一 : 岩溶塌陷：岩溶塌陷- 简介，岩溶塌陷-产生原因

岩溶塌陷（karst breakdown survey）是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。

岩溶塌陷_岩溶塌陷 -简单介绍

岩溶地面塌陷是指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，其结果多形成圆锥形塌陷坑。

岩溶地面塌陷是地面变形破坏的主要类型，多发生于碳酸盐岩、钙质碎屑岩和盐岩等可溶性岩石分布地区。激发塌陷活动的直接诱因除降雨、洪水、干旱、地震等自然因素外，往往与抽水、排水、蓄水和其他工程活动等人为因素密切相关，而后者往往规模大、突发性强、危害也就大。岩溶地面塌陷发现于碳酸盐岩分布区，其形成受到环境和人类活动的双重影响。

岩溶塌陷_岩溶塌陷 -产生原因

可溶岩及岩溶发育程度

湖南益阳发生的岩溶塌陷灾害

可溶岩是由岩溶地面塌陷形成的物质基础，而岩溶洞穴的存在则为地面塌陷提供了必要的空间条件。塌陷主要发生在覆盖型岩溶和裸露型岩溶分布区，部分发育在埋藏型岩溶分布区。溶穴的发育和分布受岩溶发育条件的制约，一般主要沿构造断裂破碎带、褶皱轴部张裂隙发育带、质纯层厚的可溶岩分布地段、与非可溶岩接触地带分布。岩溶的发育程度和岩溶洞穴的开启程度，是决定岩溶地面塌陷的直接因素，可溶岩洞穴和裂隙一方面造成岩体结构的不完整，形成局部的不稳定；另一方面为容纳陷落物质和地下水的强烈运动提供了充分的空间条件。一般情况下，岩溶越发育，溶穴的开启性越好，洞穴的规模越大，则岩溶地面塌陷也越严重。

覆盖层厚度、结构和性质

松散破碎的盖层是塌陷体的主要组成部分，由基岩构造成的塌陷体在重力作用下沿溶洞、管道顶板陷落而成的塌陷为基岩塌陷。塌陷体物质主要为第四系松散沉积物所形成的塌陷叫土层塌陷。

地下水运动

地下水运动是塌陷产生的主要动力条件。地下水的流动及其水动力条件的改变是岩溶塌陷形成的最重要动力因素，地下水径流集中和强烈的地带，最易产生塌陷，这些地带有：

（1）岩溶地下水的主径流带；
（2）岩溶地下水的（集中）排泄带；
（3）地下水位埋藏浅、变幅大的地带（地段）；
（4）地下水位在基岩面上下频繁波动的地段；
（5）双层（上为孔隙、下为岩溶）含水介质分布的地段，或地下水位急剧变化的地段；
（6）地下水与地表水转移密切的地段。

地下水位急剧变化带是塌陷产生的敏感区，水动力条件的改变是产生塌陷的主要触发因素。水动力条件发生急剧变化的原因主要有降雨、水库蓄水、井下充水、灌溉渗漏、严重干旱、矿井排水、强烈抽水等。

此外，地震、附加荷载、人为排放的酸碱废液对可溶岩的强烈溶蚀等均可诱发岩溶地面塌陷。

岩溶塌陷_岩溶塌陷 -调查方法及调查内容

湖南益阳发生的岩溶塌陷灾害

区域环境地质调查中对岩溶塌陷的调查内容主要有：

1、地貌成因类型与形态、可溶岩层岩性与岩溶发育特征、上覆第四系松散覆盖层的厚度、结构与工程地质特征、岩溶地下水类型、水文地质结构和岩溶水的补径排条件及其动态变化特征；

2、岩溶塌陷特征调查，包括分布与规模、形态特征、发育强度与频度、发育过程与发育阶段、塌陷的伴生现象、上覆土层中土洞的发育与分布等；

3、岩溶塌陷成因调查，包括自然动力因素与人类工程经济活动对岩溶塌陷发生与发展的影响、确定主要成因与类型；

4、岩溶塌陷危害调查和防治现状及效果调查。

岩溶塌陷_岩溶塌陷 -灾情评估

岩溶塌陷对周围建筑产生的影响

岩溶塌陷等级划分岩溶塌陷应查明：塌陷的位置、范围及面积；塌陷量；塌陷区的环境水文地质条件；塌陷原因以及发展趋势。依据塌陷面积进行等级划分。

岩溶塌陷灾变等级划分表

种类指标特大型大型中型小型岩溶塌陷岩溶塌陷面积（km）>2020~1010~1.0<1.0采空塌陷面积（km）>55~1.01.0~0.1<0.1

（据张梁等著《地质灾害灾情评估理论与实践》1998，P28）

岩溶塌陷_岩溶塌陷 -灾情预测

灾情预测步骤

岩溶塌陷

1、查明研究区的地质、水文地质条件。
2、调查已有塌陷点的塌陷特征、分布规律及形成条件（环境及触发因素），确定出现塌陷的综合判断指标。
3、考虑塌陷发展趋势和对环境的影响程度，对研究区进行塌陷预测分区，提出地表各种重要设施的保护方案和预防措施。

容易产生岩溶塌陷的地段

1、浅部岩溶发育强烈，可溶岩顶板起伏较大，并有洞口和裂口，洞穴无充填物或充填物少，且充填物多为砂、碎石、粉质粘土的地段。
2、采排地下水点附近或地下水位降落漏斗范围中心（特别是地下水的主要补给径流方向上）地段。
3、构造断裂带（特别是新构造断裂带）背、向斜轴部，可溶岩与非可溶岩的接触部位。
4、溶蚀洼地、积水低地和池塘、冲沟地段。
5、第四系土层为砂、粉质粘土，且厚度小于10m地段。
6、河床及其两侧附近。

预测考虑的影响因子

1、排水量（Q）
2、水位降低值（S）
3、盖层物理、力学性质的指标（ηi）
4、盖层厚度（M）
5、岩溶发育程度的指标（K）
6、表征构造破坏程度的参数（G）
7、预测扩展半径时要考虑时间
8、预测时间、强度时，要考虑到抽水中心的距离

地面塌陷在时间上具有突发性，空间上具有隐蔽性。可用于岩溶地面塌陷的探测方法和仪器有地质雷达（探溶洞）、浅层地震、电磁波、声波透视（CT）等。用GIS技术中的空间数据管理、分析处理和建模技术对潜在塌陷危险性进行预测，效果良好。中国岩溶塌陷灾情评估的方法，主要采用经验公式法、多元统计分析法，也可根据岩溶类型、岩溶发育程度、覆盖层厚度和覆盖层结构，进行岩溶塌陷活动程度判定。

岩溶塌陷_岩溶塌陷 -防治措施

一般来说，岩溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。

控水措施

岩溶塌陷

1、清理疏通河道，加速泄流，减少渗漏；
2、对漏水的河、库、塘铺底防漏或人工改道；
3、严重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填实；
4、规划地下水开采层位、开采强度、开采时间，合理开采地下水，加强动态监测。

工程加固措施

1、清除填堵法：用于相对较浅的塌坑、土洞；
2、跨越法：用于较深大的塌坑、土洞；
3、强夯法：用于消除土体厚度小，地形平坦的土洞；
4、钻孔充气法：设置通风调压装置，破坏岩溶封闭条件，减小冲爆塌陷发生的机会；
5、灌注填充法：用于埋深较深的溶洞；
6、深基础法：用于深度较大，不易跨越的土洞，常用桩基工程；
7、旋喷加固法：浅部用旋喷桩形成一“硬壳层”，（厚10～20m就可以），其上再设筏板基础。

非工程性的防治措施

1.开展岩溶地面塌陷的风险评价；
2.开展岩溶地面塌陷的试验研究，找出临界条件；
3.增强防灾意见，建立防灾体系。

岩镕塌陷的防治尽管难度较大，但只要因地制宜地采取综合的措施，岩溶塌陷灾害是完全可以防治的。

岩溶塌陷_岩溶塌陷 -灾害事件

2012年5月10日，广西柳州市柳南区帽合村一房屋底部塌陷出深坑，部分墙体垮塌。当日，广西柳州市柳南区南环街道办事处帽合村发生严重地质灾害，地面塌陷受灾面积约4万平方米，已有多栋房屋倒塌，未造成人员伤亡。当地已将1700多人转移到安全地带。

2012年5月11日，柳州岩溶地面塌陷区周边仍有下陷现象，有的塌坑和裂缝比5月10日有所扩大，在塌陷核心区以外也出现了塌坑。

二 : 浅谈岩溶地区地面塌陷及处理

浅谈岩溶地区地面塌陷及处理

广西××××××公司 ×××

摘要:结合岩溶地区实例，对在岩溶地区地面塌陷及处理，提出一些建议及措施。［www.61k.com） 关键词：岩溶地区 地面塌陷 处理

岩溶地区地面塌陷是一种较为常见的不良地质现象。引起塌陷的原因往往是由于岩溶地区地下普遍存在土洞，土洞埋藏浅、分布密、发育快，顶部土体强度低，它们对建筑物的稳定性影响很大，不同程度地威胁着建筑物的安全和正常使用。本文通过对兴业县城区周边地面塌陷及处理情况的分析，总结了岩溶地区地面塌陷的类型、特征，为岩溶地区勘察和地面塌陷的处理提供一些借鉴。 1 工程实例

兴业县地处广西东南部，北回归线以南，四周为低矮丘陵环绕，而城区位于岩溶盆地中部。兴业县城区及周边为地面塌陷多发区，较多场地在地质勘探时发现较大土洞，而城区周边多处出现地面塌陷现象，甚至发生了多次因地面塌陷引起建筑物拉裂而造成的纠纷案件。如兴业县政府前面广场、中石油兴业油库、兴业县交通局新址、兴业县高中等场地，在勘探及建设时发现了直径8～15m土洞；又如兴业县环江村、庞村就出现了大面积下沉塌陷，造成了几十户居民房屋拉裂案例。

为了查明兴业县城区及周边地面塌陷原因，我院在地面调查的基础上，整理归纳十多年来的地质勘探资料进行分析，发现兴业县城区及周边形成地面塌陷多发区主要是由于其特定岩溶地质条件和大量抽取地下岩溶水造成的。兴业县城区上覆土层主要为冲洪积黏性土、粉土、砂土层，土层强度普遍较低，下伏基岩主要为石灰岩，而基岩埋藏相对较浅为8～15m为主，浅部岩溶洞隙中等发育，遇洞率在30%～60%间，溶洞顶板较薄且破碎较多，易崩塌；地下岩溶水丰富，出水量为20～100立方左右。据查，兴业县大部分单位及居民饮用水均为抽采的地下岩溶水，如兴业县高中、兴业县医院、兴业县多家水泥厂等均打有水井抽取地下岩溶水，抽水量均在20～80立方左右。经过长期采取地下水，溶洞顶板附加应力增加而崩塌，上覆土层不断被潜（冲）蚀流失形成土洞，土洞顶板失稳引起了地面塌陷。

2 地面塌陷成因分析

岩溶地区地面塌陷情况是一种非常普遍的现象，根据塌陷的形成机理，一般分为3种，分别为：岩溶地区上覆土层的塌陷、岩溶溶洞顶板塌陷及上覆土层 1

岩溶塌陷 浅谈岩溶地区地面塌陷及处理

和下伏基岩溶洞顶板同时塌陷。(www.61k.com]而岩溶基岩溶洞顶板塌陷多为早期形成，而上覆土层塌陷多为近期形成，而同时塌陷主要发生在岩溶洞隙埋藏浅的地段。通过对上述案例分析，形成地面塌陷的直接原因是先期岩溶顶板塌陷、上覆土体流失形成土洞后，上覆土体塌陷，而其根本原因是大量抽取地下水造成。由于土洞形成受地层岩性、水文地质、岩溶发育、地表排水以及人为改变地下水动力条件等诸多因素的影响，又决定了土洞和地面塌陷的不均性。下面通过对岩溶塌陷区的地层岩性、地质构造、水文地质情况的综合分析，探讨岩溶地区地面塌陷的成因条件：

（1）地层岩性

土洞是指埋藏在岩溶地区可溶性岩层的上覆土层内的空洞。当上覆有适宜被冲蚀的土体，其下有排泄、储存冲蚀物的通道和空间，地表水向下渗透或地下水位在岩土交界处附近作频繁升降运动时，由于水对土层的潜蚀作用，产生土洞和塌陷。而上述地区为岩溶地区，下伏基岩为可溶性较好的石灰岩，岩溶洞隙发育，地下水丰富，而上覆土层为冲洪积层，易被潜蚀，均具备了形成地面土洞和塌陷的地层条件。

（2）地质构造

场地石灰岩节理裂隙发育,特别是上部岩石较破碎；岩层较倾斜,倾角30o～50o，所以岩溶洞隙较一般地区发育。

（3）水文地质

兴业县城区及周边，以前有两条小河交叉通过，所以上覆土层多为冲洪积黏性土、粉土、砂土层， 特别是岩层面多为粉土、软至流塑淤泥质土和砂土，富水性较强，水位埋深1.50-2.50m，水量较丰富，局部地下水流通性较强。地下水具有较好补给来源，除大气降雨渗入补给外，尚有原旧河床及区域水体侧向补给，补给量的大小取决于地表岩性，砂性土补给条件优于粘性土。地下水的水位变化与降雨强度基本一致，丰水季节水位上升，枯水季节水位下降。所以场地具备了地表水下渗，地下水流动的途径。而城区及周边大量打井抽取地下水，造成了地下水位的反复变化，形成了对上部土体不断潜蚀的地下水条件。

综上所述，场地具备了可溶性岩层、具有溶解能力和足够流动的水、具有地表水下渗和地下水流动的途径、上覆土体强度较低易于潜蚀等形成溶洞和土洞的条件，所以该区域易产生土洞和地面塌陷不良地质作用。

3 岩溶地区岩洞塌陷的稳定性分析

岩溶地区地面的稳定性评价实际上可以归结为岩溶顶板的稳定性评价，影响顶板稳定性的主要因素有：①顶板埋藏深度及厚度；②顶板的完整性；③溶洞大 2

岩溶塌陷 浅谈岩溶地区地面塌陷及处理

小及充填情况。（www.61k.com］当场地存在有浅层洞体或溶洞群洞径大、洞内无充填或半充填、顶板较薄或较破碎、上覆土体较软弱等条件之一时，可判定为不稳定地基。该城区大部分岩溶地层节理裂隙发育，土洞、溶洞极其发育，溶洞顶板薄，规模大，地下水交替活动强烈，在自然条件下就有可能产生塌陷，加上大量抽取地下水和地面的工程建设，可能诱发并加剧岩溶塌陷，从而导致地面塌陷，从而引起地表建筑物及相邻建筑物开裂，危险性较大。如兴业县某局住宅楼，经勘察查明，场地上覆土层厚度为13m左右，但多为砂土及软弱土层，且下伏基岩为石灰岩，岩溶洞隙发育，顶板较薄，我院判定场地具备了产生土洞和塌陷条件，属于不稳定地基，不能采用天然地基土层作为持力层。但设计方却认为采用筏式基础后，可采用天然地基土层作为持力层。该住宅楼建成使用七年后，地基出现了塌陷，造成了建筑物整体倾斜。所以岩溶地区勘察时，应做好过细的岩溶稳定性调查工作，正确评价其稳定性，为地基与基础的设计提供准确的地质依据。

4 处理措施

从前面的分析可以看出，岩溶地区地面塌陷的发生与地质构造、地层岩性以及地表及地下水的作用存在着密不可分的因果关系。在制定处理措施工前，应在认真地面调查的基础上，进行有针对性的钻探及物探工作。然后根据勘查结果，制定可行的处理措施。如下为我院十多年来对地面塌陷处理较成功的处理措施：

（1）对于地表水作用下形成的土洞塌陷其形成往往与人类活动有关，在认真查明原因后，首先对地表水采取必要的截、堵措施，由于地表水冲蚀形成的土洞及塌陷一般较浅，可通过小型助探设备查明塌陷的影响范围后．将地表塌陷范围进行地表水隔离，然后在塌陷范围内采用机械进行开挖，开挖后对基坑底部进行检查，确定达到设计深度和范围后先采用毛石回填约0.5m，然后再采用碎石类回填．回填厚度0.5m，上部采用黏性土回填，并进行夯实。

（2）对于地下水形成的土洞，应根据勘查资料查明土洞埋藏情况，然后再进行分类处理：

①对于浅埋土洞，洞体浅，其底部往往有松软土，当地下水位较高时采取全部清除回填的办法往往较困难，建议先采用挖掘机进行开挖，尽量挖除塌陷松软土，然后采用毛石挤压底部余泥，再采用水泥砂浆回灌厚度1.00m，目的是一方面利用水泥砂浆充填毛石空隙，二是在毛石上部形成一个1.00m封闭层。然后用黏性土回填。

②对于上覆土层较厚的深埋土洞，建议采用钻机打直径130mm大的钻孔，利用钻孔直接进行灌注水泥砂浆或细石混凝土，然后在塌陷范围内采用压力灌浆法灌注水泥浆和水玻璃进行处理。其方法为：在塌陷区布钻注浆孔，孔距2.00m，孔径75mm，采用花管法进行注浆，浆液采用水灰比0.5～0.8的水泥浆，并添加 3

岩溶塌陷 浅谈岩溶地区地面塌陷及处理

水玻璃，灌浆压力考虑在1～2MPa左右，隔孔、自上到下进行灌注。[www.61k.com)在灌浆过程中注意观察冒浆情况，如出现大量地面冒浆，应暂停注浆，然后根据冒浆情况调整控制灌浆压力及灌浆速率，并多次重复进行注浆，终止注浆条件为终孔注浆压力为2MPa并保持10分钟。

同时对于经过处理的岩溶塌陷区在条件允许的情况下还可以通过考虑在设计时采用梁、板等跨越结构处理，加强上部结构刚度，提高基底标高，减小基础对洞上部上层的附加压力。

5 质量检测

经处理后的岩溶塌陷区，不进行建设建筑物或路基的，可不进行检测，但如需作为建筑物或路基的建设场地的，应进行检测，检验其处理效果。然后根据检测结果，结合设计要求进行综合分析评定，确定稳定性满足设计要求后才能进行建设。检验方法有：一是采用钻探取芯检验；二是进行物探检测；三是采用载荷试验进行检测。采用钻探取芯和载荷试验是较为常用的方法。

6 效果评价

（1）对于地表水作用下形成的土洞塌陷，由于处理措施的直观性，在对地表水进行有效截堵措施后，经开挖和回填夯实塌陷处理效果最为明显，塌陷隐患已彻底消除。但处理时要注意两点，一是地表水的截堵应该与疏排相结合，防止塌陷区再次积水；二是处理前对塌陷范围必须做详细调查，确定准确的塌陷影响区，以免开挖和处理范围不够导致二次塌陷产生。

（2）对于由地下水形成的土洞塌陷，由于隐伏洞穴的结构和形成过程的复杂性，采用回填和压力灌浆措施能够保证防止塌陷程度和塌陷范围的发展，但仍需要对处理地段进行观测。同时，建议在通过塌陷处理区的设计上采用梁、板等跨越通过。总体上看，经过对在勘测过程中出现的不同的塌陷类型进行分析并采取不同的处理措施进行处理后，在此段范围内的岩溶塌陷已基本得到了控制，经过现场沉降观测，处理效果达到预期目的。

7 结论

在岩溶地区如何查明及解决好地面塌陷，一直是工程地质勘察、设计及施工需要解决的问题。

（1）在岩溶地区进行工程地质勘察时，首先应对区域地质有深入的了解，了解岩溶的成因及发育过程，分析区域构造的演变过程。

（2）应充分重视野外地质调绘，地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质现象，尤其对地质构造控制的负地形及地形低处等微地貌变化点做重点调绘。辅助以针对性的钻探及物探，查明包括断层构造、节理构造等的规模。

（3）岩溶地区地面塌陷中地表水及地下水起着重要的作用，因此，需要根 4

岩溶塌陷 浅谈岩溶地区地面塌陷及处理

据岩溶地区地下水赋存的条件及地下水的类型与特征，在详细的水文地质测绘的基础上，采用综合勘探手段，查明水文地质情况，地下水的类型、分布规律，地表水及泉水出露位置、高程、流量，应充分考虑到构造、岩性、地形等条件对地下水的补给、排泄、储存的控制作用，综合分析地表水及地下水对场地岩溶发育的影响。（www.61k.com］这是查明岩溶发育和地面塌陷及其对勘察、设计及施工的影响的关键问题。

（4）土洞塌陷虽然具有不均匀性和突发性，但只要认真分析，还是有其特定的规律可寻。一般土洞塌陷的发育地点都有以下几个特点：①上覆土层较薄，强度较低，地表水下渗条件较好：②下部基岩为可溶性石灰岩，浅部岩溶洞隙发育；③基岩面起伏变化大，岩面上覆土体强度较底；④地表人为活动，主要是人工降水频繁，大量抽取地下水，形成降水漏斗。

（5）不同成因类型造成的地面塌陷要认真调查分析造成塌陷的原因及塌陷形成的不同状态，分别采取适当的处理措施：①对于地表水形成的土洞，其形成往往与人类活动有关，此类塌陷要认真查找原因对地表水采取必要的截、堵措施，由于地表水冲蚀形成的土洞及塌陷一般较浅，因此可采用开挖后回填进行处理。②地下水形成的浅埋土洞，洞体浅，其底部往往有松软土，当地下水位较高时，其厚度可能较大全部清除困难，可在余土上抛石夯实，再采用水泥砂浆回灌厚度1.00m，目的是一方面利用水泥砂浆充填毛石空隙，二是在毛石上部形成一个1.00m封闭层，避免形成二次塌陷；对于上覆土层较厚的深埋土洞，采用钻机打直径130mm大的钻孔直接进行灌注水泥砂浆或细石混凝土，然后塌陷范围内直接采用压力灌浆法，同时考虑上部采用梁、板跨越。

参 考 文 献

[1] 《工程地质手册（第四版）》. 北京 中国建筑工业出版社,2007年

[2] 江正荣.地基与基础施工手册.北京：中国建筑工业出版社，1997年 7月.

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三 : 浅谈岩溶地区地面塌陷及处理

浅谈岩溶地区地面塌陷及处理

广西××××××公司 ×××

摘要:结合岩溶地区实例，对在岩溶地区地面塌陷及处理，提出一些建议及措施。 关键词：岩溶地区 地面塌陷 处理

岩溶地区地面塌陷是一种较为常见的不良地质现象。引起塌陷的原因往往是由于岩溶地区地下普遍存在土洞，土洞埋藏浅、分布密、发育快，顶部土体强度低，它们对建筑物的稳定性影响很大，不同程度地威胁着建筑物的安全和正常使用。本文通过对兴业县城区周边地面塌陷及处理情况的分析，总结了岩溶地区地面塌陷的类型、特征，为岩溶地区勘察和地面塌陷的处理提供一些借鉴。 1 工程实例

兴业县地处广西东南部，北回归线以南，四周为低矮丘陵环绕，而城区位于岩溶盆地中部。兴业县城区及周边为地面塌陷多发区，较多场地在地质勘探时发现较大土洞，而城区周边多处出现地面塌陷现象，甚至发生了多次因地面塌陷引起建筑物拉裂而造成的纠纷案件。如兴业县政府前面广场、中石油兴业油库、兴业县交通局新址、兴业县高中等场地，在勘探及建设时发现了直径8～15m土洞；又如兴业县环江村、庞村就出现了大面积下沉塌陷，造成了几十户居民房屋拉裂案例。

为了查明兴业县城区及周边地面塌陷原因，我院在地面调查的基础上，整理归纳十多年来的地质勘探资料进行分析，发现兴业县城区及周边形成地面塌陷多发区主要是由于其特定岩溶地质条件和大量抽取地下岩溶水造成的。兴业县城区上覆土层主要为冲洪积黏性土、粉土、砂土层，土层强度普遍较低，下伏基岩主要为石灰岩，而基岩埋藏相对较浅为8～15m为主，浅部岩溶洞隙中等发育，遇洞率在30%～60%间，溶洞顶板较薄且破碎较多，易崩塌；地下岩溶水丰富，出水量为20～100立方左右。据查，兴业县大部分单位及居民饮用水均为抽采的地下岩溶水，如兴业县高中、兴业县医院、兴业县多家水泥厂等均打有水井抽取地下岩溶水，抽水量均在20～80立方左右。经过长期采取地下水，溶洞顶板附加应力增加而崩塌，上覆土层不断被潜（冲）蚀流失形成土洞，土洞顶板失稳引起了地面塌陷。

2 地面塌陷成因分析

岩溶地区地面塌陷情况是一种非常普遍的现象，根据塌陷的形成机理，一般分为3种，分别为：岩溶地区上覆土层的塌陷、岩溶溶洞顶板塌陷及上覆土层 1

和下伏基岩溶洞顶板同时塌陷。而岩溶基岩溶洞顶板塌陷多为早期形成，而上覆土层塌陷多为近期形成，而同时塌陷主要发生在岩溶洞隙埋藏浅的地段。通过对上述案例分析，形成地面塌陷的直接原因是先期岩溶顶板塌陷、上覆土体流失形成土洞后，上覆土体塌陷，而其根本原因是大量抽取地下水造成。由于土洞形成受地层岩性、水文地质、岩溶发育、地表排水以及人为改变地下水动力条件等诸多因素的影响，又决定了土洞和地面塌陷的不均性。下面通过对岩溶塌陷区的地层岩性、地质构造、水文地质情况的综合分析，探讨岩溶地区地面塌陷的成因条件：

（1）地层岩性

土洞是指埋藏在岩溶地区可溶性岩层的上覆土层内的空洞。当上覆有适宜被冲蚀的土体，其下有排泄、储存冲蚀物的通道和空间，地表水向下渗透或地下水位在岩土交界处附近作频繁升降运动时，由于水对土层的潜蚀作用，产生土洞和塌陷。而上述地区为岩溶地区，下伏基岩为可溶性较好的石灰岩，岩溶洞隙发育，地下水丰富，而上覆土层为冲洪积层，易被潜蚀，均具备了形成地面土洞和塌陷的地层条件。

（2）地质构造

场地石灰岩节理裂隙发育,特别是上部岩石较破碎；岩层较倾斜,倾角30o～50o，所以岩溶洞隙较一般地区发育。

（3）水文地质

兴业县城区及周边，以前有两条小河交叉通过，所以上覆土层多为冲洪积黏性土、粉土、砂土层， 特别是岩层面多为粉土、软至流塑淤泥质土和砂土，富水性较强，水位埋深1.50-2.50m，水量较丰富，局部地下水流通性较强。地下水具有较好补给来源，除大气降雨渗入补给外，尚有原旧河床及区域水体侧向补给，补给量的大小取决于地表岩性，砂性土补给条件优于粘性土。地下水的水位变化与降雨强度基本一致，丰水季节水位上升，枯水季节水位下降。所以场地具备了地表水下渗，地下水流动的途径。而城区及周边大量打井抽取地下水，造成了地下水位的反复变化，形成了对上部土体不断潜蚀的地下水条件。

综上所述，场地具备了可溶性岩层、具有溶解能力和足够流动的水、具有地表水下渗和地下水流动的途径、上覆土体强度较低易于潜蚀等形成溶洞和土洞的条件，所以该区域易产生土洞和地面塌陷不良地质作用。

3 岩溶地区岩洞塌陷的稳定性分析

岩溶地区地面的稳定性评价实际上可以归结为岩溶顶板的稳定性评价，影响顶板稳定性的主要因素有：①顶板埋藏深度及厚度；②顶板的完整性；③溶洞大 2

小及充填情况。当场地存在有浅层洞体或溶洞群洞径大、洞内无充填或半充填、顶板较薄或较破碎、上覆土体较软弱等条件之一时，可判定为不稳定地基。该城区大部分岩溶地层节理裂隙发育，土洞、溶洞极其发育，溶洞顶板薄，规模大，地下水交替活动强烈，在自然条件下就有可能产生塌陷，加上大量抽取地下水和地面的工程建设，可能诱发并加剧岩溶塌陷，从而导致地面塌陷，从而引起地表建筑物及相邻建筑物开裂，危险性较大。如兴业县某局住宅楼，经勘察查明，场地上覆土层厚度为13m左右，但多为砂土及软弱土层，且下伏基岩为石灰岩，岩溶洞隙发育，顶板较薄，我院判定场地具备了产生土洞和塌陷条件，属于不稳定地基，不能采用天然地基土层作为持力层。但设计方却认为采用筏式基础后，可采用天然地基土层作为持力层。该住宅楼建成使用七年后，地基出现了塌陷，造成了建筑物整体倾斜。所以岩溶地区勘察时，应做好过细的岩溶稳定性调查工作，正确评价其稳定性，为地基与基础的设计提供准确的地质依据。

4 处理措施

从前面的分析可以看出，岩溶地区地面塌陷的发生与地质构造、地层岩性以及地表及地下水的作用存在着密不可分的因果关系。在制定处理措施工前，应在认真地面调查的基础上，进行有针对性的钻探及物探工作。然后根据勘查结果，制定可行的处理措施。如下为我院十多年来对地面塌陷处理较成功的处理措施：

（1）对于地表水作用下形成的土洞塌陷其形成往往与人类活动有关，在认真查明原因后，首先对地表水采取必要的截、堵措施，由于地表水冲蚀形成的土洞及塌陷一般较浅，可通过小型助探设备查明塌陷的影响范围后．将地表塌陷范围进行地表水隔离，然后在塌陷范围内采用机械进行开挖，开挖后对基坑底部进行检查，确定达到设计深度和范围后先采用毛石回填约0.5m，然后再采用碎石类回填．回填厚度0.5m，上部采用黏性土回填，并进行夯实。

（2）对于地下水形成的土洞，应根据勘查资料查明土洞埋藏情况，然后再进行分类处理：

①对于浅埋土洞，洞体浅，其底部往往有松软土，当地下水位较高时采取全部清除回填的办法往往较困难，建议先采用挖掘机进行开挖，尽量挖除塌陷松软土，然后采用毛石挤压底部余泥，再采用水泥砂浆回灌厚度1.00m，目的是一方面利用水泥砂浆充填毛石空隙，二是在毛石上部形成一个1.00m封闭层。然后用黏性土回填。

②对于上覆土层较厚的深埋土洞，建议采用钻机打直径130mm大的钻孔，利用钻孔直接进行灌注水泥砂浆或细石混凝土，然后在塌陷范围内采用压力灌浆法灌注水泥浆和水玻璃进行处理。其方法为：在塌陷区布钻注浆孔，孔距2.00m，孔径75mm，采用花管法进行注浆，浆液采用水灰比0.5～0.8的水泥浆，并添加 3

水玻璃，灌浆压力考虑在1～2MPa左右，隔孔、自上到下进行灌注。在灌浆过程中注意观察冒浆情况，如出现大量地面冒浆，应暂停注浆，然后根据冒浆情况调整控制灌浆压力及灌浆速率，并多次重复进行注浆，终止注浆条件为终孔注浆压力为2MPa并保持10分钟。

同时对于经过处理的岩溶塌陷区在条件允许的情况下还可以通过考虑在设计时采用梁、板等跨越结构处理，加强上部结构刚度，提高基底标高，减小基础对洞上部上层的附加压力。

5 质量检测

经处理后的岩溶塌陷区，不进行建设建筑物或路基的，可不进行检测，但如需作为建筑物或路基的建设场地的，应进行检测，检验其处理效果。然后根据检测结果，结合设计要求进行综合分析评定，确定稳定性满足设计要求后才能进行建设。检验方法有：一是采用钻探取芯检验；二是进行物探检测；三是采用载荷试验进行检测。采用钻探取芯和载荷试验是较为常用的方法。

6 效果评价

（1）对于地表水作用下形成的土洞塌陷，由于处理措施的直观性，在对地表水进行有效截堵措施后，经开挖和回填夯实塌陷处理效果最为明显，塌陷隐患已彻底消除。但处理时要注意两点，一是地表水的截堵应该与疏排相结合，防止塌陷区再次积水；二是处理前对塌陷范围必须做详细调查，确定准确的塌陷影响区，以免开挖和处理范围不够导致二次塌陷产生。

（2）对于由地下水形成的土洞塌陷，由于隐伏洞穴的结构和形成过程的复杂性，采用回填和压力灌浆措施能够保证防止塌陷程度和塌陷范围的发展，但仍需要对处理地段进行观测。同时，建议在通过塌陷处理区的设计上采用梁、板等跨越通过。总体上看，经过对在勘测过程中出现的不同的塌陷类型进行分析并采取不同的处理措施进行处理后，在此段范围内的岩溶塌陷已基本得到了控制，经过现场沉降观测，处理效果达到预期目的。

7 结论

在岩溶地区如何查明及解决好地面塌陷，一直是工程地质勘察、设计及施工需要解决的问题。

（1）在岩溶地区进行工程地质勘察时，首先应对区域地质有深入的了解，了解岩溶的成因及发育过程，分析区域构造的演变过程。

（2）应充分重视野外地质调绘，地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质现象，尤其对地质构造控制的负地形及地形低处等微地貌变化点做重点调绘。辅助以针对性的钻探及物探，查明包括断层构造、节理构造等的规模。

（3）岩溶地区地面塌陷中地表水及地下水起着重要的作用，因此，需要根 4

据岩溶地区地下水赋存的条件及地下水的类型与特征，在详细的水文地质测绘的基础上，采用综合勘探手段，查明水文地质情况，地下水的类型、分布规律，地表水及泉水出露位置、高程、流量，应充分考虑到构造、岩性、地形等条件对地下水的补给、排泄、储存的控制作用，综合分析地表水及地下水对场地岩溶发育的影响。这是查明岩溶发育和地面塌陷及其对勘察、设计及施工的影响的关键问题。

（4）土洞塌陷虽然具有不均匀性和突发性，但只要认真分析，还是有其特定的规律可寻。一般土洞塌陷的发育地点都有以下几个特点：①上覆土层较薄，强度较低，地表水下渗条件较好：②下部基岩为可溶性石灰岩，浅部岩溶洞隙发育；③基岩面起伏变化大，岩面上覆土体强度较底；④地表人为活动，主要是人工降水频繁，大量抽取地下水，形成降水漏斗。

（5）不同成因类型造成的地面塌陷要认真调查分析造成塌陷的原因及塌陷形成的不同状态，分别采取适当的处理措施：①对于地表水形成的土洞，其形成往往与人类活动有关，此类塌陷要认真查找原因对地表水采取必要的截、堵措施，由于地表水冲蚀形成的土洞及塌陷一般较浅，因此可采用开挖后回填进行处理。②地下水形成的浅埋土洞，洞体浅，其底部往往有松软土，当地下水位较高时，其厚度可能较大全部清除困难，可在余土上抛石夯实，再采用水泥砂浆回灌厚度1.00m，目的是一方面利用水泥砂浆充填毛石空隙，二是在毛石上部形成一个1.00m封闭层，避免形成二次塌陷；对于上覆土层较厚的深埋土洞，采用钻机打直径130mm大的钻孔直接进行灌注水泥砂浆或细石混凝土，然后塌陷范围内直接采用压力灌浆法，同时考虑上部采用梁、板跨越。

参 考 文 献

[1] 《工程地质手册（第四版）》. 北京 中国建筑工业出版社,2007年

[2] 江正荣.地基与基础施工手册.北京：中国建筑工业出版社，1997年 7月.

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四 : 岩溶塌陷

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五 : 岩溶塌陷

岩溶及岩溶塌陷

岩溶与岩溶塌陷（土洞）
? ? ? ? ? ? 8.5.1 定义 8.5.2 发育条件与基本特征 8.5.3 岩溶类型与形态 8.5.4 岩溶与岩溶塌陷机理 8.5.5 岩溶地区勘察评价方法 8.5.6 岩溶地基处理方法

5.5 岩溶与岩溶塌陷（土洞）
5.5.1 定义
1. 岩溶
岩溶(喀斯特)是可溶性岩石在水的溶(侵)蚀作用下，产生 的各种地质作用、形态和现象的总称。可溶岩包括碳酸盐类岩 石以及石膏、岩盐、芒硝等其他可溶性岩石。就岩溶对工程危 害而言，由于石膏、岩盐等易溶岩的溶解速度大，因此，岩土 工程评价中不但要评价其现状，更要着眼于工程有效使用期限 内溶蚀作用继续对工程的影响。由于碳酸盐类岩石在我国各类 可溶岩中，分布范围占有绝对优势，因此应主要掌握碳酸盐类 岩石中的岩溶问题。

2.岩溶塌陷（土洞）
岩溶塌陷是在有覆盖土的岩溶发育区，在特定的水文地质 条件下，岩面以上的土体遭到流失迁移而形成土中的洞穴和洞 内塌落堆积物以及引发地面变形破坏的总称。土洞是岩溶的一 种特殊形态，不良地质现象，由于发育速度快、分布密，对工 程的影响有时甚至大于岩洞。

5.5.2 发育条件与基本特征
1.岩溶的发育条件:
(1)具有可溶性的岩层；

(2)具有一定的地下水的循环交替条件，即地表水有补 给下渗，地下水有流动的途径和排泄的条件。

岩溶过程化学反应式： CaCO3+H2O+CO2 Ca(HCO3)2

厚层灰岩裸露补给河谷排水； （a）厚层灰岩裸露补给河谷排水； 薄层灰岩裸露补给河谷排水； （b）薄层灰岩裸露补给河谷排水； （c）透水盖层渗入分散补给河谷排水； 透水盖层渗入分散补给河谷排水； 河流洪水倒灌补给； （d）河流洪水倒灌补给； 河流集中补给邻谷排水； （e）河流集中补给邻谷排水； （f）河谷水经断层间接补给邻谷排水； 河谷水经断层间接补给邻谷排水； 单斜层裸露补给远谷排水； （g）单斜层裸露补给远谷排水； 向斜层裸露补给远谷排水； （h）向斜层裸露补给远谷排水；

虚线为地下水位； 虚线为地下水位；实线及箭头示流线

几种典型化的水循环交替条件

（a）平水期

（b）洪水期

灰岩裸露伏流河补给及 降水直接补给水循环 立体图

2.岩-网络日记-溶塌陷（土洞）的发育条件与规律
土洞或地表塌陷的形成和发展，受到区域地质构造、水文 地质、 岩溶发育、地表排水以及人为改变地下水动力条件等 诸因素的影响。其中土、岩溶水的活动是必不可少的条件。由 于各地区内外因条件的差异，决定了岩溶塌陷发展的不均性。 (1)与土质和土层厚度的关系 与土质和土层厚度的关系 土洞多发育于黏性土中，在砂土及碎石土中比较少见。

土质厚薄对土洞的形成、由土洞发展到地表塌陷所需的时间以 及塌陷形成后的断面形状都有一定影响。 (2)与岩溶发育特征和程度的关系 与岩溶发育特征和程度的关系 土洞是岩溶作用的产物，因此它的分布同样受到决定岩溶 发育的岩性、岩溶水、地质构造等因素的控制 (3)与水的关系 与水的关系 水是形成土洞的外因和动力。

5.5.3 岩溶类型与形态
分 类 依 据 岩 溶 类 型 主要类型：1．热带型；2．亚热带型；3．温带型 次要类型：1．高寒地区型；2二—手早地区型 1，古岩溶，中生代及中生代以前发育的岩溶 2．近代岩溶，新生代以来发育的岩溶
1．裸露型，岩溶岩层裸露，仅低洼地区有零星小片覆盖 2，半裸露型，岩溶岩层以裸露为主，在谷地、大型洼地及河谷附近有较大面积 被第四纪沉积物覆盖 3．覆盖型，岩溶岩层大面积 被厚的(一般为几十米以上)第四纪沉积物所覆盖，地面一般没有岩溶岩层的分布 4。埋藏型，岩溶岩层大面积埋藏于非岩溶岩层之下 1．溶蚀为主类型，包括石林溶沟、溶丘洼地、峰丛洼地”、峰林谷地、孤峰坡地 或残丘坡地等 2．溶蚀一侵蚀类型，包括岩溶高山深谷、岩溶中山峡谷、岩溶低山沟岩、海岸岩 溶、礁岛岩溶等 3．溶蚀构造类型，包括垄脊箱谷、垄脊谷地、岩溶断陷盆地、岩溶断块山地 等

气 候

发育时代

岩溶出露条件

岩溶作用及岩溶 形态组合

按河谷发育部位

阶地 坡地 分水岭

按水动力特征 地台区类型

近河谷排泄基准面岩溶、远排泄基准面岩溶、构造带岩溶

河谷侵蚀岩溶、沿裂隙发育的岩溶、构造破碎带岩溶、埋藏的古岩溶

类别

地表岩溶形态

地下岩溶形态

岩溶 形态

石芽、石林、溶隙、溶 洞、溶蚀准平原、溶沟、 溶孔、落井、溶 溶槽、溶蚀洼地，溶蚀 潭、伏流、溶穴、 平原、溶碟、漏斗、溶 溶 泉 、 天 窗 、 暗 蚀谷地、峰丛、峰林、 河 落水洞、竖井、干谷、 盲谷、孤峰

不同气候环境下的岩溶形态组合标志
形态标志 气候 环境

地表形态 大形 态

地下形态 堆积物

宏观

小形态

堆积物 石灰岩角， 钙壳或钙 质 结核

大形态 风蚀岩层穿 沿。除雪山 底部外很少 大洞

小形态 雪山底洞穴， 可见各 种小型次生 化学沉积物 次生化学沉 积物较少冰 川纹泥、崩 塌堆积，少 量寒冷区生 物堆积 较多次生化 学沉积物， 常有崩塌堆 积，冲积层。 温带生物堆 积 大量次生化 学沉积物， 崩塌堆积， 冲积层，热 带、亚热带 生物堆积

干旱、 半干旱

干谷 常态山

单个 溶痕

雪山底部洞 穴中，可见 涡穴、贝窝

寒带、 高寒地 区

常态山

干谷、 浅 洼 地

尖溶痕

石灰岩角 砾、流水 钙华

雪山或现代 冰川下可发 育大’型洞 穴 常见大型 洞穴系统、 形态取决于 水动力条件

少量涡穴 贝窝、边槽

温带

丘陵地 丘陵洼 地

碟 型 洼 地 溶盆

尖溶痕， 土下溶 痕溶盆

流水钙华、 少量洞外 钟乳石、 有的地区 有石灰岩 角砾 红壤土、 大量洞外 钟 乳石

常有涡穴、 贝窝、边槽 悬吊岩等

热带、 亚热带

峰林地 形

多边 形洼 地， 溶盆 石林

尖溶痕， 土下溶 痕溶盆

常见大型 洞穴系统、 形态取决于 水动力条件

较多的小 型溶蚀形态

5.5.4 岩溶与岩溶塌陷机理
岩溶塌陷一般系为岩溶地区土层中的塌陷、岩溶基岩中的塌陷 和上覆土层同下伏基岩一起坍塌的塌陷的统称。在覆盖型岩溶地区， 由于土层中土洞的发展，导致地面陷落而产生地表变形和破坏所形 成的负地形，称为岩溶塌陷。
岩溶塌陷虽有突发性，但其前身的土洞，是在某些因素作用下，多数是 长期发育而形成的。因而，对土洞的调查、勘探、治理和预报是岩溶塌陷区 重要的岩土工程工作之一。 覆盖型岩溶地区的岩溶塌陷是由覆盖层中的土洞 发展而发生的，其演化过程如见图5.1所示。自然的因素是长期地和经常地通 过影响地下水的水质、水量、水力来溶蚀可溶岩、潜蚀土层而孕育、发展土 洞的；人为的因素则通过这些作用加速土洞的发展，加强塌陷的规模，加剧 塌陷的危害。 岩溶塌陷的形成的基本条件为以下三方面：

1．基岩的岩溶发育程度
岩溶塌陷处下伏基岩的岩溶发育程度是强烈的，而岩溶发育程度弱 的地 段则塌陷少见。岩溶塌陷主要是与浅部岩溶发育程度密切相关。 浅部岩溶是指基岩表面的溶芽和溶沟槽部分，和低基岩面以下约10m范 围内的洞穴或溶隙发育段。可用钻探、物探等方法测量。基岩面的起伏程度， 可用单位面积的溶沟槽数量、基岩面埋深的均方差来表征。

影响因素

基本条件

（潜蚀） 一定厚度的土层 自然的（气候、水 文、动植物活动） 地 下 水 的 活 动 （溶蚀） 强发育的地下岩溶 重力（去 土、加载、 减托）吸 蚀，冲爆， 振动 地 表 塌 陷

土 洞

人为的（抽排水、 蓄引水、渗污）

图6.1.4.1 岩溶塌陷框图

2．土层的性质 土层是土洞形成和塌陷发生的物质基础。土层的成因类型、矿物成 分、岩性、颗粒成分、结构构造、物理力学性质、水理性质、状态、厚 度等，影响着土洞的形成和发展的快慢，土层的厚度，还控制或影响塌 陷的形态与规模。 3．地下水的活动特征 地下水的活动是土洞的形成、发展，以致破坏的最活跃的因素。特 别是水位在基岩上下波动的幅度和频度，对崩解和搬运土粒和流土。的 速度有重要作用。地下水的

活动还改变土的含水量、塑性状态或因湿胀 干缩而出现裂隙等。

5.5.5 岩溶地区勘察评价方法
1．勘察工作要点
各阶段岩溶地区建筑岩土工程勘察要求与方法见下表。

勘察阶段 勘察要求

勘察方法和工作量

可行性研究

应查明岩溶洞隙、土 洞的发育条件，并对其危 害程度和发展趋势作出判 断，对场地的稳定性和建 筑适宜性做出初步评价

宜采用工程地质测绘及综 合物探方法。发现 有异常地段，应选择代表 性部位布置钻孔进行 验证核实并在初划的岩溶 分区及规模较大的地

应查明岩溶洞隙及其 伴生土洞、地表塌陷的分 初步勘察 布发育程度和发育规律， 并按场地的稳定性和建筑 适宜性进行分区 下洞隙地段适，当增加勘 探孔。控制孔应穿过 表层岩溶发育带，但深度 不宜超过30m

接下表

应查明建筑物范围或对建筑有影响 地段的各种岩溶洞隙及土洞的形态、位 置、规模、埋深、围岩和岩溶堆填物性 状，地下水埋藏特征；评价地基的稳定 性

详细勘察

宜按建筑物轴线布置物探线，并宜 采用多种方法判 定异常地段及其性质。 对基础下和邻近地段的物探异常点或基 础顶面荷载大于2000kN的独立基础， 均应布置验证性钻孔。当发现有危及工 在岩溶发育区的下列部位应查明土 程安全的洞体时，应采取加密钻孔或物 探等措施。必要时可采取顶板及洞内堆 洞和土洞群的位置： 1．土层较薄、土中裂隙及其下岩体岩 填物的岩土试样，其勘探应符合下列规 定： 溶发育部位 2．岩面张开裂隙发育，石芽或外露的 1．当基底下土层厚度不足时，应将勘 探孔全部或部分钻人基岩。当在预定深 岩体交接部位 度内遇见洞体时，应将部分勘探孔钻人 3．两组构造裂隙交汇或宽大裂隙带 洞底以下；当遇中等风化基岩时，其深 4．隐伏溶沟、溶槽、漏斗等，其上有 度不应小于洞底以下2m 软弱土分布负岩面地段 2．当需查明浅埋岩溶的岩组分界、断 5、降水漏斗中心部位。当岩溶导水性 裂及岩溶土洞的形态或验证其他勘探手 相当均匀时，宜选择漏斗中地下水流向 段的成果时，应采取岩土试样或进行原 的上游部位； 位测试，并应布置适量的探槽或探井 当岩溶水呈集中渗流时，宜选择地 3．在土洞发育地段，应沿基础轴线或 下水流向的下游部位 在每个单独基础位置上以较大密度布置 6．地垫低洼和地面水体近旁 静力触探或小口径钎探，查明土洞、地 表塌陷的分布

接下表

应根据岩溶地基处理设计和施工要 应针对某一地段或 求布置。在土洞、地表塌陷地段，可在 尚待查明的专门事项进 已开挖的基槽内布置触探和钎探。对大 行补充勘察和评价。当 直径

嵌岩桩或墩基，勘探点应按桩或墩 施工勘察 基础采用大直径嵌岩桩 布置，勘探深度应为其底面以下桩径的 或墩基时，尚应进行专 3倍并不小于5m，当相邻桩底的基岩面 门的桩基勘察 。 起伏较大时应适当加深。对重要或荷载 较大的工程，庳在墩底加设小口径钻孔， 并应进行检测工作

2．测试和观测要求
(1)当追索隐伏洞隙的联系时，可进行连通试验； (2)评价洞隙稳定时，可采用洞体顶板岩样及充填物土样作物理、力 学试验。必要时可进行现场顶板岩体的载荷试验； (3)顶板为易风化或软弱岩石时，可进行抗风化试验； (4)当需查明土的性状与土洞形成的关系时，可进行湿化、胀缩、可 溶性及剪切试 验； (5)查明地下水动力条件和潜蚀作用，地表水与地下水的联系，对预 测土洞、地表塌陷的发生和发展时，可进行水位、流速、流向及水质 的长期观测。

3.岩土工程评价
岩溶评价可分为建筑区场地稳定性评价与地基范围内个体岩溶形 态评价两部分，建筑区场地稳定性评价即在较大范围内，按岩溶发育 强度在乎面上区划出对建筑稳定性不同影响的分区，作为场地选择、 建筑总平面布置的依据。而对地基稳定分析所及深度内，单个岩溶形 态(主要指洞隙空间)的稳定评价可分为定性和半定量两种方法，当前 使用较广的仍然是以定性的方法为主。

(1)场地宏观评价 场地宏观评价
在岩溶场地宏观分区评价时，可参照岩溶的基本特征与规律，考虑下列 各点： 1)场地上主要建筑物的位置尽量避开岩溶发育强烈地段，宜选择在非(弱厂 可溶岩分布的地段上。 2)从岩溶对建筑稳定性和适宜性出发，在总平面布局上，使各类安全等级 建筑物的布置与岩溶发育程度分区相适应。 3)当地形条件受限或生产工艺流程必须在稳定性条件较差的地段布置建筑 物时，宜使建筑长轴方向与岩溶发育带方向垂直或斜交，以减少工程处理工 作面。 4)场地地坪设计标高的确定，有条件时宜使建筑物基底与某一水平岩溶洞 隙带之间保持一定距离，或使其能在土石方施工时被开挖揭露。 5)避开岩溶水位高又是集中流动的地带，避免基础及地下构筑物拦堵地下 水的正常流泄，尤其是场地为狭长的沟谷和近似封闭的洼地时，更要充分估 计水的季节性动态变化的不良影响。 以上原则对岩溶塌陷（土洞）发育区同样适用。

(2)岩溶地基的定性评价 岩溶地基的定性评价
定性评价是一种经验的比拟方法，简便易行，但在使用中又具有明 显的随意性，评价结果往往是因人(经验水平)而异，但若能据影响稳定 评价的各项因素进行 充分地综合分析，并能在勘察与工程实践中不断验 证修订，

仍可得出中肯的正确结论。定性评价可参照下列方法进行： 1) 根据洞隙的各项边界条件，对比下表所列影响洞体稳定谱因素综合 分析，做出评价。 2) 按被评价洞隙的条件，与当地相同条件的已有成功与失败工程实例 进行比拟评价。在已有的工程中，曾见到一些基底下埋藏有各类形态和 尺寸洞隙的建筑物，它们大多未经处理至今完好无恙。许多实例说明， 岩体中虽有洞隙存在，但仍可将其作为天然地基或稍加处理。 3) 据已有调查实例的归纳及工程实践的经验总结，岩溶洞隙稳定性评 价还可作如下考虑。 ①对于非重大或安全等级属二、三类的建筑物,当属下列条件之一者, 可考虑岩溶对地基稳定性的影响； a．基础置于微风化硬质岩石上，延伸虽长但宽度小(如1～2m内)的 竖向溶蚀裂隙和落水洞的近旁地段； b．基底以下的土层厚度较大，如独立基础大于3倍基宽，条基大于 6倍基宽且场地不具形成土洞的条件；

c．虽基底与洞体顶板间土层厚度小于②所列，但岩溶条件符合下 列条件之一时也可不考虑： a)洞体被密实沉积物填实，且无被水冲蚀的可能； b)洞径或溶隙宽度较小，基础底面积大于其平面投影尺寸，并有 足够支承长度； c)微风化硬质岩石中，洞顶板厚度接近或大于洞跨。 ②当遇下列情况之一时，未经进一步论证分析或妥善处理，不宜作 为建筑物天然地基： a.岩溶水通道堵塞或涌水，有可能造成场地暂时性淹没； b.高浓度酸性生产废水流经岩溶通道的地段； c．凡以上定性评价或经岩土工程勘察鉴定属不稳定或处于临界状态 的岩溶洞隙。 当自然或洞体条件难于直接做出评价时，其稳定性可借助半定量 的一些方法进行评价。

等级

地层岩性

地质构造

因 素 地下水及支 洞体表面特 洞、暗河 征 条 件 洞顶、 侧壁均 有钙壳， 溶蚀 洞内很少漏 窝状面，洞 水。 四周支洞 体表面较平 少， 洞内无暗 整， 无危岩和 河通过 近期崩塌痕 迹 断层中有季 节地下水活 动。 四周支洞 较少， 暗河易 于查明、 处理 洞顶有钙壳、 溶蚀窝状面， 有少量钟乳 石灰华物， 无 近期崩 塌痕迹， 有少 量危石

洞底堆积物

稳定

无褶皱， 断层 不发育， 仅有 厚 层 至 巨 厚 1—2 组较明 层灰岩， 无软 显的裂隙， 裂 弱夹层， 层面 隙 呈 闭 合 状 胶结好 或胶结好。 未 形成临空不 稳定切割体 有小型断层、 厚 层 至 中 厚 褶皱， 一般有 层 2—3 组连续 灰岩， 层面有 性 差 的 裂 隙 一定程度的 形成的临空 胶结 面， 切割体少

洞底平坦， 表 面堆积物为 黏性土或钙 质咬结层， 不 含决石

基 本稳定

洞底平坦， 表 层堆积物中 有少量块石， 或有古崩坍

体

稳定 性差

中厚层夹 薄层灰岩， 层面胶结 差

断层发育， 有3组以上 的裂隙，且 胶结差。形 成较多的临 空切割体

洞顶钙壳和 顶板、断层 窝状溶蚀面 中常有地下 少，钟乳石 水活动，四 多，侧面有 有近期崩塌 周支洞较多，泥质较多的 堆积物，有 暗河分布较 灰华物分布， 多量块石 复杂，不易 局部有危岩 查明处理 和近期崩坍 痕迹

不稳定

断层很发育， 洞内，断层 危岩和近期 薄层至中 裂隙在4组 中漏水严重，崩坍痕迹多， 厚层灰岩， 以上，呈张 四周大小支 钟乳石、石 洞底为暗河 有软弱夹 开状充水夹 洞多，暗河 笋、石柱等 或大量近期 层，层面 泥，形成大 分布复杂， 林立丛生， 崩坍物 胶结差 量临空切割 难于查明处 灰华物大面 体 理 积分布

(3)岩溶地基的半定量评价 当前虽有一些对洞体稳定评价的定量方法，但是， 洞体受力状况、围岩应力场的演变十分复杂，要确定 洞体破坏的形式和取得符合实际的岩体力学参数又很 困难，兼之受到探测手段的局限，很难查清洞体与围 岩的边界条件与性能指标。因此，定量方法难以在工 程实践中应用，半定量的评价方法较为实用，但目前 尚属摸索提高的阶段。兹介绍几种简单、大多数工程 可以办到的半定量的评价方法，供试算时参考。

1)荷载传递线交会法
在剖面上从基础边缘按30~45扩散角向下作应力传递线，当洞体 位于该线所确定的应力扩散范围之外时，可认为洞体不会危及基础的 稳定。由定性评价中的洞体顶板厚跨比(Z／L)可知，当集中荷载作用 于洞体中轴线，Z／L为0．5时，应力扩散线为顶板与洞壁交点的连线， 它与水平面夹角相当于混凝土的应力扩散角45；当Z／L为0．87时， 相当于松散介质的应力扩散角30。

2)洞体顶板坍塌自行堵塞估算法
洞体顶板被裂隙切割呈块状、碎块状，顶板塌落后体积松胀， 当塌落向上发展到一定高度，洞体可被松胀物自行堵塞。在没有地下 水搬运的情况下，可以认为洞体空间已被支撑而不再向上扩展了。设 洞体空间体积为Vo，塌落体体积y松胀后不仅充填了塌落空间，还充 填了Vo，此时塌落高度Z可由式(5.5.5)确定。

Vk = Vo + V

（5.5.1）

即 Vo = V (k ? 1) （5.5.2） 式中 k——顶板岩石的松胀系数，对岩石取l.l～1.3，视 坍落后块度定；对土取1.05～l.10 设洞体顶板为中厚层灰岩，洞体截面积为F，洞高Ho， 假定塌落前后洞体均为柱形，则：
Vo = F ? H o

(5.5.3) (5.5.4) (5.5.5)

V = F ?Z
Z= Ho K ?1

如高度Z以上还有外荷载，则还应加以荷载作用所需的 厚度，才是洞体顶板的安全厚度。

3)结构力学近似分析法 ①按顶板抗弯厚度验算： 根据洞顶板岩体的

实际状况和完整性，按假定的梁 或板的受力条件，验算所需的安全厚度。当洞体顶板为 厚层块状，完整性较好时，可视为四周嵌固的板验算其 稳定性，板的最大弯矩在长边支点的中心处，反算所需 的顶板安全厚度:
qL2 Z? = 2δb

(5.5.6)

式中 q——长边每延米均布荷载； L、b——洞的长、短径；

δ——岩体弯曲强度，对灰岩一般取抗【www.61k.com压强度的0，10～0．125。 当洞体边界条件接近以下受力状况时，如平行洞的长轴方向裂隙 发育，可视为两端固定梁验算。若还有平行短径方向裂隙，甚至已延 伸至跨中，可视为简支梁或悬臂梁考虑。 按δ=M／W反求所需的顶板厚度。 W为顶板截面抵抗矩；M为不同 受力状况时的弯矩值。 ②按顶板抗剪的安全厚度验算，由下列极限平衡条件求得顶板厚 度Z”：

F + G = UZ " f rv

（5.5.7）

式中 F——上部荷载传至顶板的竖向力(kN)； G——顶板岩土自重(kN)； U——洞体平面的周长；

f rv ——顶板岩体的抗剪强度，对灰岩一般取抗压强度的0.06～0.13。

4)成拱分析法
当顶板岩体被密集裂隙切割呈块状或碎块状时，可认为顶板将成拱 状塌落，而其上荷载及岩体则由拱自身承担，按普氏松散介质破裂拱理 论，此时破裂拱高H为：
0.5b + H o tan(900 ? φ / 2) H= f

（5.5.8）

式中： b——洞体跨度(m)； Ho——洞体高度(m)； Φ——洞壁岩体的内摩擦角( 度)； f——洞体围岩的坚实系数，对松散介质，f=tanΦ。 破裂拱高加上部荷载作用所需的岩体厚度才是洞顶板的安全厚度。 若洞的顶板呈拱形，拱角以下岩体完整稳定且无横向扩展的可能。也可 近似地用石砌拱圈厚度加足够安全储备类比确定拱顶的安全厚度。

5)电阻应变片测试法
对已查明的浅层洞体，为验证在外荷载下洞顶板岩体的应力状态或 已知裂隙面的变形情况，可在洞顶加载荷，沿纵横洞轴方向贴设电阻应 变片及布置挠度量测，在加荷过程中追踪测量。根据测得的最大应力与 岩体抗剪强度对比，若后者大于前者5～10倍，则认为岩溶洞体的顶板 是可靠的。为了解顶板岩体中某些裂隙处是否存在应力集中及明显的变 形，可在裂面上及其一侧分别贴电阻应力片量测，若二者无明显差别， 则说明裂隙的存在并不影响顶板整体受力。

(4)土洞的评价
在岩溶区进行岩土工程勘察时，首先可在岩溶发育区内，划出条件 适宜土洞形成的区段，作为建筑区总图布置的依据。例如可将岩溶发育 区中，地下水最高水位高于基岩面的土层分布区以及其他有利于土洞发 育的地段划为土洞发育区。以便工程总体布局上避开成片密集分布的土 洞发育带。 具备下列条件的部位都可能是有利于土洞发育的地

段，对于工程来 说应视为不利于建筑的地段。

1)土层较薄，土中裂隙发育，地表无植被或新挖方区，地表水人渗 条件好，其下基岩有通道、暗流或呈负岩面的地段； 2)石芽或出露的岩体与上覆土层交接处，岩体裂隙通道发育且是地 面水经常集中的人渗部位； 3)土层下岩体中2组结构面交会，或处于宽大裂隙带上； 4)隐伏的深大溶沟、溶槽、漏斗等地段，邻近基岩面以上有软弱土 层分布； 5)人工降水的降落漏斗中心；当岩溶导水性相对均匀，在漏斗中地 下水流向的上游部位；当岩溶水呈集中管道流时，在漏斗中地下水流向 的下游部位； 6)地势低洼、地面水体近旁。 岩土工程评价中，可参照上述条件进行土洞分布区的预测，同时可 以根据已查明的土洞平面分布密度进行发育与稳定程度的评价。如以地 表塌陷的数字来划分发育带在有些著作中也可见到一些划分的推荐数值， 如以每平方公里中土洞数与地表塌陷数作为土洞分布或地基稳定性的定 量评价指标。

但是，这一标准不适用于条件不同地区间的比拟。由前所述，由于土洞 成因，土层厚薄，水的运行条件的差异，就不能仅凭目前单位面积上已 有的土洞数或塌陷数认定其对工程的危害程度。 对于土洞单体稳定性评价的问题，曾有按人工洞室评价的方法去评 价土洞 的稳定。事实上，在自然条件下形成的土洞与土体中的人工洞穴 不同，前者是在自然条件下发生和发展，其埋藏深度一般较浅，分布密 集，突发性强，有时虽可以处于暂时稳定，但一旦条件具备，便可继续 发展。以目前的勘探手段尚难查明单个土洞的几何要素，而且，钻探、 钎探、触探穿过土洞顶板，就可成为地表水下渗的通道，促使土洞丧失 稳定而继续发展。后者是深埋于土体的人工空间，断面尺寸可以随土质 而定，顶部可凿成拱形，必要时可加以衬砌，两者情况迥然不同。因此 在工程实践中，对已查明的土洞无不进行工程处理，迄今尚未见某个土 洞经稳定计算，未经处理其上建筑物使用完好的先例。

5.5.6 岩溶地基处理方法
1．岩溶地基处理的一般原则 (1)重要建筑物宜避开岩溶强烈发育区； (2)当地基含石膏、岩盐等易溶岩时，应考虑溶蚀继续作用的不利 影响；

(3)不稳定的岩溶洞隙应以地基处理为主，并可根据其形态、大小 及埋深，采用清爆换填、浅层楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越、调整柱 距等方法处理； (4)岩溶水的处理宜采取疏导的原则； (5)在未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷影响范围内不应作天然 地基。对土洞和塌陷宜采用地表截流、防渗堵漏、挖填灌填岩溶通道、 通气降压等方法进行处理，

同时采用梁板跨越。对重要建筑物应采用桩 基或墩基； (6)应采取防止地下水排泄通道堵截造成动水压力对基坑底板、地 坪及道路等不良影响以及泄水、涌水对环境的污染的措施； (7)当采用桩(墩)基时，宜优先采用大直径墩基或嵌岩桩，并应符 合下列要求： 1)桩(墩)以下相当桩(墩)径的3倍范围内，无倾斜或水平状岩溶 洞隙的浅层洞隙，可按冲剪条件验算顶板稳定； 2)桩(墩)底应力扩散范围内，无临空面或倾向临空面的不利角度 的裂隙面可按滑移条件验算其稳定； 3)应清除桩(墩)底面不稳定石芽及其间的充填物。嵌岩深度应确 保桩(墩)的稳定及其底部与岩体的良好接触。

2．岩溶的处理
(1)地基不均性的处理：参见地基处理有关部分的叙述。 (2)洞隙塌滑不稳定的处理 1)结构措施 关于总平面布置及竖向设计等方面的建筑措施，可参照“场地宏观 评价”的有关内容。 在结构措施中，应选用有利于与上部结构共同工作，并可适应小范 围塌落变位、整体性好的基础形式，如配筋的十字交叉条基筏基、箱基 等，同时采取必要的结构加强措施，如砖石结构加强圈梁设置、单层厂 房基础梁与柱连成整体，并加强柱间支撑系统等。 当洞隙深大，而两侧有可靠岩体时，可采用跨越结构，根据荷载及 跨度，可选用调整柱距，有足够支承的梁、板、拱及悬挑等方式。

2)地基基础措施
①当条件允许时，尽量采用浅基，充分利用上覆性能较好的土层为 持力层或使基底与洞体间保留相当厚度的完好岩体。 ②当以岩石作持力层时，局部加深基础，通过钻孔灌注桩或墩穿过 单个洞体，使基础荷载传递到下部完好的岩体上 ③对已外露的浅埋洞隙，可采用挖填置换，清理洞隙后以碎石或混 凝土回填。当洞体深度较大，而两侧岩体完好，可挖填至一定深度，回 填体断面呈倒梯形，对有地下水活动的洞体，应回填反滤层并留有水流 排泄之通道。 ④当顶板薄、跨度大时，可在洞底设置附加支撑以减少洞跨，也可 加固洞顶，用浆砌块石嵌补洞顶岩体及洞隙边坡。 ⑤当洞体开口较小，开挖清理困难时，可用灌浆填塞，灌填材料视 要求而定，可选用砂石砂浆或混凝土，也可用小压力灌浆法加固基底下 一定厚度的溶隙及破碎岩体。

3)水的整治
对水的处理应贯彻宜疏勿堵的原则，对地表水做好有组织的排水， 对地下水以疏导为主，即使堵也应留有出路，设置反滤层以减少淘蚀。

3．岩溶塌陷（土洞）地表塌陷的处理 (1)地表水形成的土洞
它的形成和发展往往与人类活动有关，如排水不畅，水流集中下渗 所致。应认真做好地面水截留、防渗、补渗，杜绝水流人建筑区。对

已 形成之土洞，可采用挖填配合梁板跨越处理。

(2)地下水形成的土洞
1)浅埋土洞：洞体浅，其底部往往有松软土，当地下水位高时， 其厚度可能较大。全部清除困难时，可在余土上抛石夯实，其上做反滤 层。由于残留土的变形及地下水的活动，处理后常可再发生，故而其上 还得做梁板，据广西地区经验，每边支承长度不小 于1.0～1．5m。 2)深埋土洞：清除填土困难较大，广西地区的经验可采用钻孔灌砂 (或压力灌注细石混凝土)·与梁板跨越联合处理。贵州有些工程，在岩 面上用爆破桩头以堵塞土洞与岩溶的通道，其上回填砂或粘土。

3)人工降水形成的岩溶塌陷（土洞）
由人工降水形成的土洞与塌陷，可在极短时间内成群出现，工程措 施原则应是观测和预防。一旦发生即使处理了，由于并未停止水动力条 件的改变，仍可再生。如何确定塌陷区的位置以确定建筑安全距离，目 前尚研究得不够，有些仅对场地选择，取(排)水点位置及取水方案提出 一些防治意见。 ①选择在地势较高的地段及地下水静动水位均低于基岩面的地段进 行建筑。 ②场地应与取(排)水点中心有一定距离。塌陷范围小于抽水井的降 落漏斗，据已有资料，大面积降水时，塌陷范围约在降落漏斗中心的 0.3～0.7直径范围之内 S k = 40m 2 / d , l = 300m; S k = 160m 2 / d , l = 600m ③合理控制取(排)水工程的水位降深值，据某工程资料，塌陷区边 缘地下水降深值大于2.0m，塌陷范围l与水位降深S和渗透系数K之乘积 有较好的相关关系。 ④塌陷区内不宜把土层作为基础持力层，一般多采用柱(墩)基。广 东某工程采用钢桁架代替排架，金属挂板代替围护墙，尽量减轻结构自 重，并能承受20m范围的塌陷变形。

贵州构建厂抽水塌陷

1993.5.2 (据岩溶所）

广西玉林莲塘塌陷

广西合山电厂灰场塌陷 1999年5月6日 年 月 日

贵州六盘水塌陷 1992年 年

桂林体育场塌陷 1996年 年

贵昆线铁路岩溶塌陷 1985年

奉节宝塔坪塌陷 1997.5.30

武汉洪山区青菱乡塌陷

(2000.4.06)

岩溶塌陷形成演化过程示意图

本文标题：岩溶塌陷-岩溶塌陷：岩溶塌陷-&nbsp;简介，岩溶塌陷-产生原因
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