶镇即采用搬迁的办法。
（二）减缓岩溶系统水动力因素的变化
科学合理地开采岩溶地下水，是防治岩溶塌陷的有效途径，应当从以下方面设计开采方案：一是不会造成岩溶地下水位快速大幅下降，特别是从基岩面以上快速降到基岩面以下；二是不会造成岩溶水位的骤停骤降，特别是地下水位在基岩面附近上下波动；三是开采出来的地下水不混浊、无泥沙。在矿山等需要大幅疏水的地区，可采用钻孔通气的方法，防治塌陷的产生。在岩溶塌陷危险区，通过加强地表水和输水管线的防渗处理，可以防治渗水导致的塌陷发生。
（三）从增强土体抗塌性能的角度
采用强夯、水泥灌浆等方法，加固第四系土层，提高土层的抗塌性能，达到防治塌陷的目的。当第四系土层较薄时，可以挖除土层，然后从下到上回填砾径逐渐变小的块石，可以防止塌陷的形成。
（四）从加强工程设施抗塌性能的角度
采用桩基础、钢筋混凝土盖板、片伐基础等，可以极大提高建筑物的抗塌性能。此外，对于交通工程，采用桥跨的方式也可以避开塌陷问题。
（作者单位：广西电力工业勘察设计研究院）
参考文献
[1]纪万斌等.塌陷与国民经济发展[M].地震出版社,1998.
[2]贺国强,王滨,杜汶霖.中国北方岩溶塌陷[M].地质出版社,2005.
关键词：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。另一方面，下伏灰岩也会与灰水发生化学反应，加速其岩溶化过程，使岩溶管道、裂隙和联通性增大。第九，水击效应。从发生在我国的两起爆破塌陷来看，引发塌陷的直接原因一方面是爆炸点附近岩溶管道顶板垮塌从而产生水击效应，另一方面是爆炸产生冲击波，使爆炸点附近岩溶管道系统的水（气）压力急剧上升，并沿管道裂隙系统传递，第四系底部土层由于受到岩溶水（气）正压力的冲击，将会破坏，甚至被击穿，在地面产生喷水冒砂现象，随着岩溶水（气）压力的消散，又会在岩溶管道系统中形成负压，这时第四系底部土层发生破坏的地区，土体将被向下的渗流带到岩溶管道中，在地面产生塌陷。
岩溶塌陷防治方法
（一）搬迁避让
在城市地区，以岩溶塌陷危险性评价结果为基础，以低敏感性地类（如公共绿化带用地、广场用地等）代替高敏感性地类（如商业用地、居住用地等）。而对于公路、铁路等交通工程，则采取绕避的方法，避开塌陷地区。此外，整体搬迁也是小城镇防治岩溶塌陷的途径，如广西泗顶矿所在地的泗顶镇即采用搬迁的办法。
（二）减缓岩溶系统水动力因素的变化
科学合理地开采岩溶地下水，是防治岩溶塌陷的有效途径，应当从以下方面设计开采方案：一是不会造成岩溶地下水位快速大幅下降，特别是从基岩面以上快速降到基岩面以下；二是不会造成岩溶水位的骤停骤降，特别是地下水位在基岩面附近上下波动；三是开采出来的地下水不混浊、无泥沙。在矿山等需要大幅疏水的地区，可采用钻孔通气的方法，防治塌陷的产生。在岩溶塌陷危险区，通过加强地表水和输水管线的防渗处理，可以防治渗水导致的塌陷发生。
（三）从增强土体抗塌性能的角度
采用强夯、水泥灌浆等方法，加固第四系土层，提高土层的抗塌性能，达到防治塌陷的目的。当第四系土层较薄时，可以挖除土层，然后从下到上回填砾径逐渐变小的块石，可以防止塌陷的形成。
（四）从加强工程设施抗塌性能的角度
采用桩基础、钢筋混凝土盖板、片伐基础等，可以极大提高建筑物的抗塌性能。此外，对于交通工程，采用桥跨的方式也可以避开塌陷问题。
（作者单位：广西电力工业勘察设计研究院）
参考文献
[1]纪万斌等.塌陷与国民经济发展[M].地震出版社,1998.
[2]贺国强,王滨,杜汶霖.中国北方岩溶塌陷[M].地质出版社,2005.