边坡柔性防护及
生态防护提供商

一、地面塌陷的定义及类型(四川仲达工程材料有限公司www.sczd99.com,专业提供 边坡防护网,主动网,被动网,环形网,石笼网,格宾网,生态袋,公路护栏,缆索护栏,别墅围网工程,边坡工程,边坡绿化,河堤治理)
地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种地质现象。由于其发育的地质条件和作用因素的不同，地面塌陷可分为岩溶塌陷和非岩溶塌陷二种类型：

岩溶塌陷

由于可溶岩（以碳酸盐岩为主，其次有石膏、岩盐等）中存在的岩溶洞隙而产生的。在可溶岩上松散土层覆盖的覆盖岩溶区，塌陷主要产生在土层中，称为“土层塌陷”，其发育数量最多、分布最广；当组成洞隙顶板的各类岩石较破碎时，也可发生顶板陷落的“基岩塌陷”。

非岩溶性塌陷

由于非岩溶洞穴产生的塌陷，如采空塌陷，黄土地区黄土陷穴引起的塌陷，玄武岩地区其通道顶板产生的塌陷等。后两者分布较局限。采空塌陷指煤矿及金属、非金属矿山的地下采空区顶板易落塌陷，在我国分布较广泛。

在上述二类塌陷中，岩溶塌陷分布最广、数量最多、发生频率高、诱发因素最多，且具有较强的隐蔽性和突发性特点，严重地威胁到人民群众的生命财产安全。

二、岩溶塌陷

（一）岩溶塌陷的定义及其涵义

岩溶塌陷是指隐伏岩溶洞隙上的岩、土体覆盖层及赋存其中的水、气组成的综合体系，在自然或人为动力因素作用下，产生各种破坏其稳定平衡状态的力学效应，导致岩、土体覆盖层向下陷落的作用和现象。其最终结果往往在地面形成塌陷坑，称为地面塌陷；有的陷落作用隐蔽于地下，尚未到达地表，在覆盖层中形成空洞或松散充填的“扰动体”，称为地下塌陷，在土层中发育的空洞称为土洞。

这一定义包括以下几方面涵义：

1、岩溶塌陷是由于岩溶洞、隙的存在而产生的，这些岩溶洞、隙是岩溶作用的结果，它们大多是早先形成，但也有在特定条件下如易溶盐类（岩盐、石膏或成岩固结程度低的碳酸盐岩等）在强溶蚀性水作用下于新近形成。因此，岩溶塌陷是起因于岩溶的一种动力地质作用与现象，并以此与非岩溶或假岩溶洞、隙及人工开挖洞、隙产生的塌陷，如黄土塌陷、火山熔岩塌陷、冻土塌陷及矿山开采塌陷等相区别。

2、产生岩溶塌陷的岩、土体覆盖层一般是各类第四系松散土层，也可以是组成岩溶洞、隙顶板盖层的岩性软弱或风化破碎的各类基岩，如各种可溶岩、碎屑岩、火成岩等。

3、岩溶塌陷的过程是岩、土体覆盖层向下陷落的过程。一般是覆盖层中其组成物质向下伏岩溶洞、隙运移而形成的土洞向上扩展，导致其顶板失稳陷落；也可以是岩溶洞、隙顶板直接陷落。塌陷过程一般是突发性的，塌陷发生较突然，一般无明显前兆；但也有缓发性的，塌陷过程较缓慢，一般经历局部下沉－环形裂缝－塌陷的变形过程。塌陷过程可以是一次连续完成，在地面产生塌陷坑；也可以是断续进行，形成土洞。

4、岩溶塌陷造成局部地表破坏，是岩溶发育一定阶段的产物。因此，岩溶塌陷也是岩溶作用和现象的一种类型，可形成于不同的岩溶历史时期，既有古岩溶塌陷，也有现代岩溶塌陷。

5、岩溶塌陷是一种特殊的水土流失现象，水土通过塌陷向下流失，影响着地表环境的演变和改造，形成具有鲜明特色的岩溶环境。

（二）岩溶塌陷的分类

岩溶塌陷的类型可按不同的标志进行划分：

1、岩溶塌陷的时期

岩溶塌陷按塌陷时期可划分为古塌陷、老塌陷和现代塌陷。

（1）古塌陷

形成于第四纪以前，如华北地区的岩溶陷落柱，为石炭、二叠系煤系地层向下伏奥陶系灰岩中的岩溶洞、隙塌陷形成的柱体。

（2）老塌陷

形成于第四纪时期，具残留形态，往往为后期堆积物充填或掩埋。

（3）现代塌陷

新近时期产生，或形成时期不明但形态保持良好。其数量最多，分布最广，是最主要的致灾类型。

2、岩溶塌陷的成因类型

岩溶塌陷按其成因可分为自然塌陷和人为塌陷两大类，而据不同的诱发因素又可分为10种类型。

（1）自然塌陷

A、暴雨塌陷

暴雨可导致土体迅速充水增重和地表水的强烈渗透，或在一定条件下引起岩溶地下水位的急剧上升而产生正压冲爆作用，都可导致塌陷的发生。

B、洪水塌陷

在河、湖近岸地带，第四系冲积层中的潜水位和岩溶地下水位均随地表洪水位而波动，由于两者渗透性的差异，在波动过程中不但可产生有利于渗透潜蚀作用的附加水头，而且还产生正、负压力的作用，都可导致塌陷的产生。

C、地震塌陷

在构造地震临近震中的强震区，因地震力的冲击或液化作用可产生一系列的塌陷。如1975年2月4日的海城7.3级地震，产生塌坑200余个；1976年8月27日的唐山8级地震,产生塌坑120余处。

D、重力塌陷

在岩溶发育过程中，地下洞穴、管道在崩塌作用下不断扩展，最后导致顶板盖层在重力作用下失稳陷落的现象，在岩溶山区并不罕见，岩溶漏斗、地下河天窗、岩溶嶂谷、天生桥等地表岩溶形态，有许多就是塌陷的遗迹、在覆盖岩溶区的自然塌陷，也往往是土洞扩展导致其顶板在重力作用下失稳塌陷。

（2）人为塌陷

A、坑道排水、突水塌陷

指由于矿坑、隧道、人防及其它地下工程排水或突水产生的塌陷，其中以矿坑排、突水为主。凡处于覆盖岩溶区的矿区，在其排水疏干过程中，几乎都不可避免地产生塌陷。由于矿坑排水降深达10～300m以上，疏干影响范围可达l～20km以外，因此，在各类人为塌陷中，这类塌陷范围最广，可达数至数十平方公里；塌陷数量最多，达数百至数千个；塌陷持续时间最长，有的可达20年以上；危害也最严重，造成巨大的经济损失，甚至使矿山封井停采。

B、抽汲岩溶地下水塌陷

主要由于水井抽水引起，分布较为普遍。当覆盖层厚度较薄（一般＜10～20m）、抽水降深达到5～10m时，多有塌陷产生。由于抽水降深有限，其影响范围约100～2000m；塌陷坑数量较少，一般几个至十几个，仅在集中供水源地有较大规模的塌陷产生。

C、水库蓄水或引水塌陷

岩溶洼地、谷地的小型水库及少量中型水库，由于水体增荷、渗漏潜蚀及雨季地下水位迅猛变化产生的正负压力和冲爆等多种作用，常使库区产生塌陷，造成水库病害甚至报废。其规模一般较小，塌陷数量少、强度较弱，但往往多次复活而不易稳定。水库塌陷在悬托型河谷极易产生，在峰丛、丘丛洼地中的水库，其下往往有暗河管道发育，也易塌陷。此外，引水渠道渗漏也可诱发塌陷。

D、振动或加载塌陷

爆破和机械振动或加载，是使覆盖岩溶区处于接近极限平衡状态的隐伏土洞产生塌陷的诱因，它往往与其它因素联合作用。

E、地表水、污水下渗塌陷

在厂矿建筑区，由于场地排水不良造成地表水下渗潜蚀或地表污水下渗溶滤也能导致塌陷的产生。此外，城市上、下水管道渗漏，春耕泡田水下渗都可诱发塌陷。

F、多种成因复合塌陷。

3、可溶岩类型

塌陷赖以产生的可溶胜基岩主要是碳酸盐岩，在我国分布最广，塌陷主要产于其中。其它类型的可溶岩，如盐岩、石膏、可溶性钙质碎屑岩（简称红层），仅局部发育，分布范围小，塌陷数量也少。

4、岩溶洞隙盖层的岩性结构

按岩溶洞、隙的盖层岩性结构可分为土层塌陷和基岩塌陷。在人为塌陷中，绝大多数为土层塌陷，土层的结构不同，塌陷过程有所差异。

基岩塌陷主要见于古、老的自然塌陷，现代也偶有发生，往往产生强度较低（震级一般1～2级）的塌陷地震。自然基岩塌陷的规模一般较大，如岩溶陷落柱直径一般数十至百米以上，最大可达300～400m，塌陷高度一般为数十至百余米，大者300～400m；老塌陷多形成巨型塌陷坑。

人为的基岩塌陷主要见于坑道排、突水塌陷中，个别震动塌陷也有发生。一般需要具备两个条件：一是有规模较大的隐伏洞穴；二是盖层岩层（体）受构造破碎或风化而较软弱。其特征是：①其规模不等，大者居多；②其分布明显地受构造控制，一般多发育于构造交汇破碎带。

5、其它分类

除上述分类外，还可按塌陷坑的大小，塌陷强度，塌陷区规模进行分类。

（三）岩溶塌陷形态和散布特征

1、塌陷的形态特征

塌陷的形态特征主要取决于盖层的岩性结构、厚度及岩溶洞隙开口的形态与规模。

（1）平面形态有：

A、圆形或似圆形；

B、椭圆形，其长、短轴之比1.5～4；

C、长条形，长度大于宽度在4倍以上；

D、不规则形。

（2）剖面形态有：

A、坛状，口小肚大、塌陷坑壁呈反坡状；

B、井状，塌陷坑壁陡立呈直筒状；

C、漏斗状，口大底小，塌陷坑壁呈斜坡状，状如漏斗；

D、碟状，塌陷坑呈平缓凹陷，面积大，深度小，呈碟形；

E、复合状，老塌陷复活或塌陷在同一地点重复出现，新产生的塌陷坑较原有塌陷坑小，两者叠加复合而形成。

2、塌陷的散布特征

塌陷的散布特征主要取决于可溶岩的分布、岩溶发育程度及岩溶水的水动力条件，主要有：

（1）岛状散布：塌陷坑主要汇聚于一处或几处，呈不连续的片状分布；

（2）带状或线状散布：塌陷坑的分布呈明显的方向险；

（3）面状散布：塌陷坑呈较均匀地分布，无明显的方向性；

（4）零星散布：塌陷坑呈无规律地稀疏分布。

（四）岩溶塌陷的危害性

岩溶塌陷的危害性主要表现在以下三个方面：

1、形成地质灾害。

2、恶化生态环境。

3、影响对各种资源的开发利用。

三、非岩溶性塌陷

非岩溶性塌陷在我市主要表现在煤矿及金属、非金属矿山的地下采空区顶板冒落塌陷。

（一）大面积采空区的地表变形

1、地表变形的特征

地下矿层大面积采空后，矿层上部的岩层失去支撑，平衡条件被破坏，随之产生弯曲、塌落，以致发展到使地表下沉变形。地表变形开始成凹地，随着采空区的不断扩大，凹地不断发展而成凹陷盆地，此盆地称为移动盆地。

移动盆地的面积一般比采空区面积大，其位置和形状与矿层的倾角大小有关：矿层倾角平缓时，盆地位于采空区的正上方，形状对称于采空区；矿层倾角较大时，盆地在沿矿层走向方向仍对称于采空区，而沿倾斜方向随着倾角的增大，盆地中心愈向倾斜的方向偏移。

如图3，所示移动盆地形状。

图三

采空区上方岩层变形不断扩大而向上发展，往往波及到地表，使地表产生移动变形，地表变形一般具有下列特征：

（1）连续的地表变形：变形在空间和时间上是连续发生的，开始地表成凹地，随着采空区不断扩大，凹地不断扩大而成凹陷盆地，即移动盆地。连续的地表变形常形成较规则的移动盆地。

（2）不连续的地表变形：变形在空间和时间上都不连续，地表不出现较规则的盆地而常出现塌陷坑、台阶以及不规则的大裂缝等。

（3）不明显的地表变形：地表变形不明显，仅有少量地面下沉或小裂缝，对地表建筑物不产生明显影响。

2、地表变形的分区

根据地表变形值的大小和变形特征，自移动盆地中心向边缘分为三个区：

（1）均匀下沉区（中间区）：即盆地中心的平底部分，当盆地尚未形成平底时，该区即不存在，区内地表下沉均匀，地面平坦，一般无明显裂缝。

（2）移动区（又称内边缘区或危险变形区）：区内地表变形不均匀，变形种类较多，对建筑物破坏作用较大，如地表出现裂缝时，又称为裂缝区。

（3）轻微变形区（外边缘区）：地表的变形值较小，一般对建筑物不起损坏作用。该区与移动区的边界，一般是以建筑物的容许变形值来划分。其外围边界，即移动盆地的最外边界，实际上难以确定，一般是以地表下沉值10mm为标准来划分。

3、地表变形的分类

为便于对地表变形进行分析研究，将地表变形分为两种移动和三种变形。两种移动是：垂直移动（下沉）和水平移动；三种变形是：倾斜，弯曲（曲率）和水平变形（伸张或压缩）。

4、影响地表变形的因素

（1）矿层因素

A、矿层埋深愈大（即开采深度愈大），变形扩展到地表所需的时间愈长，地表变形值愈小，变形比较平缓均匀，但地表移动盆地的范围增大。

B、矿层厚度大，采空的空间大，会促使地表的变形值增大。

C、矿层倾角大时，使水平移动值增大，地表出现裂缝的可能性加大，盆地和采空区的位置更不相对应。

（2）岩性因素

A、上覆岩层强度高、分层厚度大时，地表变形所需采空面积要大，破坏过程所需时间长，厚度大的坚硬岩层，甚至长期不产生地表变形。强度低、分层薄的岩层，常产生较大的地表变形，且速度快，但变形均匀，地表一般不出现裂缝。脆性岩层地表易产生裂缝。

B、厚的、塑性大的软弱岩层，覆盖于硬脆的岩层上时，后者产生破坏会被前者缓冲或掩盖，使地表变形平缓；反之，上覆软弱岩层较薄，则地表变形会很快，并出现裂缝。岩层软硬相间、且倾角较陡时，接触处常出现层离现象。

C、地表第四纪堆积物愈厚，则地表变形值增大，但变形平缓均匀。

（3）地质构造因素

A、岩层节理裂隙发育，会促进变形加快，增大变形范围，扩大地表裂缝区。

B、断层会破坏地表移动的正常规律，改变移动盆地的大小和位置，断层带上的地表变形更加剧烈。

（4）地下水因素

地下水活动（特别是对抗水性弱的岩层）会加快变形速度，扩大变形范围，增大地表变形值。

（5）开采条件因素

矿层开采和顶板处置的方法以及采空区的大小、形状、工作面推进速度等，均影响着地表变形值、变形速度和变形的形式。目前以柱房式开采和全部充填法处置顶板，对地表变形影响较小。