地面塌陷现象

地面塌陷现象

引言：据统计：截至2012年，中国24省市区都有地面塌陷发生，其中主要分布于辽宁、河北、江西、湖北、湖南、四川、贵州、云南、广东、广西等省区。一、定义：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。

二、基本类型

1.根据形成塌陷的主要原因分为自然塌陷和人为塌陷两大类

1)自然塌陷：是地表岩、土体由于自然因素作用，如地震、降雨、自重等，向

下陷落而成，如黄土湿陷。

2)人为塌陷：由于人为作用导致的地面塌落。

2.根据塌陷区是否有岩溶发育，分为岩溶地面塌陷和非岩溶地面塌陷

1)岩溶地面塌陷：主要发育在陷伏岩溶地区，是由于隐伏岩溶洞隙上方岩、土

体在自然或人为因素作用下，产生陷落而形成的地面塌陷。

2)非岩溶地面塌陷：根据塌陷区岩，土体的性质又可分为黄土湿陷、火山熔岩

塌陷和冻土塌陷等多种类型。

三、主要特征

1.岩溶塌陷：岩溶塌陷的平面形态具有圆形、椭圆形、长条形及不规则形等，

主要与下伏岩溶洞隙的开口形状及其上复岩、土体的性质在平面上分布的均一性有关。其剖面形态具有坛状、井状、漏斗状、碟状及不规则状等，主要与塌层的性质有关。粘性土层塌陷多呈坛状或井状，砂土层塌陷多具漏斗状，松散土层塌陷常呈碟状，基岩塌陷剖面常呈不规则的梯状。

2.采空塌陷：一般较大，面积一般在几百米以上，大者如湖南杨梅山煤矿塌陷，

长2km，宽1km，深12m，塌陷面积达几百万平方米。

3.黄土湿陷：湿性黄土在干燥状态下可以承受一定荷重而变形不大。当浸水后，

土粒间水膜增厚，水溶盐被溶解，土粒联结力显著减弱，从而引起土体结构破坏并产生湿陷。由于湿陷往往是突然发生的，所以常使建筑物突然发生沉陷，甚至导致建筑物破坏。

四、工程案例（塌陷形成原因、对工程影响、处理方法）

案例一：2008年4月广东省平远县石镇洋背村发生岩溶地面塌陷，塌陷造成X036县道砼路面出现两处悬空，公路中断，房屋裂缝，地表坍塌，给公路交通和当地村民带来了不同程度的损失。地面坍塌已发展至南北长约250米，东西长约120米的不规则状灾害区，在坍塌区范围内发生大小不等的塌陷坑有20余处，塌陷坑直径1.5~10米不等，深度1~8米不等

1.形成机理：塌陷区的工程地质岩组的组合是以上不第四系松散岩工程地

质岩组与坚硬灰岩工程地质岩组的二元结构体，在天然动态条件下，处

于平衡稳定状态。塌陷区附近有两家矿山，均为地下开采的石灰石采石

场，斜井式开采。2008年3月下旬以来连续降雨，地表水下渗使土体迅

速达到饱和状态，增加了土地重力并加速了溶洞的疏通，使土体的稳定

性降低，同时由于地下开采抽取大量的地下水，改变了地下水动态，使

上部土层失去了顶托，造成了应力的失衡。简单地说，洋背村X036县

道岩溶地面塌陷是由于石灰石矿山开采，长期抽排地下水和连续降雨等

多方面原因共同引发的地质灾害。

2.处理方法

控水措施：①在潜在塌陷区周围修建排水沟②严重淤塞的河道清理疏通③严重漏水的河溪铺底防漏或人工改道④严重漏水的塌陷洞隙采用粘土或水泥灌注填实，封闭地面改道⑤矿区修建井下防水闸门，建立有效排水系统，对水量较大的突水点进行注浆封闭。

工程加固措施：①对于塌陷段较大的塌陷坑：跨越法（采用梁板跨越，两端支承在坚固岩土体上的方法）；桩基工程②对于较小的塌陷坑：灌注填充法（灌注水泥砂浆，充满孔洞缝隙，隔断地下水流通道）；清除填堵法（先清除其中松土，填入块石、碎石形成反滤层，覆盖以粘土并夯实）③土体厚度小，地形平坦：强夯法（强夯砸实覆盖层方法）消除土洞，提高土层强度。

案例二：郴州华塘煤矿建井投产以来，不断发生塌陷坑与地面裂缝现象

1.影响因素：①开采初期，采用巷道式残采方法爆破落煤，局部上山坑道离

地面太近，引发地面塌陷；中期矿井生产能力提高，采空区面积面大；后期，对煤柱回采和越界开采，顶板变形严重，在采空区中部不均匀下沉，多次下沉②煤层薄的地段，地面下沉量小；煤层厚的地段，地面下沉量大

③采空区顶板泥岩和砂岩相见，力学强度低，采空区面积大，地面易塌陷

④地下水位降低，地表水对岩石缝隙中的胶结物起到软化作用，破坏了裂

隙间的粘结力，造成了强度降低⑤矿山时采时停，地下水位大幅度反复升降，地下水压力发生变化，采空区已形成的应力平衡状态被破坏，导致顶板塌落。

2.处理办法：①按规定留设保安煤柱，并且保护好保安煤柱②开采前，根据

地面设施分布状况预测评估，制定生产计划，开采方案和防灾减灾方案，采掘时，适量控制爆破规模③加强观测，做好地下水疏排工作和地表水防渗工作。拦水坝下游上游都可采取块石水泥砂浆铺垫处理，河流经采区边缘，可采取留设防水煤柱或进行帷幕注浆来防治河水渗漏④对塌陷区及时充填，倾斜严重的建筑物及时拆除。

案例三：甘肃省兰州市的黑方台地区，常年沿袭大水漫灌，引发大面积的黄土湿陷。区内黄土湿陷由灌溉水入渗造成黄土湿陷形成的裂缝、落水洞随处可见，导致大量农田耕地废弃，水利设施严重破坏，距离灌区近的房屋整体沉陷明显。此外，黄土湿陷造成地基变形，房屋开裂。区内黄土虽经历了40余年灌溉，湿陷性尚未完全消除。灌溉水沿裂缝和黄土垂直节理快速补给地下水，会再次引起新的湿陷。因此，有必要通过改变灌溉模式，控制灌溉量等方式，对灌区黄土湿陷加以控制。

以上三个案例分别为岩溶地面塌陷、采空地面沉陷以及黄土湿陷三种地面塌陷现象。三种现象的影响因素，形成机理不同，防治措施也就各不一样。由小及大，通过个别的案例，可以总结出同种类型的共性。

1.岩溶地面塌陷

岩溶地面塌陷的形成原因：塌陷区的工程地质岩组和水文地质组合条件在外因影响下是容易诱发岩溶地面塌陷发生的主因。溶岩地下水流场的稳定状态则成为诱发岩溶地面塌陷灾害的诱因。溶岩地面塌陷的催化剂则是人类的工程活动破坏了岩溶地下水天然动态平衡条件，改变地下水流场，破坏含水岩土体的天然稳定性。一般岩溶地面塌陷形成的原因不外乎以上的三条。

2.煤田采空沉陷