工程地質(zhì)學(xué)第六章地表地質(zhì)作用

工程地質(zhì)學(xué)第六章地表地質(zhì)作用第一頁，共六十一頁，2022年，8月28日主要內(nèi)容風(fēng)化作用河流地質(zhì)作用邊坡災(zāi)害(滑坡、崩塌、泥石流）喀斯特地質(zhì)作用海岸帶的質(zhì)地作用地面塌陷及處理對策地面沉降及監(jiān)測防治第二頁，共六十一頁，2022年，8月28日不良地質(zhì)現(xiàn)象：

巖石風(fēng)化、斜坡滑動與崩塌、河流的侵蝕與堆積、巖溶、地震等，這些地質(zhì)現(xiàn)象可能會對工程的安全和使用起到不同程度的不良影響，甚至危害甚大，因而稱這些地質(zhì)現(xiàn)象為不良地質(zhì)現(xiàn)象。第三頁，共六十一頁，2022年，8月28日地面塌陷第四頁，共六十一頁，2022年，8月28日概述地面塌陷的危害我國地面塌陷的分布特點地面塌陷的形成條件及發(fā)生機理巖溶塌陷的穩(wěn)定性評價地面塌陷的防治主要內(nèi)容第五頁，共六十一頁，2022年，8月28日一、概述定義:地面塌陷是指天然洞穴或人工洞室、巷道上覆巖土體失穩(wěn)突然陷落，導(dǎo)致地面快速下沉、開裂的現(xiàn)象和過程。地面塌陷造成的地面變形量大，變形速度快，且具有突然性，事前往往很難準確判斷發(fā)生的時間，加之，其發(fā)生過程可導(dǎo)致地面建筑物開裂、倒塌，甚至整體陷落，公路、橋梁扭曲錯斷，農(nóng)田肢解以及大量的人員傷亡，所以，地面塌陷是人類面臨的一種地質(zhì)災(zāi)害。第六頁，共六十一頁，2022年，8月28日地面塌陷地下存在空洞是地面塌陷發(fā)生的先決條件，地下空洞可分為天然洞穴和人工洞室兩類。天然洞穴：由自然地質(zhì)作用形成的，包括巖溶洞穴、土洞（黃土洞穴、紅土洞穴、凍脹丘融化形成的土洞）和熔巖洞穴。人工洞室：人工采掘活動所形成的，包括人防工程、地鐵、隧道、涵洞和采礦形成的地下巷道系統(tǒng)。目前面臨的地面塌陷主要包括巖溶塌陷和采空區(qū)塌陷。礦山采空區(qū)地面塌陷是人為誘發(fā)地面塌陷的最主要類型。

第七頁，共六十一頁，2022年，8月28日地面變形地質(zhì)災(zāi)害的類型按地面變形的形式分類地面沉降地面塌陷地裂縫滲透變形特殊巖土脹縮變形2.按地面變形的成因分類內(nèi)動力地面變形：地震裂縫、地震塌陷、構(gòu)造地裂縫、火山地面變形等水動力地面變形：由地表水和地下水運動引起的地面變形，如由江河湖海波浪和水流沖蝕而形成的庫岸再造、巖溶水動態(tài)變化造成的巖溶塌陷、過量開采地下水引起的地面沉降、坡面流引起的地面沖刷等重力地面變形：崩塌、滑坡、黃土濕陷等人類活動誘發(fā)地面變形：修路開挖邊坡、采礦地面塌陷、城市建設(shè)平整土地、農(nóng)業(yè)活動中的梯田改造等第八頁，共六十一頁，2022年，8月28日二、地面塌陷的危害1、破壞地面建筑、造成人員傷亡

2009年8月8日，安徽省合肥市長江中路與徽州大道交叉口發(fā)生路面塌陷，一輛藍色出租車掉入塌陷區(qū)中第九頁，共六十一頁，2022年，8月28日2009年7月4日凌晨2時30分許，鄂州市汀祖鎮(zhèn)劉云村陳盛灣村內(nèi)，一幢占地面積百余平方米的平頂樓房部分向地下塌陷6米，戶主30歲的兒子被埋遇難。第十頁，共六十一頁，2022年，8月28日安徽淮南采空區(qū)塌陷黑龍江鶴崗煤礦，開采70多年來，已塌陷土地41.97km2，搬遷房屋總建筑面積39.7×104m2，

目前山西省各類礦山采空區(qū)已達2萬多平方公里，以全省15.6萬平方公里的土地面積計算，山西有近七分之一的地面已經(jīng)成為“懸空區(qū)”，使大面積土地塌陷。第十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日

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6－7米；最小陷坑1－2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。第十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日2008年8月11日，貴州沿河自治縣譙家鎮(zhèn)韓家村桃子坪發(fā)生一起地面塌陷，造成一人失蹤，3間民房及2畝耕地損毀，危及附近農(nóng)戶9戶38人，房屋24間。貴州沿河一村莊發(fā)生地陷，村民跌入深坑失蹤第十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日2014年2月14日深度8-10m，直徑12m,損失8兩超級跑車美國Corvette博物館第十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日西安70米長路面塌陷，9輛貨運汽車掉進深約3米、長約70米的坑中附近群眾以為地震2、損毀鐵路、公路和水利設(shè)施2008年11月15日杭州地鐵一號線地面塌陷事故，造成75米的路面陷落了15米，正在行駛的十一輛汽車包括一輛公交車陷入坑內(nèi)，17人死亡，4人失蹤。第十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日我國東部巖溶區(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。第十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日第十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日3、引發(fā)礦井水患2009年7月22日黑龍江省雞西市鑫永豐煤礦發(fā)生采空區(qū)地面塌陷，形成面積約3000m2、深10余米的塌坑，由于正值降雨，水與流沙大量涌入坑內(nèi)，使礦井淹沒，23名當班礦工被困井下。

第十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日4、破壞農(nóng)田第十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日三、我國地面塌陷分布的特點（一）巖溶地面塌陷分布

據(jù)1993年的不完全統(tǒng)計，南方巖溶地面塌陷點已發(fā)現(xiàn)34072個，占全國總數(shù)的96.5%。其中湖南省有14152個，居全國之首，其次為廣東省和廣西壯族自治區(qū)，分別為8751個、8735個，再其次為貴州、云南、四川。第二十頁，共六十一頁，2022年，8月28日1、北方巖溶地面塌陷區(qū)

長江以北，由于華北地臺大多為大型寬緩的褶皺和斷塊構(gòu)造，氣候較干旱，降水量少，巖溶發(fā)育程度不高，除古代的巖溶洞穴系統(tǒng)有部分殘留外，現(xiàn)代巖溶主要以溶蝕裂隙為主。巖溶地面塌陷大多集中在山區(qū)與平原的過渡地帶，如遼寧省的南部、山東的泰安、棗莊、萊蕪、河北的唐山、秦皇島柳江盆地、江蘇的徐州、安徽的淮南、淮北等地。分布有古代巖溶塌陷的痕跡——陷落柱。華北地臺曾經(jīng)歷過多次構(gòu)造運動，地下水的區(qū)域排泄基準面也多次變遷，致使碳酸鹽巖地層形成大量的洞穴。洞穴坍塌使上覆石炭-二疊紀煤系地層隨之下陷，從而形成大小分散的陷落體，即陷落柱。

古代巖溶塌陷主要分布在晉、冀、魯、豫、陜等省，太原西山、汾河沿岸、河北太行山一帶的煤田中較為常見?，F(xiàn)代已發(fā)地面塌陷點1252個，占全國巖溶塌陷總數(shù)的3.5%，北方巖溶對地面塌陷的影響并不突出。

第二十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日2、南方巖溶塌陷區(qū)

位于長江以南的廣大地區(qū)，是我國碳酸鹽巖分布最集中、面積最大的區(qū)域，總面積約176.08×104km2。氣候溫?zé)釢駶?，植被茂密，地質(zhì)構(gòu)造多為緊密的褶皺和密集的斷塊，現(xiàn)代巖溶十分發(fā)育。裸露巖溶區(qū)和半裸露巖溶區(qū)的面積占碳酸鹽巖總面積的41.3%，主要分布于云南、貴州、四川、廣西、湖南、江西、湖北等省。湖南省巖溶塌陷居全國之首，其次為廣東省和廣西壯族自治區(qū)，再其次為貴州、云南、四川。礦山排水、開采地下水、水庫蓄水等人為干擾巖溶水流場的活動，是誘發(fā)巖溶地面塌陷的主導(dǎo)力量。第二十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日（二）礦山采空區(qū)地面塌陷的分布

礦山采空區(qū)地面塌陷是我國地面塌陷中另一種重要形式。其中煤礦開采造成的地面塌陷比例最大。目前我國采礦業(yè)造成的地面塌陷主要分布在全國20個省區(qū)市，塌陷點總數(shù)達17138個，占全國各種類型地面塌陷總點數(shù)44.4%，其中湖南省為12549個，再其次為內(nèi)蒙古自治區(qū)2800個，再其次分別為山西、黑龍江、安徽、河南等省。第二十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日四、地面塌陷的形成條件及發(fā)生機理（一）地面塌陷的形成條件1、巖土體的內(nèi)部條件（1）地下存在空洞（先決條件）

具備一定規(guī)模的地下無巖土的空間，即空洞。地下空洞的存在有著兩方面的意義：其一，它是洞體頂板、側(cè)壁局部冒落物以及塌陷發(fā)生時墜落物的儲容空間，在地下巖溶發(fā)育區(qū)，地下洞穴以及溶蝕裂隙還起著將洞穴暫時堆積物輸移到遠處或深處溶洞的通道作用。其二，地下空洞為具有多個臨空面的空腔，空洞的頂、底板和側(cè)壁在周圍巖壓的作用下極易發(fā)生應(yīng)力集中，而處于穩(wěn)定性很差的狀態(tài)，一旦受到外力干擾，容易失穩(wěn)而發(fā)生覆巖的冒落，甚至發(fā)生波及地表的塌陷。第二十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日地下空洞的形成，可以是自然力，也可以是人工挖掘的結(jié)果。1）巖溶系統(tǒng)：在可溶鹽巖分布區(qū)的巖溶洞穴包括各種形態(tài)的溶洞、溶隙、管道等。一般而言，當可溶巖巖性較純，巖層厚度較大，出露分布廣，斷層較發(fā)育、巖層較破碎時，巖溶較易發(fā)育。巖溶洞隙的發(fā)育一般受巖溶地下水排泄基準面的控制，多發(fā)育于淺部，向深部逐漸減弱。淺部巖溶洞隙由于地下水活動頻繁，交替強烈，一般連通性較好，成為塌陷物質(zhì)的儲集空間和運移通道。塌陷坑與開口洞隙存在著密切的垂向?qū)?yīng)關(guān)系。洞穴愈大，塌陷規(guī)模也愈大；洞隙開口愈大，塌陷速度愈快。第二十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日

2)地下井巷系統(tǒng)是最易引發(fā)地面塌陷的一種人工洞室。人為針對某種專門目的而挖掘，可出現(xiàn)在不同的巖性地層中，而不限于可溶鹽巖地層，洞室規(guī)?？纱罂尚?、可深可淺。隨施工進度或采礦計劃不斷擴大，即在施工完成或閉礦之前，洞室的面積和體積隨時間而變，采掘區(qū)地應(yīng)力的變化和調(diào)整一致在持續(xù)進行，而處于宏觀的不穩(wěn)定狀態(tài)。

人工洞室，尤其是長時間不間斷采掘的礦山發(fā)生地面塌陷的幾率最大。第二十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日（2）洞穴圍巖狀況

地下洞穴的受力狀況如同梁的受力，洞的頂板相當于承載上覆巖土體自重的梁，洞的兩側(cè)如同位于梁端的兩個支點。是否發(fā)生塌陷取決于頂板能夠形成穩(wěn)定的支撐拱。

一般而論，當洞穴埋藏深度與洞穴高度之比小于25：1時，洞頂上部就會形成三個變形特點不同的帶，即冒落帶、裂隙帶和彎曲帶。第二十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日2、巖土體的外部條件（1）自然影響因素（a）大氣降水降雨入滲水可以使洞頂覆巖的含水層增大，自重加大；下滲水流會濕潤裂隙面，降低巖石塊體間的抗滑阻力，從而引起洞頂和洞壁的進一步變形而失穩(wěn)。降雨強度大、歷時較長時，入滲的水流進入圍巖中的寬大裂隙，形成較大的動水壓力和沖刷作用。在巖溶地區(qū)，降水入滲對補給封閉巖溶洞穴，快速上升的巖溶水會壓縮洞內(nèi)，形成上擠的壓力，導(dǎo)致氣爆發(fā)生，引發(fā)洞頂塌陷。第二十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日（b）河、湖近岸地帶的側(cè)向倒灌作用

河、湖近岸地帶普遍分布著孔隙潛水與巖溶水組成的雙層含水介質(zhì)。汛期洪水位急劇上升的情況下，河、湖水將向地下水產(chǎn)生側(cè)向倒灌，地下水位隨之上升。這時巖溶地下水對洞隙上覆蓋層土體產(chǎn)生正壓力或使浮托力增大。在洪水位迅速回落時，巖溶地下水位回落快于潛水位，對洞隙上覆蓋層的浮托力很快消減，通過洞隙開口處從潛水含水層向巖溶洞隙產(chǎn)生垂向的滲透潛蝕作用，在蓋層中形成土洞進而擴展形成塌陷。這種現(xiàn)象稱之為洪水倒灌潛蝕塌陷，簡稱為洪水塌陷。第二十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日（c）地震一是地震力可使洞頂覆巖以及洞壁的裂隙進一步擴大，引起巖層破裂、位移加劇；二是洞隙上覆松散飽水細粒物質(zhì)發(fā)生“液化”，而形成地面塌陷。2、人為活動的影響礦山采空區(qū)地面塌陷：人為激發(fā)活動主要表現(xiàn)在地面施加荷載、人為爆破和車輛振動、水庫蓄放水的人工調(diào)節(jié)等。

巖溶地面塌陷：除上述人為活動外，地下水的抽排、回灌，尤其是快速、大降深的抽水活動往往是引發(fā)地面塌陷最普遍的原因。

第三十頁，共六十一頁，2022年，8月28日（二）地面塌陷的發(fā)生機理1、礦山采空區(qū)地面塌陷的機理第一階段為掘進和回采的初期，存在冒落帶、裂隙帶和彎曲帶；第二階段為地裂縫發(fā)展階段，僅存在冒落帶和裂隙帶；第三階段為地面塌陷階段，僅存在冒落帶。第三十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日2、巖溶地面塌陷的機理

巖溶：水（包括地表水和地下水）對可溶性巖石進行的以化學(xué)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(xué)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(xué)－物理相結(jié)合的綜合作用。可溶性巖石包括碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物等。第三十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日第三十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日（1）地下水潛蝕機制地下水位下降時，水力梯度也隨之增大，地下水流速加快，動水壓力增強，當動水壓力大于土體內(nèi)聚力與顆粒間摩擦力，土顆粒開始被滲流帶動遷移，這一現(xiàn)象稱為潛蝕或管涌。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。

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。因條件不同，產(chǎn)生塌陷的原因而不同，也可能是以一種原因為主導(dǎo)，多種因素綜合作用的結(jié)果。第三十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日A.水位下降前的平衡狀態(tài)；B.水位下降，隨著向上侵蝕過程使通道被排空，出現(xiàn)活躍的地下侵蝕(潛蝕進入開闊的洞穴)；C.洞穴的頂部逐漸坍陷，可能短期內(nèi)受鈣化礫石層的抑制；D.最后的拱頂坍陷，形成了被同心球狀張力裂縫包圍的落水洞。第三十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日（2）真空吸蝕效應(yīng)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(luò)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。（3）壓強差效應(yīng)壓強差是指巖溶空腔與松散介質(zhì)（或土洞）接觸面上下側(cè)水、氣流體，因巖溶管道水位變化而產(chǎn)生相應(yīng)的壓強差值.第三十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日(4)自重效應(yīng)雨水入滲后，蓋層飽和容重比干容重一般增加30%-40%。使土拱承受更大的重量，導(dǎo)致塌陷。(5)浮力效應(yīng)

巖土體位于地下水位之中，當?shù)叵滤幌陆禃r，除產(chǎn)生壓強差效應(yīng)外，土體的浮托力也隨之減小，產(chǎn)生塌陷。(6)土體強度效應(yīng)

土體吸水飽和后，土體抗剪強度降低，土拱抗塌力減小，產(chǎn)生塌陷。(7)其他效應(yīng)

振動效應(yīng)、荷載效應(yīng)、酸液效應(yīng)第三十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日五、巖溶塌陷穩(wěn)定性評價（一）巖溶塌陷的地質(zhì)模式

巖溶塌陷的地質(zhì)模式是其形成條件組合特征的概括，反映其形成條件的差異。其劃分主要考慮塌陷蓋層的巖性結(jié)構(gòu)、含水結(jié)構(gòu)、巖溶水位與基巖面及上覆土層水的關(guān)系。巖溶塌陷地質(zhì)模式的組合因子第三十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日

巖溶塌陷穩(wěn)定性的評價包括：塌陷堆積體（簡稱塌陷體）、土洞及淺埋巖溶洞隙等三個方面的穩(wěn)定性評價。

塌陷體的穩(wěn)定性主要根據(jù)塌陷的微地貌特征、堆積物的性狀及地下水埋藏與活動情況等因素進行定性評價見表。（二）巖溶塌陷的穩(wěn)定性評價1、塌陷體的穩(wěn)定性評價第三十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日2、土洞穩(wěn)定性的評價

休止狀態(tài)的土洞其穩(wěn)定性主要取決于土洞頂板埋深或其與安全臨界厚度之比。（1）成拱分析法（普羅特尼可夫塌落拱理論）當洞隙頂板巖體被密集裂隙切割呈塊狀或碎塊狀時，或處于松散層中的土洞，可認為頂板將成拱形塌落，而其上荷載及巖、土體則由拱自身承擔。此時破裂拱高h為：式中，h——破裂拱高（安全臨界高度，m）；

h0——洞隙高度（m）；

b——洞隙寬度之半（m）；

Φ——內(nèi)摩擦角（度）；

f——堅固系數(shù)（普氏系數(shù)）；

R——巖石單軸飽和抗壓強度（MPa）；

σn——粘性土剪切面上的正壓力；

c——土的粘聚力。第四十頁，共六十一頁，2022年，8月28日（2）坍塌平衡法

土洞頂板土體的平衡條件（見圖）是：式中，G———ABDC土體自重；

F———側(cè)壁摩擦阻力；

H0———極限平衡時的頂板厚度（安全臨界厚度）；

D———土洞跨度；

γ———土體密度；

λ———側(cè)壓力系數(shù)；

φ———內(nèi)摩擦角。第四十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日（3）頂板坍塌堵塞法

對于頂板較破碎的洞隙或土洞頂板，在洞內(nèi)無水流搬運遷移的情況下，坍落后其體積松脹，當坍塌到一定高度時，洞體將被完全堵塞，此時可認為洞體空間已被支撐，不再向上擴展。其所需的坍塌高度（即安全臨界高度）h1可估算如下：第四十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日3、淺埋巖溶洞隙的穩(wěn)定性評價（1）淺埋巖溶洞隙穩(wěn)定評價的原則

當巖溶洞隙基巖頂板厚度過薄或軟弱破碎時，將會喪失穩(wěn)定而垮塌。對淺埋的巖溶洞隙，除主要受洞隙規(guī)模影響外，還受基巖埋深、覆土的巖性結(jié)構(gòu)與性狀及地下水位埋深等因素的影響。洞隙穩(wěn)定性的評價一般采用定性評價與半定量評價相結(jié)合的方法。定性評價是洞隙穩(wěn)定條件的地質(zhì)分析，是評價的基礎(chǔ)；半定量評價盡管計算方法比較嚴密，但限于條件的概化難以完全符合實際，其邊界和參數(shù)的確定也難以達到足夠的精度，因此只能起到補充和核對的作用。第四十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日（2）洞隙穩(wěn)定性的定性評價

根據(jù)洞隙的穩(wěn)定條件和影響穩(wěn)定的各種因素，綜合分析評價其穩(wěn)定性見表。洞隙穩(wěn)定性定性評價第四十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日（3）洞隙穩(wěn)定性的半定量評價（a）洞隙頂板的安全厚度評價對于比較完整的微風(fēng)化堅硬巖石組成的洞隙頂板，根據(jù)大量的洞隙地基工程實例調(diào)查統(tǒng)計，其安全厚度主要與洞跨有關(guān)，一般洞隙厚跨比，即為穩(wěn)定安全。（b）結(jié)構(gòu)力學(xué)近似分析法①按洞隙頂板抗彎厚度計算按板梁受力情況，其受力彎矩按下列情況計算：

A．當頂板跨中有裂縫，頂板兩端支座巖石堅固完整時，按懸臂梁計逄：

B．當裂隙位于支座處，而頂板較完整時，按簡支梁計算：

C．若支座和頂板巖石均較完整、裂隙膠結(jié)良好時，按兩端因定梁計算：第四十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日抗彎驗算：（對于矩形梁：）故式中，M———彎矩（kN·m）；

q———頂板所受總荷載，q＝q1＋q2＋q3；

q1———頂板厚為h的巖石自重（kN／m）；

q2———頂板覆土層自重（kN／m）；

q3———頂板上附加荷載（kN／m）；

l———洞隙跨度（m）；

σ———彎曲應(yīng)力（kPa）；［σ］———抗彎強度（kPa），對灰?guī)r一般取抗壓強度的1．10～0．125；

b———梁板的寬度（m）；

h———頂板巖層厚度（m）。第四十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日②按洞隙頂板抗剪的安全厚度驗算：由下列極限平衡條件計算頂板厚度h：式中，F(xiàn)———上部荷載傳至頂板的豎向力（kN）；

G———頂板巖土自重（kN）；

U———洞體頂板處平面周長（m）；

frv———頂板巖體的抗剪強度，對灰?guī)r一般取抗壓強度的0.06～0.13（kPa）。

除上述計算公式外，應(yīng)用于土洞穩(wěn)定性評價的成拱分析法，坍塌平衡法及坍塌堵塞法等計算公式，也可利用。第四十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日六、地面塌陷的防治“以防為主、及時治理”

（一）巖溶地面塌陷的防治1、巖溶地面塌陷災(zāi)害預(yù)防（1）查明洞穴分布：調(diào)查工作應(yīng)在查明區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，運用鉆探和物探手段確定淺表洞穴的分布情況，并從危險性的角度進行分區(qū)。對松散堆積物厚度不大，且直接覆蓋在溶洞和隙寬較大溶隙開口處的那些地段，要予以高度重視，不應(yīng)布設(shè)任何建筑物。（2）對已出現(xiàn)地面變形，但尚未塌陷的地點，要圈圍出警戒區(qū)，及時撤離人員。第四十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日（3）擬建的以巖溶水為開采對象的供水源地布設(shè)地點，場地選擇時，應(yīng)事先進行致塌危險性的充分論證，并盡可能遠離村鎮(zhèn)和人口密集區(qū)。（4）對分散開采的農(nóng)村井機，應(yīng)強調(diào)小流量小降深逐漸過渡到預(yù)定開采量的操作方法，以避免洞穴負壓的形成。（5）在可能出現(xiàn)塌陷的地段，要防止地表水的進入，對嚴重漏水的河溪、庫塘進行鋪底防漏或人工改道。（6）加強對巖溶水位，尤其是地面變形的監(jiān)測，要注意宣傳，加強群測群報的工作。第四十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日2、巖溶地面塌陷的治理（1）清除填堵法常用于相對較淺的塌坑或埋藏淺的土洞。清除其中的松土，填入塊石、碎石形成反濾層，其上覆蓋以粘土并夯實。廣西桂林榕城回填堵塞法治理巖溶地面塌陷第五十頁，共六十一頁，2022年，8月28日（2）跨越法用于較深大的塌陷坑或土洞。對建筑物地基而言，可采用梁式基礎(chǔ)、拱形結(jié)構(gòu)，或以剛性大的平板基礎(chǔ)跨越、遮蓋溶洞，避免塌陷危害。對道路路基而言，可選擇塌陷坑直徑較小的部位，采用整體網(wǎng)格墊層的措施進行整治。鐵道部門用扣軌梁跨越巖溶塌陷第五十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日（4）鉆孔充氣法隨著地下水位的升降，溶洞空腔中的水氣壓力產(chǎn)生變化，經(jīng)常出現(xiàn)氣爆或沖爆塌陷，設(shè)置各種巖溶管道的通氣調(diào)壓裝置，破壞真空腔的巖溶封閉條件，平衡其水、氣壓力，減少發(fā)生沖爆塌陷的機會。湖南白洋灣水庫用臥管和煙筒通氣法防治巖溶塌陷（3）強夯法在土體厚度較小、地形平坦的情況下，采用強夯砸實覆蓋層的方法消除土洞，提高土層的強度。第五十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日（5）灌注填充法在溶洞埋藏較深時，通過鉆孔灌注水泥砂漿，填充巖溶孔洞或縫隙、隔斷地下水流通道，達到加固建筑物地基的目的。灌注材料主要是水泥、碎料（砂、礦渣等）和速凝劑（水玻璃、、氧化鈣）等。山東泰安車站用灌漿堵塞巖溶裂隙防治地面塌陷第五十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日（6）深基礎(chǔ)法對于一些深度較大，跨越結(jié)構(gòu)無能為力的土洞、塌陷，通常采用樁基工程，將荷載傳遞到基巖上。第五十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日（7）旋噴加固法在淺部用旋噴樁形成一“硬殼層”，在其上再設(shè)置筏板基礎(chǔ)?！坝矚印焙穸雀鶕?jù)具體地質(zhì)條件和建筑物的設(shè)計而定，一般