工程地質(zhì)學基礎(chǔ)講義第五章巖溶工程地質(zhì)研究

1、第五章 巖溶工程地質(zhì)研究 概 述 碳酸鹽巖的溶蝕機理 影響巖溶發(fā)育的因素 巖溶區(qū)水庫滲漏問題 巖溶地基穩(wěn)定性問題提 要第一節(jié) 概述巖溶：水（包括地表水和地下水）對可溶性巖石進行的以化學溶蝕作用為主的改造和破壞地質(zhì)作用以及由此產(chǎn)生的地貌及水文地質(zhì)現(xiàn)象的總稱。巖溶作用：以化學溶蝕為主，同時還包括機械破碎、沉積、坍塌、搬運等作用，是一個化學物理相結(jié)合的綜合作用?？扇苄詭r石包括碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物等。巖溶現(xiàn)象：1、形成獨特的地貌 大的地貌形態(tài)及蝕變：峰叢（溶蝕）；峰林（溶盆）； 溶蝕平原 地表形態(tài) 正形態(tài)：石林、石筍、峰林、孤峰。 負形態(tài)：溶溝、溶孔、溶槽、溶水洞、漏斗、 洼地、溶盆、溶原。 地

2、下形態(tài)：溶洞、溶隙、暗河。2、形成獨特的水文地質(zhì)現(xiàn)象： 水文地質(zhì)條件復雜化；透水性增大，流態(tài)動態(tài)及不均勻性增大等。孤峰峰林峰叢喀斯特平原溶隙溶蝕溝谷溶 洞地下暗河天坑天坑二、我國巖溶分布特征 世界大陸75%為沉積巖，15%為碳酸鹽巖，約4000萬Km2為可溶巖。我國碳酸鹽分布面積334萬Km2 ，約占國土面積的36%。川、黔、桂、湘、鄂等是我國主要的巖溶區(qū)。 我國地跨熱帶、亞熱帶和溫帶不同氣候區(qū)，形成不同氣候區(qū)獨特的巖溶類型及特征。三、巖溶工程地質(zhì)研究的意義巖溶區(qū)水庫滲漏問題；巖溶區(qū)修建隧道、地下洞庫和開采礦產(chǎn)等突水問題；巖溶地基塌陷問題。 據(jù)廣西39個巖溶山地縣統(tǒng)計，在已建的260座大水庫中

3、，有明顯滲漏的（設計效益與實際效益相比低于80者）有92座。1.水利水電工程： 2.道路工程 路基、站場、橋梁地基穩(wěn)定性、地基塌陷 我國東部巖溶區(qū)，鐵路4010公里，巖溶塌陷376處，近十年間中斷車1860小時，顛覆列車3次。3.地下工程4.工民建 地基穩(wěn)定性、塌陷問題 自1977年至今，武漢地區(qū)先后發(fā)生6次巖溶地面塌陷：1977年，漢陽中南軋鋼常堆料場塌陷；1988年，武昌陸家街塌陷和阮家巷塌陷；1999年，毛坦村小學塌陷；2000年2月，武昌司法學校塌陷；2000年4月，青菱鄉(xiāng)烽火村塌陷 1988年5月10日，武昌陸家街地面塌陷，圓形塌坑，直徑22M，深10余米，十間民房、大樹、電線桿等塌

4、入坑中，引起附近工廠、學校、住宅墻體、地坪變形、開裂。 2000年4月6日下午4時8時，洪山區(qū)青菱鄉(xiāng)烽火村地面塌陷。陷坑18個，最大陷坑長63米、深67米；最小陷坑12長，深小于2米。陷坑帶呈近東西向分布，散分在東西300米、南北250米的范圍內(nèi)。有2棟民房完全倒塌，有16棟民房出現(xiàn)不同程度的開裂、破損。該村196戶、990余名村民無一人傷亡。 正在進行路基施工的桂林至梧州市高速公路與桂林市外環(huán)高速路段相接處，近期發(fā)現(xiàn)大量巖溶塌陷。 這一罕見的巖溶地面塌陷群發(fā)生在位于臨桂縣會仙鎮(zhèn)馬面村以南約2公里處正在施工的路基。至少有85個塌陷溶洞，分布在2公里長新辟的路基上，直徑最小為1米，大至10多米，

5、最淺的為1米，最深的3米多。 幾乎所有的塌陷洞內(nèi)都涌積清澈的地下水，水位埋深13米，可測水深達3米多，不少塌陷洞內(nèi)可見基巖出露。洞內(nèi)的水位抽幾天都不見下降。經(jīng)壓路機碾壓過的泥土路基，陷坑分布密度驚人，僅在1處約100多米長的路段，就發(fā)現(xiàn)有32個。在今年4月修路基時就陸續(xù)發(fā)現(xiàn)塌陷，修涵洞時就遇到過2個溶洞，投了100多立方石頭才填滿?，F(xiàn)在看到的塌陷大部分都經(jīng)挖掘機車清理，準備填充石料。據(jù)了解隨著工程施工鋪開，近日又新出現(xiàn)了10多個塌陷。第二節(jié) 碳酸鹽巖的溶蝕機理 參與巖溶過程的營力及巖溶過程很復雜。主要營力是水,水的侵蝕、溶蝕作用是經(jīng)常性、緩慢的長期作用過程。 主要作用有溶蝕、侵蝕、重力坍塌、堆

6、積、沉陷等。如地表水侵蝕、剝蝕、堆積；地下水溶蝕、機械潛蝕、堆積、沉陷；重力、氣壓坍塌、沖爆、吸蝕。一、溶蝕過程 碳酸鹽為難溶鹽，溶解度很低，如250C 時，溶解度為14.2mg/L，由于水的化學成分復雜，且隨環(huán)境條件而變化，使得碳酸鹽巖石處于長期、多變、多種溶蝕效應。 涉及三相體系：固、水、氣。主要九個離子平衡體系：CO2，H2CO3，HCO3，CO32，Ca2+，CaHCO3+，CaCO3，H+，OH- 溶蝕過程如下：上述反應也可表示為離子平衡式：化簡為： 上述表明：CaCO3 在水中溶解的實質(zhì)是CO32 與H+ 結(jié)合生成HCO3 ，因此H+ 的濃度是溶解的關(guān)鍵。天然水中， H+ 濃度很低

7、，故CaCO3 在天然純水中溶解很少，形成巖溶主要是因為水中含有過量的CO2 ，與水結(jié)合電離H+ ，促使CaCO3溶解。任何能在水中產(chǎn)生H+ 的物質(zhì)均可能使CaCO3溶解。 H+含量多少用PH表示，當PH小于6.36時，具強烈侵蝕性； PH=10以上時，不具侵蝕性。二、混合溶蝕效應不同成分或不同溫度的水混合后，其溶蝕能力有所增強的效應。1.兩種不同飽和溶液的混合溶蝕效應指兩種或兩種以上不同飽和度水溶液，在碳酸鹽巖體內(nèi)相遇，混合后的溶液較原來的溶液溶解性增強。 水的溶蝕能力取決于水中侵蝕CO2的的存在情況，右圖中曲線表示平衡CO2與溶解CaCO3的關(guān)系。 兩溶液的溶解度相差越大，相混合后，侵蝕性

8、越大。實際上，自然界中溶液大都比較接近，相混合一般能再溶解1% - 2%的CaCO3 。2. 不同溫度溶液的混合溶蝕相效應 如果有兩種溫度不同而飽和度相同的水相混合，或一種水溶液由高溫變?yōu)榈蜏?，都可以加大CO2的溶解度，從而加強溶液的溶蝕能力。這是因為溫度由高降低時水對CO2吸收系數(shù)增大，以及用于飽和CaCO3所需的平衡CO2減少，多余的CO2轉(zhuǎn)化為游離CO2 。實際上，溫度降低同時又限制了溶液中分子的游動和擴散，減緩了溶解反應的速度。 在地質(zhì)條件特殊的部位，因上述原因，常使巖溶作用較之其他地方強烈。如，地下水面附近；斷層交錯等地下水下滲流匯合點；河谷岸坡附近；溫泉出露點附近等。三、其他離子的

9、作用 天然地下水中成分較復雜，大致有兩類離子：一類是與碳酸鹽巖溶解產(chǎn)生的相同離子，如Ca2+ 、Mg2+ 、CO32- 等；另一類是不同的離子，如Na- 、Cl- 、SO42- 等。這些離子對溶液的溶解性都有一定影響，即產(chǎn)生離子效應，如下：1. 酸效應 任何酸解離出H+ 后，溶液中H+ 濃度增加，H+ 和CO32- 結(jié)合生成HCO31- ，從而加速CaCO3 的溶解。如右反應式： 地質(zhì)上含硫酸的巖層滲出的地下水有較大溶蝕性。2. 同離子效應3. 離子強度效應加入Ca2+ 或CO32- 等同等離子后，減緩水對碳酸鹽的溶蝕能力。水中增加與CaCO3不相一致的強電解離子時，它們會以較強的吸引力吸引C

10、a2+ 及CO32- 離子，從而降低Ca2+ 與CO32-的引力，從而增大水對CaCO3的溶解性。第三節(jié) 影響巖溶發(fā)育的因素凡是影響上述三個條件的因素均是影響巖溶發(fā)育的因素。具有可溶性巖石具有溶蝕能力的水具有良好的水循環(huán)交替條件巖溶發(fā)育的條件一、碳酸鹽巖巖性的影響 碳酸鹽巖能否被溶解或溶解程度如何，主要取決于巖石的性質(zhì)，如物質(zhì)成分、化學成分、礦物成分及結(jié)構(gòu)。 碳酸鹽巖是指碳酸鹽礦物含量超過50%的一類沉積巖。主要化學成分是CaCO3、 MgCO3 、SiO2等。 常見的有：灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等。碳酸鹽巖三角分類圖 不同巖石，其溶解性是不同的，可用兩個指標表示：標準試樣

11、：方解石，要求試樣尺寸相同，粉碎的粒度大小一樣，溶蝕在高濃度CO2的蒸餾水中。Kr及Kcr越大，說明巖石的溶蝕強度和溶蝕速度也越大。研究表明：(1) 方解石含量越高CaO/MgO比值越大， Kr及Kcr越大；反之白云石含量越小。(2) 酸不溶物含量越高， Kr及Kcr越小。 二、氣候的影響氣候是巖溶發(fā)育的一個重要因素，它直接影響著參與巖溶作用的水的溶蝕能力，控制著巖溶發(fā)育的類型、規(guī)模和速度。1. 降水的影響： （1）降水通過空氣，尤其是通過土壤滲透補給地下水的過程中所獲得的游離CO2, 能夠大大加強水對碳酸巖的溶蝕能力。 （2）水是溶蝕作用的介質(zhì)和載體，充足的降水保證了水體的良好的循環(huán)交替條件

12、，促進巖溶作用的強烈進行。2. 溫度的影響： （1）溫度升高，水中的CO2的溶解度減小，不利于巖溶作用。一般，水溫升高20 -30 ，溶于水中的CO2減少一半。 （2）溫度升高，生物新陳代謝加快，釋放更多的CO2帶入水中，同時溫度升高，化學反映速度大大加快，有利于巖溶作用。一般溫度升高10 ，化學反應速度加快一倍。 總體上：溫度的升高有利于巖溶作用的進行。溫熱潮濕的熱帶、亞熱帶地區(qū)：巖溶作用較強烈高寒干旱的地區(qū)：巖溶不發(fā)育如溶蝕速度： 廣西：0.12-0.13mm/a ； 湖北：0.06mm/a ； 河北：0.02-0.03mm/a 。巖溶形態(tài)差別： 廣西亞熱帶溶蝕為主，地表地下巖溶充分強烈，

13、形態(tài)諸全； 湖北、湖南、四川等地 巖溶發(fā)育，以溶丘、溶洞、漏斗為特征。 河北、山東、山西等地 不太發(fā)育，侵蝕為主，幾乎不發(fā)育封閉溶蝕地形，以地下隱伏巖溶為主。 總之，降水量大，氣溫高的地區(qū)，植物繁茂，死亡的植物在土壤中微生物的作用下，能產(chǎn)生大量的CO2及各種有機酸。同時，各種化學反應速度較快。因此，濕熱氣候區(qū)比其他氣候區(qū)的巖溶發(fā)育規(guī)模和速度要大。三、地形地貌的影響 地形地貌條件通過影響水的入滲，循環(huán)交替條件，進而影響巖溶發(fā)育的規(guī)模、速度、類型及空間分布。區(qū)域地貌格局，宏觀上控制了某地區(qū)的地表水文網(wǎng)及地下水排泄基準面的性狀，從而控制了地表地下水的運動趨勢，進而控制了巖溶發(fā)育的總體形式。 地形平緩

14、地貌較之地形較陡地貌，地表徑流緩慢，入滲量較大，有利于巖溶發(fā)育。 不同地貌部位上發(fā)育的巖溶形態(tài)也不相同。 地形地貌所構(gòu)成的補給區(qū)與排泄區(qū)的高差越大，距離越短，則地下水循環(huán)交替條件越好，巖溶發(fā)育強烈，深度也越大。地形地貌條件還影響小氣候及區(qū)域氣候的變化。 四、地質(zhì)構(gòu)造的影響1.斷裂的影響 成巖、構(gòu)造、風化、卸荷等作用形成的各種破裂面，為地下水入滲和流動提供了通道，同時為地下水有效向深部滲入并形成深部巖溶提供了條件。 由于斷裂構(gòu)造的存在，在一定程度上控制了巖溶的發(fā)育。例如，沿斷裂面巖溶發(fā)育強烈。 各組破裂面相互交織、延伸進而控制了巖溶發(fā)育的形態(tài)、規(guī)模、速度和空間分布，使得巖溶發(fā)育宏觀不均一性。 各

15、種破裂面相互交織，使地下水混合溶蝕效應明顯，促進巖溶發(fā)育。2. 褶皺的影響 褶皺的類型和部位不同，裂隙發(fā)育程度不同，巖溶強度不同。如核部比翼部發(fā)育，背斜比向斜發(fā)育。 褶皺的形態(tài)、性質(zhì)、尺寸和方向控制了可溶巖的空間分布從而控制了巖溶發(fā)育的特征。3. 巖層組合特征的影響 可溶碳酸巖與非可溶巖可能在不同地段形成十分復雜的各種組合形式，因而巖石溶蝕性存在顯著差異，從而形成復雜的巖溶現(xiàn)象。如下4種類型的組合形式，巖溶發(fā)育明顯不同。（1）厚而純的碳酸鹽巖最有利于巖溶發(fā)育，按地下水動力特征剖面上分為四個帶：.包氣帶：多發(fā)育垂直巖溶形態(tài)，溶蝕通道 間連通性差。.地下水季節(jié)變動帶：垂直和水平兩個方向巖溶均發(fā)育。

16、.飽水帶：有利于形成規(guī)模大、連續(xù)性好的水平巖溶.深循環(huán)帶：由于水循環(huán)交替遲緩，巖溶發(fā)育很弱。（2）碳酸鹽巖夾非可溶性巖層 由于非可溶巖的存在影響地下水運動，巖溶發(fā)育沒有（1）充分，不一定具備上述四個分帶特點。但也常有巖溶現(xiàn)象發(fā)育，其程度因不可溶巖夾層的厚度和夾層多少而不同。（3）非可溶性巖層與碳酸鹽巖互層 在同一時期，巖溶呈多層發(fā)育。 一般巖溶作用較弱，往往因非可溶巖隔水作用，形成局部地下水系統(tǒng)，從而可能形成多層巖溶現(xiàn)象 。（4）非可溶性巖層夾碳酸鹽巖 巖溶發(fā)育極弱 非可溶巖隔水作用，地下水循環(huán)交替條件很差，巖溶發(fā)育極弱。五、新構(gòu)造運動的影響 地殼的上升、下降、相對穩(wěn)定運動的性質(zhì)、幅度、速度和

17、波及范圍，控制著水循環(huán)交替條件及其變化趨勢，從而強烈的控制著巖溶發(fā)育的類型、規(guī)模、速度、空間分布及巖溶作用的變化趨勢。 地殼較快上升期：侵蝕基準面相對下降，地下水位適應排泄基準面而逐漸下降，側(cè)向巖溶不發(fā)育，規(guī)模小而少見，分帶現(xiàn)象不明顯，以垂直形態(tài)的巖溶為主。 地殼相對平穩(wěn)期：侵蝕基準面和地下水面相對穩(wěn)定，溶蝕作用充分進行，分帶現(xiàn)象明顯，側(cè)向巖溶規(guī)模大，可形成較大規(guī)模的水平巖溶和暗河，巖溶地貌較明顯典型。 地殼下降期：常形成覆蓋型巖溶，地下水循環(huán)條件變差，巖溶作用受到抑制或停止。地殼上升時深成巖溶階段地殼穩(wěn)定時側(cè)向巖溶階段地殼再上升時的側(cè)向巖溶轉(zhuǎn)深成巖溶階段從更長的地質(zhì)歷史時期來看：（1）間歇性

18、上升：上升 - 穩(wěn)定 - 再上升- 再穩(wěn)定形成水平溶洞成層分布，高程與階地相對應。（2）振蕩升降：巖溶作用由弱到強，由強到弱反復進行以垂直形態(tài)的巖溶為主，水平溶洞規(guī)模不大，而且成層性不明顯。（3）間歇性下降：下降 - 穩(wěn)定-再下降-再穩(wěn)定巖溶多被埋于地下，規(guī)模不大，但具成層性，洞穴中有松散物充填。 從層狀洞穴的分布情況及充填物的性質(zhì)，可查明巖溶發(fā)育特點及形成的相對年代懸托河：處于地殼上升運動的碳酸鹽巖山區(qū)，有時發(fā)現(xiàn)河谷中的地下水位低于河水位，甚至地下水在河床一下數(shù)十米甚至數(shù)百米，這種河流叫做懸托河。懸托河存在的三個條件：（1）具有深厚的碳酸鹽巖；（2）地下水向排泄區(qū)運動過程中徑流通暢；（3）地

19、下水排泄基準面不斷下降。第四節(jié) 巖溶區(qū)水庫滲漏問題 在巖溶地區(qū)修建儲水輸水等建筑物如水庫，水體可能沿其巖溶通道向周遍產(chǎn)生滲漏，有時會嚴重影響工程的正常使用。巖溶滲漏問題是水利水電等工程中的主要工程地質(zhì)問題之一。這里以水庫滲漏為例介紹滲漏的一些基本問題。一、滲漏的形式1.按滲漏通道分類 裂隙分散滲漏 管道集中滲漏3.按滲漏部位分類 繞壩滲漏：壩區(qū) 臨谷滲漏：庫區(qū)2.按庫水漏失的特點分類 暫時性滲漏：飽和包氣帶的洞、隙消耗的水量一旦飽和，滲漏停止。 永久性滲漏：庫水不斷地通過巖溶通道向下伏河谷、鄰谷、低地等處流失。二、影響水庫滲漏的因素 預測水庫是否產(chǎn)生滲漏及其嚴重程度時，應該抓住兩個關(guān)鍵：（1）

20、 滲漏通道，即通道的類型、規(guī)模、位置、延伸方向及連通性；（2） 水文地質(zhì)條件，即擬建水庫的河流和庫水位與地下水位的關(guān)系。1. 巖溶的影響 巖溶的發(fā)育程度決定滲漏通道大小，而且又是影響其連通性的重要因素。 一個地區(qū)的巖溶在平面分布上具有分帶性規(guī)律，即巖溶具有不均勻規(guī)律，這種現(xiàn)象受控于地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌和水文地質(zhì)條件等綜合因素，一般來說，質(zhì)純易容的灰?guī)r區(qū)、褶皺核部、斷層和裂隙密集帶、可溶巖鹽與非可溶巖鹽接觸帶和碳酸鹽巖硫化礦床的演化帶等位置和分布處，就可能巖溶發(fā)育較其他地帶更為強烈。 山區(qū)巖溶在剖面上具成層性，即不同高程上有多層水平溶洞分布，各層溶洞間有溶隙或規(guī)模不大的垂直洞穴所溝通。2

21、.地質(zhì)構(gòu)造的影響（1） 褶皺 a. 縱谷：與河流所處褶皺的部位有關(guān) b. 橫谷：修水庫不利，但充分利用隔水層，可能防止壩區(qū)滲漏?？v向谷，向斜，隔水層起到封閉作用，庫水不會向鄰巖滲漏橫向谷，巖層褶皺，不利于庫區(qū)防滲，對于壩址充分利用隔水層可有效隔滲。縱向谷，背斜，地層產(chǎn)狀較緩，庫水沿巖溶通道向鄰巖滲漏?？v向谷，背斜，地層產(chǎn)狀較陡，庫水不會由巖溶通道向鄰巖滲漏?；?guī)r灰?guī)r隔水層隔水層灰?guī)r隔水層隔水層巖溶灰?guī)r斷層錯動，破壞了良好的隔水邊界，形成間鄰谷滲漏通道。河間地塊存在諸如侵入巖體某相對隔水層，起到較好的隔水作用。斷層錯動，非巖溶地層搭接形成良好隔水邊界。巖溶層巖溶層非巖溶化地層斷層：既可有利于滲漏

22、，又可不利于滲漏巖體侵入：相對隔水層的分布位置可將河谷分為補給型、排泄型、懸托型三種類型。 3. 河谷區(qū)水文地質(zhì)特征 庫水位與兩岸地下水位相對高程關(guān)系，直接關(guān)乎庫水能否向鄰谷滲漏，兩者關(guān)系可概括為如下圖各種情況:1建庫前地下水位 2建庫后地下水位 圖a、b、c、d、e為補給型河谷。建庫前地下水補給河水。 a、b、 d三種情況下，建庫前地下水位仍高于庫水位，不產(chǎn)生滲漏； c、e建庫前，庫水位高于地下水位，產(chǎn)生滲漏。 圖g、f屬于排泄型，建庫前河水補給地下水，建庫后肯定滲漏。 圖h是懸托型，天然地下水位位于谷底以下，建庫后肯定滲漏。三、巖溶滲漏的防治措施 歸納起來有兩方面措施：一是降低巖體透水性；

23、二是封堵滲漏通道。常用灌、鋪、堵、截等措施。 1. 灌漿：通過鉆孔向巖體灌注水泥、瀝青、粘土等漿液，充填裂隙、洞穴，降低巖體的透水性，形成防滲墻，達到防滲目的。 2. 鋪蓋：在地表水（如庫水）入滲地層（如壩上伏）鋪設一定高度的粘土等隔水層，阻止水體向地下入滲。 3. 堵截：用塊石、混凝土等材料對規(guī)模較大的滲漏通道進行填塞封堵，截斷水流。 4. 截滲：在地下巖溶管道的集中漏水處，用混凝土或漿砌石等筑成截水墻，以截斷地下水平集中滲流通道。 5. 疏導：由于巖溶洞體循環(huán)于水位變動與無水飽氣等復雜狀態(tài)，有時封堵不當，在洪水期水位突然上升情況下，形成較高的水氣壓力，或下水位下降形成負壓，即可能對堵體及洞

24、體產(chǎn)生破壞作用，形成塌陷等，從而加劇滲漏作用。對此，常常還可以采取疏導措施。自動啟閉閘防滲鋪蓋煙囪式調(diào)壓井臥管式調(diào)壓井第五節(jié) 巖溶地基穩(wěn)定性問題 在巖溶地基上進行建設時，由于荷載等原因，產(chǎn)生地基塌陷破壞，或失穩(wěn)，這便是巖溶地質(zhì)穩(wěn)定性問題。一、變形破壞的主要形式1.地表塌陷 ：地基受力層范圍內(nèi)，存在較大的空洞（如溶洞）。在自然條件下或建筑荷載作用下，產(chǎn)生洞體坍塌，引發(fā)地面塌陷而導致建筑物破壞。 2.地基承載力不足 ：覆蓋巖溶區(qū)，因覆蓋層強度較低，不能滿足 建筑荷載要求而出現(xiàn)破壞。3. 地基不均勻沉降：在覆蓋型巖溶去，下伏石芽、溶溝、落水洞、漏斗等造成基巖頂面起伏較大，當其上部有性質(zhì)不同，厚度不等

25、的細粒土分布時，產(chǎn)生不均勻沉降。 4.地基滑動：較大的溶溝、溶洞等形成臨空面，向臨空面產(chǎn)生的滑 動現(xiàn)象。二、地基塌陷的成因 形成塌陷的原因很多。如潛蝕、真空吸蝕、振動、土體軟化、建筑荷載。目前認識尚不一致。因當?shù)貤l件不同，產(chǎn)生塌陷的原因而不同，也可能是以一種原因為主導，多種因素綜合作用的結(jié)果。 1、潛蝕作用 潛蝕論是1898年俄國學者巴浦洛夫提出的，在國內(nèi)外地質(zhì)界長期被接受并加以應用。 在覆蓋型巖溶區(qū)，下伏存在溶蝕空洞，地下水經(jīng)覆蓋層向空洞滲流(或地下水位下降時，水力梯度增大)。在一定的水壓力作用下，地下水對土體或空隙中的充填物進行沖蝕、掏空。從而在洞體頂板處的土體開始形成土洞,隨著土洞的不斷

26、擴大，最終引發(fā)動洞頂塌落。當土層較厚或有一定深度時，可以形成塌落拱而維持上伏土層的整體穩(wěn)定。當土堆較薄時，土洞不能形成平衡。地表塌陷過程示意圖2. 真空吸蝕效應 真空吸蝕論是我國徐衛(wèi)國等于1979年提出的，國內(nèi)也普遍接受這一論點。 巖溶網(wǎng)絡的封閉空腔（溶洞或土洞）中，當?shù)叵滤淮蠓认陆档娇涨簧w層底面下時，地下水由承壓轉(zhuǎn)為無壓,空腔上部便形成低氣壓狀態(tài)的真空，產(chǎn)生抽吸力,吸蝕頂板的土顆粒.同時內(nèi)外壓作用，覆蓋層表面出現(xiàn)一種“沖壓”作用，從而加速土體破壞。三、巖溶塌陷的分布特征 主要分布巖溶洞穴發(fā)育強烈，地下水動態(tài)變化很大、上部覆蓋厚度較小且性質(zhì)較松軟的地區(qū)。覆蓋層厚度較小的地區(qū)；巖溶發(fā)育強烈的地區(qū)；在抽排地下水的降落漏斗中心附近；地表塌陷常沿地下水的主要徑流方向；在接近地下水的排泄區(qū)，因地下水位受河；水位變化的影響頻繁而強烈；地形低洼及河谷兩岸平緩處易于塌陷。三、塌陷地基穩(wěn)定性評價 場地可否產(chǎn)生塌陷，在查明巖溶發(fā)育分布特征、覆蓋層厚度及荷載作用等條件后，進行穩(wěn)定性評價。（1）覆蓋型巖溶區(qū) 計算模式如右圖極限狀態(tài)時：Hk=h+Z+D式中：Hk 極限狀態(tài)時上覆土層的厚度 h土洞塌陷至天然平衡拱的高度 D基礎(chǔ)砌置深度