壹、巖溶塌陷的形成條件
巖溶塌陷發育的基本條件是：巖溶洞隙的存在，壹定厚度的松散蓋層和水動力條件易於改變的巖溶地下水。
（壹）巖溶洞隙是巖溶塌陷產生的基礎。
巖溶（國際通用術語 Karst ，譯名喀斯特）是指水對可溶性巖石（在我國以碳酸鹽巖為主，局部尚有硫酸鹽巖、鹵化物巖等，這裏主要對前者進行論述）進行以化學溶蝕作用與特征（並包括水的機械侵蝕和崩塌使用以及物質的攜出、轉移和再沈積）的綜合地質作用，以及由此而產生的現象統稱。巖溶作用的結果在可溶巖表面及其內部形成各種巖溶現象，在地表的如窪地、槽谷、漏鬥、落水洞、溶溝溶槽、石芽、石柱、溶峰等；在地下的則為各種形態的溶洞、溶隙、管道等。由於巖溶作用受著地下水水流系統的控制，因而各種巖溶現象也往往組成壹定的系統，稱為巖溶系統，受各種因素的影響，巖溶的發育有強弱之分，壹般可溶巖巖性較純，連續厚度較大，出露分布較廣，斷層較發育、巖層較破碎的，巖溶較易發育；可溶巖巖性不純，含泥質及其它不溶雜質成分較多，連續厚度不大或多類有非可溶性夾層，出露分布較局限，斷層不發育、巖層較完整的、巖溶發育較弱。
巖溶發育愈強烈，巖溶洞隙數量愈多，其規模也愈大，愈有利於巖溶塌陷的形成。巖溶洞隙的發育壹般受巖溶地下水排濁基準面的控制，多發育於淺部，向深部逐漸減弱。淺部巖溶洞隙由於地下水活動頻繁，交替強烈，壹般連通性較好，成為塌陷物質的儲集空間和運移通道。巖溶洞隙的開口程度是影響巖溶塌陷形成的重要因素，巖溶地下水的活動，塌陷物質的運移都是通過洞隙開口處進行的，因此，塌陷坑與開口洞隙存在著密切的垂向對應關系。實踐表明，洞隙規模愈大，塌陷也愈大；洞隙開口愈大，塌陷速度愈快。洞隙的平面展布形態對塌陷平面形態有著決定性影響，裂隙狀洞隙往往形成長條狀塌陷坑，沿地下河管道往往產生鏈狀或串珠狀分布的塌陷坑群。
（二）壹定厚度的松散蓋層
目前已知塌陷中土層塌陷占 96.7 % ，可見上層是塌陷的主要組成部分。土層可由粘土、砂、礫等各種組分組成，形成單層雙層或多層結構。巖性結構對塌陷的形成有著明顯的影響：均壹的砂土由於其顆粒間無粘結力，在壹定水頭的水流滲透作用下，其細小顆粒易於被潛蝕搬運進而淘空破壞，抗塌陷能力最差，塌陷數量相對較多；雙層或多層結構的土層，由於有粘性土的緩沖作用，其抗塌能力要稍好壹些；均壹粘性土或底部為粘性土的多層結構上層，由於粘性土具有壹定的凝聚力，抗塌能力較強，塌陷數量相對較少，塌陷的速度也要緩慢壹些。
土層的厚度對塌陷的產生也有明顯的影響，據統計，土層厚度10m 的塌陷占絕大多數；厚度 10 壹 30m 的塌陷數量要少得多，而>30m 的僅零星出現。目前所知土層厚度最厚的見於安徽銅陵新橋礦塌陷，土層厚度達到 60m .
除蓋層為土層的塌陷外，如蓋層為風化破碎的基巖也可產生塌陷，如湖南水口山鉛鋅礦陽公堂因礦坑排水產生塌陷，直徑 59x54m ，塌坑可見深 25m ，塌陷層表層殘積土厚 38.7m ，其下碎屑巖厚 124.67m ，下伏為巖溶發育的灰巖，蓋層總厚達 163.37m .山東萊蕪鐵礦顧家臺礦區因礦坑排水在厚 156m 受斷層破碎的第三系紅色砂巖、粉砂巖中產生塌陷。此外，在湖南的煤炭壩煤礦、江西城門山和東鄉銅礦，均發現有隱伏的古基巖塌陷堆積體，其直徑可達 500m ，其深度可達 300m .
（三）易於改變的巖溶地下水動力條件
巖溶地下水壹般具有賦存狀態復雜（集中管道狀或分散網絡狀）、動態變化迅猛、遷流通暢、流態多變的特點，這些特征在不同地段由於其補給、遷流、排泄條件的不同而又有明顯的差異。影響補、遷、排條件的因素除了地質構造外，主要受地形地貌、即碳酸鹽巖的出露條件、地形切割程度及水文網配置格局所控制，不同地貌類型具有不同的巖溶地下水特征。據此可在宏觀上將巖溶地下水概括三種類型：巖溶山地（裸露型巖溶）的巖溶地下水，巖溶平原、盆地、谷地（復蓋型巖溶）的巖溶地下水和河湖近岸地帶的巖溶地下水。
需要指出的是，在華南復蓋巖溶區的上復粘性土層常與殘坡積或坡洪積成因，多含有砂礫質且垂直裂隙發育，具有不均壹的含水性，往往組成弱含水層，居民多取之供生活用水。其特征是含水不均，水位隨地形而變化，水量較小，幹旱年份甚至幹涸。這壹類土層水的水位壹般高於下伏的巖溶地下水位，尤其在雨季，其水位差達到最大，在其作用下，沿土層中的垂向裂隙和粗大孔隙產生垂向滲透補給巖溶地下水，其水力坡度較大，可在土層中產生潛蝕作用，將土的細小顆粒隨水帶走，形成土洞，進而擴展形成塌陷。
地下水的動力條件是指地下水的賦存（含水介質類型）和水力條件（承壓、非承壓）及其以水位（水頭）、流速、水力坡降等要素表征的條件。在巖溶地下水埋藏較淺、循環交替強烈的地段，巖溶地下水動力條件易於改變，地下水活動變化強烈，有利於塌陷的形成。這些地段有：水位埋藏較淺，多具承壓性，變化幅度較大，或在基巖面附近波動的地段；通流較通暢的集中遷流帶或主逸流帶；地下水的排泄帶；具有潛水（包括土層水）和巖溶水雙層含水層結構分布地段；與潛水或地表水體聯系密切、交替強烈地段；降落漏鬥影響範圍內。
二、巖溶塌陷形成的動力因素
巖溶塌陷是在具備上述三個基本條件的基礎上，受到各種自然或人為的動力因素的作用而產生。
（壹）巖溶地下水的作用：巖溶地下水的活動在巖溶塌陷的形成中具有多種作用，是壹種十分重要的動力因素，可以在自然條件下由於氣候季節的幹、濕變化引起，也可以由於人工抽水、礦坑排水、水庫蓄水、引水、灌溉和給排水工程的滲漏引起。
1.溶蝕作用水對可溶巖的溶蝕過程極為緩慢。據觀測計算，我國巖溶區其溶蝕量每千年為數十至百余毫米。作為巖溶塌陷基礎的巖溶洞隙都是在漫長的地質歷史時期中形成。但在石膏、巖鹽類巖石分布地區，因采礦、水庫興建或其它人類活動的影響可使其產生強烈的溶蝕作用，使新巖溶快速發育，為塌陷提供必要的條件。
2.改變土體的狀態巖土體中含水量隨地下水位的升降而變化，含水量的增加壹方面使巖土體的重度增大，如達到飽和，重度可增加約巧壹 25 % ；另壹方面對於粘性土因塑性狀態發生變化而使其變軟，強度降低。這些變化將使洞隙頂板的力學平衡狀態惡化。
3.地下水的浮托作用處於地下水位以下的巖土體都受到地下水浮托力的作用。當水位上升，浮托力按其增加的水頭值增大，產生正壓效壓，如上復蓋層較薄、上升水頭較高時，就可能頂破蓋層產生塌陷；當水位下降時浮托力消減，對於不透水的粘性土或砂土，其消減值為全部的下降水頭或（ 0 . 6 壹 0 . 7 ）倍下降水頭，其作用相當於使蓋層增加壹個同值的附加荷載，對於粘性土壹般可達到其自重的 40 %左右。這樣可使蓋層的穩定性降低甚至直接導致失穩塌陷。
4.地下水的滲透潛蝕作用潛蝕作用是指地下水流在其流徑上對土、巖顆粒產生的動水壓力使其移動帶走的作用，動力水的大小取決於地下水的坡降，產生潛蝕作用的起始水力坡降稱為臨界水力坡降，它的大小取決於土的組成成分與結構，壹般粘性土因其具有凝聚力，比砂性土要大。沿著巖溶地下水流方向上的水平滲透潛蝕，在自然條件下因其水力坡降較小壹般不易產生，主要出現於人工抽排水巖溶水位急劇下降的過程中，這時地下水的坡降流速增大，從而對巖溶洞隙通道中的松散充填物和復蓋會產生潛蝕、沖刷和淘空作用。其結果，巖溶洞隙充填物被帶走，在復蓋層底部的洞隙開口處形成空洞，成為土洞的雛形。並在巖溶水位下降到基巖頂板之前繼續受到潛蝕、沖刷而逐漸擴展。在雙層含水層結構分布地區。潛水或土層水向巖溶地下水的垂向滲透，以及降雨和地表水的垂向入滲，可產生垂向滲透潛蝕作用，這時入滲水流向著洞隙開口處匯聚和集中滲透。這種作用在抽排巖溶地下水水位急速下降的情況下最為顯著，因上復土層的滲透性比巖溶含水層要小得多，其水位的下降速度也就要慢得多。這樣水位差將隨著巖溶水位的下降而增大，當水位降至復蓋層底板時，其水力坡度達到最大（可接近 1 ） ，浸蝕作用也最強。在上述作用下土洞不斷向上擴展而導致失穩塌陷。
5.巖溶地下水位變化引起巖溶洞隙空間的正負壓力作用巖溶地下水位上升時，封閉較好的巖溶洞隙空間的氣體受壓形成高壓氣團，對其周圍的巖土體產生正壓作用，當蓋層較薄時，可沖破蓋層巖土體，形成氣爆，造成塌陷。這類塌陷稱之與沖爆塌陷，主要見於巖溶山地地下河的通道上。巖溶地下水位大幅度下降可在封閉的巖溶洞隙空間產生負壓，對復蓋層土體產生附加吸力而使其遭到吸蝕剝落並向下遷移。對於上復土體中所含的水，負壓使其增加了向下滲透的附加水頭，從而加劇了對土體的潛蝕作用，加速土體的破壞和土洞的形成和擴展。負壓的大小取決於復蓋層的封閉程度和水位的下降速度，在安全封閉條件下，其理論最大值為壹個大氣壓，實際上復蓋層的封閉性只是相對的，地下水位下降速度除礦坑突水驟降外壹般也是較緩慢的。因此其作用有限，完全由負壓吸蝕產生的塌陷只有在極特殊的條件下才有可能出現。
6.巖溶地下水位波動的散解作用巖溶地下水位波動使巖溶洞隙上復蓋巖土體處於頻繁的幹濕交替狀態，使其發生崩解和剝落，促進土洞的發育和擴展。形成於地下水位波動帶中的土洞除了入滲水流的潛蝕作用外主要與此種作用有關。
7.巖溶地下水的水擊作用巖溶管道中的地下水流經常處於不穩定狀態，管道中因塌陷物的堵塞或充填物的沖決，使水流速度突然變化，水流的動能將轉化為壓力，形成壹種向來水方向傳播的彈性波即水擊波，從而產生水擊作用，沖擊巖溶洞隙管道系統，引起與之相通的上方復蓋巖土體的擊穿與塌陷。據計算，巖溶管道中水流速度突然降低 lm / S 時，產生的水擊壓力可達到 120m 水頭以上，可見其力之大。
8.地下水的侵蝕和搬運作用在洞隙管道中流動的地下水，壹般具有和地表水壹樣的侵蝕作用，而且由於管道系統形態的曲折多變，多有渦流形成而具有很強的沖蝕、掏蝕能力。在洞隙的開口處，對上復土層的侵蝕常可形成土洞雛形，並參與土洞的擴展過程淺部巖溶洞隙常有松散沈積物充填，由於水動力條件的改變，地下水水力坡降加大，流速加快，這些充填物被遷移搬運，並在塌陷發育過程中不斷將塌落物質帶走，這樣塌陷才能不斷發展，直至達到新的平衡。
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