岩土知识：岩溶塌陷的形成条件
2015-11-23 18:26 来源于网络
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（一）岩溶洞隙是岩溶塌陷产生的基础
岩溶（国际通用术语Karst，译名喀斯特）是指水对可溶性岩石（在我国以碳酸盐岩为主，局部尚有硫酸盐岩、卤化物岩等，这里主要对前者进行论述）进行以化学溶蚀作用与特征（并包括水的机械侵蚀和崩塌使用以及物质的携出、转移和再沉积）的综合地质作用，以及由此而产生的现象统称。岩溶作用的结果在可溶岩表面及其内部形成各种岩溶现象，在地表的如洼地、槽谷、漏斗、落水洞、溶沟溶槽、石芽、石柱、溶峰等；在地下的则为各种形态的溶洞、溶隙、管道等。由于岩溶作用受着地下水水流系统的控制，因而各种岩溶现象也往往组成一定的系统，称为岩溶系统，受各种因素的影响，岩溶的发育有强弱之分，一般可溶岩岩性较纯，连续厚度较大，出露分布较广，断层较发育、岩层较破碎的，岩溶较易发育；可溶岩岩性不纯，含泥质及其它不溶杂质成分较多，连续厚度不大或多类有非可溶性夹层，出露分布较局限，断层不发育、岩层较完整的、岩溶发育较弱。其分级标志参见下表。
岩溶发育愈强烈，岩溶洞隙数量愈多，其规模也愈大，愈有利于岩溶塌陷的形成。岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水排浊基准面的控制，多发育于浅部，向深部逐渐减弱。浅部岩溶洞隙由于地下水活动频繁，交替强烈，一般连通性较好，成为塌陷物质的储集空间和运移通道。岩溶洞隙的开口程度是影响岩溶塌陷形成的重要因素，岩溶地下水的活动，塌陷物质的运移都是通过洞隙开口处进行的，因此，塌陷坑与开口洞隙存在着密切的垂向对应关系。实践表明，洞隙规模愈大，塌陷也愈大；洞隙开口愈大，塌陷速度愈快。洞隙的平面展布形态对塌陷平面形态有着决定性影响，裂隙状洞隙往往形成长条状塌陷坑，沿地下河管道往往产生链状或串珠状分布的塌陷坑群。
（二）一定厚度的松散盖层
目前已知塌陷中土层塌陷占96.7％，可见土层是塌陷的主要组成部分。土层可由粘土、砂、砾等各种组分组成，形成单层双层或多层结构。岩性结构对塌陷的形成有着明显的影响：均一的砂土由于其颗粒间无粘结力，在一定水头的水流渗透作用下，其细小颗粒易于被潜蚀搬运进而淘空破坏，抗塌陷能力最差，塌陷数量相对较多；双层或多层结构的土层，由于有粘性土的缓冲作用，其抗塌能力要稍好一些；均一粘性土或底部为粘性土的多层结构土层，由于粘性土具有一定的凝聚力，抗塌能力较强，塌陷数量相对较少，塌陷的速度也要缓慢一些。
土层的厚度对塌陷的产生也有明显的影响，据统计，土层厚度小于10m的塌陷占绝大多数；厚度10—30m的塌陷数量要少得多，而>30m的仅零星出现。目前所知土层厚度最厚的见于安徽铜陵新桥矿塌陷，土层厚度达到60m.
除盖层为土层的塌陷外，如盖层为风化破碎的基岩也可产生塌陷，如湖南水口山铅锌矿阳公堂因矿坑排水产生塌陷，直径59X54m，塌坑可见深25m，塌陷层表层残积土厚38.7m，其下碎屑岩厚124.67m，下伏为岩溶发育的灰岩，盖层总厚达163.37m.山东莱芜铁矿顾家台矿区因矿坑排水在厚156m受断层破碎的第三系红色砂岩、粉砂岩中产生塌陷。此外，在湖南的煤炭坝煤矿、江西城门山和东乡铜矿，均发现有隐伏的古基岩塌陷堆积体，其直径可达500m，其深度可达300m.
（三）易于改变的岩溶地下水动力条件
岩溶地下水一般具有赋存状态复杂（集中管道状或分散网络状）、动态变化迅猛、迳流通畅、流态多变的特点，这些特征在不同地段由于其补给、迳流、排泄条件的不同而又有明显的差异。影响补、迳、排条件的因素除了地质构造外，主要受地形地貌、即碳酸盐岩的出露条件、地形切割程度及水文网配置格局所控制，不同地貌类型具有不同的岩溶地下水特征。据此可在宏观上将岩溶地下水概括三种类型：岩溶山地（裸露型岩溶）的岩溶地下水，岩溶平原、盆地、谷地（复盖型岩溶）的岩溶地下水和河湖近岸地带的岩溶地下水。
需要指出的是，在华南复盖岩溶区的上复粘性土层常与残坡积或坡洪积成因，多含有砂砾质且垂直裂隙发育，具有不均一的含水性，往往组成弱含水层，居民多取之供生活用水。其特征是含水不均，水位随地形而变化，水量较小，干旱年份甚至干涸。这一类土层水的水位一般高于下伏的岩溶地下水位，尤其在雨季，其水位差达到最大，在其作用下，沿土层中的垂向裂隙和粗大孔隙产生垂向渗透补给岩溶地下水，其水力坡度较大，可在土层中产生潜蚀作用，将土的细小颗粒随水带走，形成土洞，进而扩展形成塌陷。
地下水的动力条件是指地下水的赋存（含水介质类型）和水力条件（承压、非承压）及其以水位（水头）、流速、水力坡降等要素表征的条件。在岩溶地下水埋藏较浅、循环交替强烈的地段，岩溶地下水动力条件易于改变，地下水活动变化强烈，有利于塌陷的形成。这些地段有：水位埋藏较浅，多具承压性，变化幅度较大，或在基岩面附近波动的地段；迳流较通畅的集中迳流带或主迳流带；地下水的排泄带；具有潜水（包括土层水）和岩溶水双层含水层结构分布地段；与潜水或地表水体联系密切、交替强烈地段；降落漏斗影响范围内。
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