地面塌陷的形成条件和影响因素

地下空洞的存在是地面塌陷的基本空间条件。

引起塌陷的空洞发育和分布与构造破碎带有关，尤其是喀斯特溶洞的发育和分布往往受断层破碎带的控制，并在地下水位波动频繁的位置被侵蚀破坏形成塌陷。坍塌边沿和空洞边沿基本形成上下对应关系。地面塌陷的物质构成可以是可溶岩或非可溶岩，可以是第四纪松散沉积物，也可以是变得松软破碎的岩体。

塌陷的规模和形态与物质组成有一定的关系。

由喀斯特溶洞形成的坍塌一般形成塌落洞，洞成筒状或柱状；由矿山开采引起的地面塌陷往往形成洼地、槽谷或负地形，并伴随有不规则的开裂和地形起伏；高原区的土洞从形成到塌陷具有规模小、历时短、数量多等特点，因此，容易破坏堤坝基础，对于水利建设和防洪都有极大的危害性。

地面塌陷的主要影响因素如下。

（1）地形地貌和地质构造。喀斯特地区的洼地、谷地与河谷等，往往是断裂构造和喀斯特的发育地带，也是地下水的主要径流排泄带或汇水区，这些地区十分有利于地面塌陷的产生。

（2）洞顶自重和外加荷载作用。受化学侵蚀、机械剥蚀及人工挖掘等作用的影响，洞顶支撑力减少或自重力加大，当支撑力无法抵消洞顶岩土体重力作用时，就会引起上覆岩层的塌陷。荷载造成的塌陷常与人类活动和工程建设有关。

（3）震动效应。强烈的地震和人为震动都会引起岩土体的各种破坏效应，如果在震动区分布有地下岩洞或人工洞穴，往往会引起地面塌陷或洞室坍塌。地震引起的地面塌陷最为强烈，如我国1975年的海城地震和1976年的唐山地震都有多处地面沉降和塌陷发生。人为震动引起的塌陷以铁路沿线和爆破产生的居多。

（4）降雨和蓄水影响。降雨和蓄水不但直接湿润与饱和岩土体、增加岩土体的容重及降低其强度，而且还抬高地下水位，增强地下水的渗透和侵蚀能力，提高洞内的水压力，故塌陷多出现在雨季或多雨季节。

（5）疏干排水。在进行矿床开采和地下工程建设时，往往要大规模地进行地下水的疏干排水，由于地下水位的大幅度下降，使得上覆岩体失去了浮托力，增大了渗透压力，潜蚀作用增强，极易造成地面塌陷。

（6）冲刷溶蚀作用。在一些工矿企业和城市，由于地下管道漏水或排放废液，对岩土层具有很强的冲刷和侵蚀作用，容易沿着某一通道带走松散和可溶物质，形成空洞导致坍塌。

地面塌陷的分类方法很多，按照成因可以分为重力塌陷、振动塌陷、荷载塌陷、潜蚀塌陷和溶蚀塌陷；按照影响因素不同可以划分为自然塌陷、人为塌陷和综合形成塌陷；按照空洞围岩的物质组成，把塌陷划分为岩溶塌陷、土洞塌陷、煤层塌陷等。

防治地面塌陷的技术措施有控水措施和工程措施。控水措施包括：在地下水开采区，要合理控制地下水位；在矿山疏干排水中，对可能出现地面塌陷的地段，采取局部注浆处理；在松散土层进行排水时，要控制井的抽水量，不能大量抽水，以免形成空洞造成坍塌；在喀斯特地区开采地下水时，不能将水位降至岩溶体或溶洞顶层以下。

工程措施包括：

①回填，即利用黏土或渣石将坑填平夯实；

②封堵，对因疏干排水引起的塌陷，可用帷幕灌浆或截水墙封堵地下水流，对由地表水流引起的塌陷，可通过建筑堤坝、围堰进行隔离，对溶洞引起的塌陷，可用混凝土塞将溶洞口塞堵；

③加固，当建筑物基础发生塌陷时，可用桩支撑和地基加固等方法进行加固处理。