摘 要 地面塌陷地质灾害多发育人类工程活动较为强烈的地区，常为集群式发育，因其突发性，对塌陷区内居民、建筑等危害性大。本文根据塌陷区已有塌坑及勘查发现的土洞，对其形成机制及破坏模式进行分析研究。
關键词 地面塌陷;土洞;形成机制;破坏模式
为了确保灾害区内居民生产生活安全，促进社会的稳定和发展，对灾害区采取相关勘查工作，结合相关资料，分析地面塌陷地质灾害的形成机制及破坏模式，为地面塌陷地质灾害的防治工作提供依据。
1 地质条件
1.1 地形地貌
根据地形、构造、内外动力作用，将地面塌陷地质灾害勘查区地貌类型分为侵蚀堆积平原地貌和微丘地貌两种类型。
（1）侵蚀堆积平原地貌
分布于勘查区北东部，主要表现为河流阶地地形，属沅水一级堆积阶地，高出现代河床7～13m，由全新统粉质黏土、砂、砾石组成，前缘多呈陡坎状，阶面近似水平，略向河床倾斜，堆积作用强烈，以农田、耕地为主。
（2）微丘地貌
分布于勘查区南西部，微丘地貌主要表现为河流阶地地形，属沅水二级堆积阶地，由第四系中更新统网纹状粉质黏土及砂、砾石组成，阶面高出现代河床15～35m。
1.2 地层岩性
据区域地质资料及钻探成果，区内主要地层为第四系全新统（Q4）、第四系中更新统（Q2b）及青白口系多益塘组（Qb2d）。
第四系全新统岩性主要为耕植土、粉质黏土及砂层，厚度约为2.2～8.6m。
第四系中更新统岩性主要为粉质黏土及砂砾石，夹高岭土，厚度一般为4.9～10.1m，土洞均位于该层。
青白口系多益塘组岩性主要为板岩，夹变质石英砂岩[1]。
1.3 水文地质条件
区内地下水按其赋存条件、水力性质及特征划分为松散堆积层孔隙潜水和孔隙承压水。
（1）松散堆积层孔隙潜水
主要分布于勘查区北东部，赋存于第四系全新统中砂或粗砂层中。埋深一般1.0～8.6m，地下水类型为孔隙潜水，为当地居民饮用水源，民井单位涌水量一般为100～140m3/d·m，含水量丰富，地下水补给来源为大气降水及周边地表水，与向阳河水呈互补关系。水质类型为HCO3—Ca·Mg，地下水pH6.6～7.5， 矿化度0.17～0.49g/l，总硬度5.0～8.0德度。
（2）孔隙承压水
分布于勘查区南西部，该层赋存于第四系中更新统下部砂砾石层中，其顶部为粉质黏土，厚度一般为4.0～8.5m，为隔水顶板，下部青白口系多益塘组板岩为隔水层底板，地下水类型为孔隙承压水。地下水位埋深一般4.8～13.1m，含水量较为丰富，以径流、越流形式向下游河床排泄。水质类型为HCO3—Ca·Mg，地下水pH5.5～6.7，矿化度0.15～0.47 g/l， 总硬度4.2～7.4德度。
2 形成机制分析
根据钻孔揭露，土洞分布于细砂层下部与砾砂层之间，地下水赋存于土洞中部。在降雨或人为抽排水等影响下，向阳河水位呈季节性变化，升降较为明显。因河水与当地地下水水力联系紧密，造成地下水水位升降变化，影响处于其水位波动范围内的细砂或粉砂层。在地下水水位下降时，水力梯度也随之增大，动水压力增强，当水力梯度达到一定值时，渗透压力对细砂、粉砂及土颗粒的作用大于颗粒之间自身黏聚力与摩擦力，细小颗粒被渗流带动迁移，受水体压力及冲刷等作用下，沿地下水形成的通道冲蚀搬运流失，形成地下松散层或土洞。在潜蚀、冲刷及掏空等作用下，土洞不断向上扩展，当上部覆盖土层厚度较小或是受降雨、人工加载、车辆震动等因素作用下，其自身承载力不足抵抗下塌力而产生下陷，形成地面裂缝或塌坑[2]。
现从地下水、地层岩性、降雨、荷载及振动四个方面对地面塌陷影响进行分析：
2.1 地下水
当地下水水位在基岩面，对土层或砂层进行冲刷、潜蚀等作用时，不会造成地下土洞，不会发生地面塌陷。
区内向阳河水位在降雨及人为抽排等综合作用下，地下水在粉砂或细砂层与粉质黏土层接触面强烈波动，产生的动水力作用相当于动荷载，长时间的作用于动荷载之下的地层容易受到破坏，且上升时动水力对其进行扰动，下降时将扰动的细颗粒带走，形成扰动与潜蚀的反复交互作用，造成地下空洞。随着水位降深的增大，水力坡度增大，相应地下水的渗流场增强，潜蚀作用亦更为强烈，对土洞内细颗粒冲刷带走的作用速度加快，致塌力相应增加，造成地面塌陷。
2.2 地层岩性
区内覆盖层属二元结构，多为砂性土或粉砂、细砂，部分地区含白色高岭土，遇水易膨胀，抗塌能力减弱;覆盖层厚度相对较小，在地下水频繁升降的情况下，易产生多种化学效应，从而产生土洞和塌陷。
2.3 降雨
主要为雨水或地表水的渗透作用。水体入渗后引起土体基质吸力减小和非饱和土渗透性增大，并在主要地下水位以上出现上层滞水，造成土体强度的降低，对土体的稳定性和地下水渗流场产生影响。区内覆盖层多含白色高岭土，在雨水入渗作用下膨胀软化，致塌作用强烈。
2.4 荷载及振动
区内人类工程活动强烈，表现为筑房修路。建筑房屋多为二层砖砌，对覆盖层直接施加较大的荷载力，造成其结构失稳，从而产生塌陷;区内修建毓崔公路，为连接毓德铺镇与崔家桥镇的主要交通通道，且常长高速经过该区，车辆往来密集，对地面造成振动作用，在一定程度上会诱发土洞塌陷的发生[3]。
3 破坏模式分析
区内地层存在厚度约为1～3m的松散层或空洞，其上部覆盖层在自身重力及外部加载等作用下，突然下陷，形成坑洞。因土洞出现位置及规模受地下水水流方向及流量影响，塌陷坑洞多呈椭圆形或近圆形。上部覆盖层较厚或荷载较小时，基础压力与沉降下陷的关系近乎直线变化，随着荷载增大，并达到一定数值时，上层土体沿土洞形成的倾斜方向下陷，造成地面塌坑。
参考文献
[1] 王建庆.覆盖型岩溶区土洞塌陷机制及其稳定性研究[D].桂林：桂林理工大学，2014.
[2] 刘之葵，梁金城，周健红，等.岩溶区土洞发育机制的研究[J].工程地质学报，2004，（1）：45-49.
[3] 王建秀，杨立中，刘丹，等.覆盖型无充填溶洞薄顶板塌陷稳定性研究[J].中国岩溶，2000，（1）：65-72.
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