第12章巖溶及巖溶滲漏的工程地質(zhì)

巖溶及巖溶滲漏的

工程地質(zhì)分析環(huán)境與土木工程學(xué)院地質(zhì)工程系2007年9月巖溶(國際通用術(shù)語Karst，譯名喀斯特)是在以碳酸鹽類為主的可溶性巖石分布區(qū)，由于水特別是地下水，對巖石以溶蝕為主的作用所形成的諸現(xiàn)象的綜合。巖溶作用表現(xiàn)結(jié)果：1形成獨(dú)特的地貌：如石芽、溶洞等。2形成特殊的水文地質(zhì)現(xiàn)象，地表水不發(fā)育、沖溝很少，巖體透水性大。可溶巖包括碳酸鹽類巖石以及石膏、巖鹽、芒硝等其他可溶性巖石。

§12.1基本概念及研究意義§12.1基本概念及研究意義§12.1基本概念及研究意義§12.1基本概念及研究意義§12.1基本概念及研究意義研究意義

我國碳酸鹽巖分布廣，面積約達(dá)130×104km2，主要集中于華南和西南．這兩個(gè)地區(qū)分別發(fā)育了或保留著大面積的熱帶巖溶；其次是長江中下游的我國中部地區(qū)，巖溶化程度較弱：再次為華北地區(qū)，由于氣候的影響，巖溶化程度遠(yuǎn)不及南方；青藏高原海拔4000米以上的殘存古熱帶巖溶巖，已受寒涼作用的改造，為一特殊類型的巖溶。

§12.1基本概念及研究意義§12.1基本概念及研究意義研究意義

巖溶地區(qū)也有其特有的工程地質(zhì)問題。最突出的是由于地下溶洞、溶蝕裂隙發(fā)育，修建水工建筑物遇到的強(qiáng)烈滲漏問題。研究巖溶與工程建設(shè)的關(guān)系密切。1.庫壩址選擇不當(dāng)或未采取恰當(dāng)?shù)姆罎B措施，使水庫失效或經(jīng)濟(jì)上不合理；2.查清滲漏條件，充分利用有利的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，巖溶地區(qū)經(jīng)濟(jì)合理開發(fā)水利水電工程。3.巖溶地基的穩(wěn)定性問題4.巖溶隧道突水

§12.1基本概念及研究意義§12.1基本概念及研究意義2005年7月2日萊蕪西泉河村巖溶塌陷§12.1基本概念及研究意義§12.1基本概念及研究意義May8,1981,WinterPark,FL(aparkinglotwithtwoPorscheswasdestroyed)§12.1基本概念及研究意義

Ⅰ線隧道困住了16名施工人員，Ⅱ線隧道困住了36名施工人員。宜萬鐵路在群山峻嶺中穿行，全線共有隧道121座，橋梁179座，橋、隧長度占線路總長的73.96%。據(jù)測算，宜萬鐵路平均每公里造價(jià)4400萬元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過青藏鐵路。野三關(guān)隧道全長約13.97公里，為宜萬線最長的隧道，總投資2.6億元?！?2.1基本概念及研究意義§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理過去一直用的溶解度大大高于來解釋，即

有的研究者（中山，1969；Picknet，1978）認(rèn)為，上述反應(yīng)式與實(shí)際情況不符。其原因是從來未發(fā)現(xiàn)過分子，且與參加反應(yīng)的比例也并非1：1。為說明這一反應(yīng)的復(fù)雜性，他們建議用下面一系列的反應(yīng)式來表示。首先是碳酸鈣在水的作用下溶解。碳酸根與水反應(yīng)若解離出的氫離子加入，則：

天然水中的酸主要為溶解的二氧化碳生成的碳酸。在解離過程中除生成使碳酸鈣加強(qiáng)的的氫離子外，還產(chǎn)生和離子，增加到一定值后又阻止上述反應(yīng)的向右進(jìn)行。另一方面也要阻止的進(jìn)一步解離，使整個(gè)體系達(dá)到平衡。其次溶于水的是來自大氣中的，當(dāng)溶解一定量后，水中的與大氣中的達(dá)到化學(xué)平衡，使溶解作用實(shí)際上已不再進(jìn)行?！?2.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理整個(gè)體系中可能產(chǎn)生的反應(yīng)可以用下圖表示：

§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理12.2.2影響碳酸鹽溶蝕反應(yīng)的各種因素1)空氣中含量的變化大氣中含量高，必然增加水中的的含量從而增強(qiáng)的溶解。這是影響溶蝕的首要因素。土壤中微生物的生物化學(xué)作用很強(qiáng)。使有機(jī)物分解為各種有機(jī)酸。不同氣候帶、不同土壤的不同深度處，體積也不相同?！?2.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理因?yàn)榻涤旰偷乇硭峭ㄟ^土壤滲入到灰?guī)r中的，因此決定水中含量是土壤空氣。溶洞中含量介于大氣和土壤空氣之間?！?2.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理2)影響溶解的各種因素根據(jù)亨利定律，氣體的溶解度與該氣體的分壓成正比而與溫度成反比。A與溫度的關(guān)系

§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理B承壓狀態(tài)

§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理C靜水壓力

亞庫克斯（Jakucs,1978）強(qiáng)調(diào)了靜水壓力使水中溶解二氧化碳增高的效應(yīng)。雨季降水通過土壤層大量補(bǔ)給巖溶管道及裂隙，當(dāng)補(bǔ)給水流終止而灰?guī)r裂隙中的水在重力作用下向下降落時(shí)，即產(chǎn)生輕微的吸力，將土壤孔隙中的空氣吸入巖溶裂隙。下次降雨大量滲入地下就會(huì)將細(xì)微裂隙中的空氣拘留在水中成為氣泡，這種水、氣泡兩相體系，在循環(huán)過程中向深部運(yùn)動(dòng)達(dá)到自由水面以下幾十米甚至一百米，靜水壓力增至幾個(gè)到十幾個(gè)大氣壓，氣泡中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為溶解二氧化碳，結(jié)果使水中溶解的碳酸鈣的能力在這種深度有所提高，造成所謂的次生溶蝕效應(yīng)。這種效應(yīng)在深飽水帶溶洞形成中有重要的意義。

§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理3)影響其它離子的作用1酸效應(yīng)

任何酸所解離出來的H+離子都能與CaCO3溶解形成的CO32-結(jié)合形成HCO3-，從而增加CaCO3的溶解度。2同離子效應(yīng)

如果有相同的離子會(huì)抑制反應(yīng)的進(jìn)行3離子強(qiáng)度效應(yīng)離子之間相互吸引影響反應(yīng)的進(jìn)行§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理12.2.3關(guān)于混合溶蝕效應(yīng)不同成分的水混合后，對碳酸巖的溶蝕性有所增強(qiáng)，即混合溶蝕效應(yīng)?！?2.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理12.2.4碳酸鹽巖性變化對溶蝕作用的影響

1）成分變化對溶蝕的影響可溶性巖石是巖溶發(fā)育的基礎(chǔ)。碳酸鹽巖主要有方解石、白云石和酸不溶物（泥質(zhì)、硅質(zhì)等）組成。

方解石（Ca[CO3]）白云石（CaMg[CO3]2）§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理1）成分變化對溶蝕的影響不同類型的碳酸巖，其溶解度相差很大，直接影響巖石的溶蝕強(qiáng)度和溶蝕速度。研究中常用比溶蝕度和比溶解度來表示：

灰?guī)r＞白云巖＞泥灰?guī)r＞方解石＞大理巖＞泥質(zhì)灰?guī)r＞灰云巖＞泥質(zhì)灰云巖＞白云巖＞泥質(zhì)白云巖§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理純碳酸鹽中，隨其中白云石成分增多其溶解度降低?！?2.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理1）成分變化對溶蝕的影響方解石含量比白云石多的碳酸鹽巖，其巖溶發(fā)育強(qiáng)烈；酸不溶解物質(zhì)含量越大，Kr值愈小，特別是硅質(zhì)含量高，且呈分散狀態(tài)時(shí)，巖石愈不易侵蝕；某些含有粘土礦物的碳酸鹽巖的Kr隨粘土礦物含量的增加而增加。因此，粘土等雜質(zhì)的影響視其賦存狀態(tài)而定。含有石膏、黃鐵礦等的碳酸鹽巖Kr值增大，對巖溶發(fā)育有利含有有機(jī)物、瀝青等雜質(zhì)的碳酸鹽巖，Kr值增大，不利于巖溶發(fā)育§12.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理2）碳酸鹽結(jié)構(gòu)對溶蝕的影響因變質(zhì)而重結(jié)晶的碳酸鹽巖的溶解度是最低的，尤以灰?guī)r類為最明顯，可比非變質(zhì)灰?guī)r低一倍左右；成巖交代或重結(jié)晶灰?guī)r比溶蝕度一般較低；泥晶灰?guī)r一般具有較高的比溶蝕度?！?2.2碳酸鹽溶蝕的物理化學(xué)原理在自然界，要保證巖溶繼續(xù)進(jìn)行，必須有水在碳酸鹽內(nèi)部的裂隙或孔隙中流動(dòng)，使兩者不斷相互接觸和相互作用，不斷循環(huán)更替，排出的Ca離子飽和的補(bǔ)充未飽和的。這就要求具有以下條件：可溶性巖石具有一定的孔隙或裂隙系統(tǒng)，為水的循環(huán)提供通道有適宜的地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件，為水的滲入提供補(bǔ)給途經(jīng)，并為水的排出提供通道即為巖溶水的循環(huán)交替條件§12.3巖溶發(fā)育的基本條件12.3.1實(shí)例分析§12.3巖溶發(fā)育的基本條件勘探發(fā)現(xiàn)，具備良好的循環(huán)交替條件

在充水之前就采取降低蓄水位，在左岸修建防滲堤等措施。水庫雖先后發(fā)現(xiàn)九處滲漏點(diǎn)，但滲漏量不大。§12.3巖溶發(fā)育的基本條件勘探指出，另一可能滲漏段為水槽子段。

在水槽子段800m范圍內(nèi)先后出現(xiàn)漏水點(diǎn)百余個(gè)，經(jīng)采取封、堵、灌等措施，由由于水庫的天然淤積起了防滲作用，漏水量有所減小?！?2.3巖溶發(fā)育的基本條件12.3.2幾種典型的水循環(huán)交替條件裸露灰?guī)r谷地排水型間接補(bǔ)給河谷排水型河谷集中補(bǔ)給鄰谷排水型區(qū)域性循環(huán)遠(yuǎn)谷排水型§12.3巖溶發(fā)育的基本條件裸露灰?guī)r谷地排水型§12.3巖溶發(fā)育的基本條件間接補(bǔ)給河谷排水型有利于灰?guī)r中主要裂隙的均勻溶蝕，其結(jié)果發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)狀（或迷宮型）溶洞§12.3巖溶發(fā)育的基本條件河谷集中補(bǔ)給鄰谷排水型巖溶發(fā)育隨滲徑縮短、水頭差增高和河谷切入灰?guī)r時(shí)間增長而加強(qiáng)，最終可使高程較高的河水完全潛入地下。區(qū)域性循環(huán)遠(yuǎn)谷排水型補(bǔ)給區(qū)可能發(fā)育網(wǎng)格狀溶洞，排泄區(qū)主要由于混合溶蝕效應(yīng)也較徑流區(qū)強(qiáng)§12.3巖溶發(fā)育的基本條件

1）成分變化對溶蝕的影響不同成分的水混合后，對碳酸巖的溶蝕性有所增強(qiáng)，即混合溶蝕效應(yīng)?！?2.3巖溶發(fā)育的基本條件§12.3巖溶發(fā)育的基本條件喀斯特是一種緩慢的地質(zhì)作用，水的循環(huán)交替造成溶蝕不斷進(jìn)展，這樣一個(gè)不斷演化過程你然有其階段性。12.4.1單個(gè)溶蝕通道的發(fā)展階段裂隙被溶蝕擴(kuò)大而溶于水中的碳酸鹽必然與同一時(shí)間內(nèi)溶液中被流水?dāng)y帶走的碳酸鹽質(zhì)量相等?！?2.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史

有限長度L的通道段由溶蝕而產(chǎn)生的管（或隙）壁后退速率S：溶解速率dC/dt:§12.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史§12.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史§12.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史12.4.1單個(gè)溶蝕通道的發(fā)展階段管（隙）壁溶蝕后退速率隨流量增大而增大，但達(dá)到一定值后，流量進(jìn)一步增加對后退速率無影響。（除非伴有分壓和溫度的變化）；通道發(fā)育初期以低流量為特征，此時(shí)各通道之間溶蝕擴(kuò)大速率變化很大；初始通道只能獲取更大流量來加速其增長；通道擴(kuò)大速度接近極大值時(shí)凡具有陡梯度、短滲徑和比較均勻一致的水化學(xué)成分的通道，不管其大小如何，均以近似相同的速度溶蝕擴(kuò)大?！?2.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史

W.B.White的研究表明：在地下水所特有的梯度條件下，溶蝕擴(kuò)展中的通道由緩慢溶解動(dòng)力學(xué)（高反應(yīng)階）到快速溶解動(dòng)力學(xué)的轉(zhuǎn)化大致與管道中水流由層流到紊流的轉(zhuǎn)化同時(shí)發(fā)生。這一聯(lián)合階躍是喀斯特演化中一個(gè)有重要意義的門限值。

采用迭代至少500個(gè)時(shí)間步長，在由高到低的反應(yīng)階轉(zhuǎn)變產(chǎn)生以后，在小于tmax的1％時(shí)間內(nèi)，就可達(dá)到最大溶解速率。計(jì)算得出：§12.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史12.4.2排水谷無明顯變化時(shí)巖溶發(fā)育的階段性

水在碳酸鹽裂隙中循環(huán)的的結(jié)果使巖體中的裂隙發(fā)生分化，有利于水循環(huán)的裂隙不斷溶蝕擴(kuò)大，而不利于水循環(huán)的則溶蝕進(jìn)展緩慢。通道的變化必然引起水流的變化，水流不斷向愈來愈通暢的管道集中；隨著通道的變化，流線不斷發(fā)生調(diào)整，逐漸發(fā)育成裂隙網(wǎng)-溶洞體系。其發(fā)展過程可分為三個(gè)階段：裂隙溶蝕擴(kuò)大階段-----散漫滲流方式流線在河邊集中、地下水與地表水混合-----敏感區(qū)開始形成溶洞溶洞發(fā)展為主通道，水流轉(zhuǎn)化為管道流-----形成裂隙網(wǎng)－溶洞體系§12.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史§12.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史§12.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史12.4.3水文網(wǎng)變動(dòng)與巖溶發(fā)育史實(shí)際上，從地質(zhì)歷史的觀點(diǎn)來看，下切、側(cè)蝕、某些新的支流的形成，或因地殼沉降使水文網(wǎng)流動(dòng)于新的沉積層中而與可溶巖脫離等水文網(wǎng)的變遷是屢見不鮮的。這種變遷使巖溶發(fā)育的空間位置或方向發(fā)生變化。12.4.3.1水文網(wǎng)變動(dòng)與巖溶發(fā)育史河流長期穩(wěn)定，則裸露灰?guī)r谷地排水型巖溶可以從裂隙初期溶蝕擴(kuò)大發(fā)展到形成溶洞體系；

若河流迅速下切，其結(jié)果是溶蝕現(xiàn)象在垂直方向比較分散，但發(fā)育強(qiáng)度比較一直和比較微弱，沒有發(fā)育程度顯著不同的地帶，都處于裂隙溶蝕擴(kuò)大地段?！?2.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史若河流間斷性下切，則相對穩(wěn)定期于河水位高程以上發(fā)育溶洞，而下切期無溶洞發(fā)育，至下一個(gè)穩(wěn)定期又于新的河水位高程之上形成另一期溶洞。§12.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史研究溶洞的形態(tài)，往往可以判定巖溶的形成環(huán)境。§12.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史12.4.3.2河谷發(fā)育史和巖溶發(fā)育史排水區(qū)附近巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，溶洞一般微傾向排水溝谷，水文網(wǎng)若發(fā)生變化，強(qiáng)巖溶帶的位置及溶洞的方向也發(fā)生變化?！?2.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史12.4.3.3關(guān)于古巖溶問題地質(zhì)歷史上的每一次大陸剝蝕時(shí)期，只要將灰?guī)r揭露于地表，使得水以一定的循環(huán)交替條件在其中循環(huán)，就成為一次巖溶化時(shí)期。不整合面以下被較新沉積所掩蓋的巖溶一般稱為古巖溶。

凡是灰?guī)r層與上覆巖層呈不整合接觸的都應(yīng)注意古巖溶存在的可能性。§12.4巖溶發(fā)育的階段性及發(fā)育歷史巖溶的發(fā)育條件

1)具有可溶性巖層；

2)具有溶解能力（含）和足夠流量的水

3)地表水有下滲，地下水有流動(dòng)的途徑。

三者缺一不可?。〖磶r溶的發(fā)育必須具備：

1具有可溶性巖石

2巖石是透水的

3水必須具有侵蝕性

4水在巖石中應(yīng)處于不斷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中§12.5影響巖溶發(fā)育的因素12.5.1氣候的影響

氣候是巖溶發(fā)育的一個(gè)重要因素，它直接影響著參與巖溶作用的水的溶蝕能力，控制巖溶發(fā)育的類型、規(guī)模和速度。主要表現(xiàn)在氣溫、降雨量、降水性質(zhì)、降水的季節(jié)分布及蒸發(fā)量的大小和變化。其中降水量和氣溫對巖溶發(fā)育影響最大。降水量和氣溫越高，越有利于溶蝕作用．巖溶也愈發(fā)育．§12.5影響巖溶發(fā)育的因素12.5.2地形地貌的影響影響地下水循環(huán)交替條件的重要因素。

1）區(qū)域地貌

2)地形的陡緩

3）補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)高差

4)地區(qū)小氣候§12.5影響巖溶發(fā)育的因素12.5.3地質(zhì)構(gòu)造的影響

1斷裂的影響沿?cái)嗔寻l(fā)育

2褶皺的影響核部強(qiáng)烈

3巖層組合特征的影響12.5.4新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響§12.5影響巖溶發(fā)育的因素12.6.1滲漏的形式A按滲漏通道劃分

1）裂隙分散式滲漏

2）管道式滲漏B按庫水漏失的特點(diǎn)分類

1）暫時(shí)性滲漏

2）永久性滲漏C按滲漏途徑

1）壩區(qū)滲漏

2）庫區(qū)滲漏§12.6巖溶滲漏分析滲漏問題的兩個(gè)關(guān)鍵：

1-滲漏通道的分析

2水文地質(zhì)條件的分析

這里需要討論的巖溶滲漏與其他滲漏不同，主要是滲漏通道是巖溶發(fā)育過程中創(chuàng)造的，其通暢程度既取決于水循環(huán)交替條件也取決于巖溶發(fā)育歷史?！?2.6巖溶滲漏分析12.6.1碳酸鹽巖的滲透性

§12.6巖溶滲漏分析§12.6巖溶滲漏分析12.6.2碳喀斯特滲漏的水文地質(zhì)條件由于原生裂隙因溶蝕而強(qiáng)烈分異，滲透性能極不均一，沿溶洞可以形成管道流，所以，灰?guī)r滲漏所特有的水文地質(zhì)條件是：往往有集中滲漏的徑流帶，和兩河之間的河間地塊往往無地下水分水嶺或地下分水嶺較低。12.6.2.1有集中滲漏的徑流帶試驗(yàn)和觀測證實(shí)，喀斯特化碳酸鹽巖中即使未形成溶洞，天然地下水流也有流量相當(dāng)?shù)募械膹搅鲙АＨ缧纬扇芏串a(chǎn)生強(qiáng)大的管道流，而成為排除灰?guī)r中地下水的地下排水管道。水庫蓄水抬高水位之后，這些徑流帶或管道流帶如和庫外相通，就會(huì)形成集中滲漏帶?！?2.6巖溶滲漏分析§12.6巖溶滲漏分析§12.6巖溶滲漏分析12.6.2.2無地下水分水嶺或地下分水嶺較低

兩河谷之間分水嶺如比較單薄而且兩河水位高程不同時(shí)，由于水位高的河谷中水流長期向低水位方向滲漏，形成通暢的巖溶管道，就會(huì)出現(xiàn)河間地塊無地下水分水嶺或地下分水嶺較低§12.6巖溶滲漏分析§12.6巖溶滲漏分析§12.6巖溶滲漏分析§12.7巖溶區(qū)修建水庫的措施

和防滲處理12.7.1庫壩選擇原則

充分利用隔水層、巖溶發(fā)育微弱巖層或有利的水文地質(zhì)條件?？偟脑瓌t要求：既要保證壩基有良好的持力層和排除可能產(chǎn)生深層滑動(dòng)的滑移面，又要使隔水層能有效地成為截?cái)鄩蜗聺B漏的天然截水墻。§12.7巖溶區(qū)修建水庫的措施

和防滲處理12.7.2防滲處理措施防滲處理應(yīng)根據(jù)不同滲漏形式和特點(diǎn)選擇相應(yīng)的處理方法。對集中型滲漏應(yīng)以“堵”、“截”為主；對分散型滲漏應(yīng)以“鋪”、“灌”為主。多數(shù)情況下，由于滲漏形式和通道較復(fù)雜，需要采取綜合處理。

所起作用主要在于兩個(gè)方面：降低巖體的透水性，堵截滲透通道合理導(dǎo)水導(dǎo)氣

1灌漿；2鋪蓋；3堵洞；4截滲；5疏導(dǎo)堵：是處理集中滲漏通道的有效辦法。反濾層塊石、混凝土、或粘土反濾層§12.7巖溶區(qū)修建水庫的措施

和防滲處理§12.7巖溶區(qū)修建水庫的措施

和防滲處理§12.7巖溶區(qū)修建水庫的措施

和防滲處理§12.7巖溶區(qū)修建水庫的措施

和防滲處理§12.7巖溶區(qū)修建水庫的措施

和防滲處理12.8.1巖溶地基破壞的主要形式

1）地基承載力不足

2)地基不均勻沉降

3）地基滑動(dòng)

4）地表塌陷

§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題2004年9月，桂梧高速在建路基驚現(xiàn)巖溶塌陷群§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題12.8.1巖溶塌陷的分類§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題12.8.2巖溶塌陷的成因

1）潛蝕說

2）真空吸蝕說12.8.3巖溶地基處理措施

1、挖填2、跨蓋3、灌注4、排導(dǎo)

§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題1）潛蝕說

①在抽水、排水過程中：地下水位降低，水對上覆土層的浮托力減小，水力坡度增大，水流速度加快，水的侵蝕作用加強(qiáng)。溶洞充填物在地下水的侵蝕、搬運(yùn)作用下被帶走，松散層底部土體下落、流失而出現(xiàn)拱形崩落，形成隱伏土洞。

②隱伏土洞在地下水持續(xù)的動(dòng)水壓力及上覆土體的自重作用下：土體崩落、遷移，洞體不斷向上擴(kuò)展，引起地面沉降。

§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題③地下水不斷侵蝕、搬運(yùn)崩落體隱伏土洞繼續(xù)向上擴(kuò)展：當(dāng)上覆土體的自重壓力逐漸接近洞體的極限抗壓抗剪強(qiáng)度時(shí)，地面沉降加劇，在張性壓力作用下，地面產(chǎn)生開裂。

④當(dāng)上覆土體自重壓力超過了洞體的極限抗壓、抗剪強(qiáng)度時(shí)：地面產(chǎn)生塌陷。

同時(shí)，在其周圍伴生有開裂現(xiàn)象。這是因?yàn)橥馏w在向下塌落的過程中。不但在垂直方向產(chǎn)生剪切應(yīng)力，還在水平方向產(chǎn)生張力所致?！?2.8巖溶地基穩(wěn)定問題§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題武漢陸家街巖溶塌陷形成示意§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題抽排水工程誘發(fā)巖溶塌陷§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題抽淺層地下水工程誘發(fā)巖溶塌陷§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題12.8.3巖溶塌陷的分布規(guī)律巖溶塌陷主要分布于具備塌陷形成條件且有多種不利要素綜合作用的結(jié)果，對自然或人為誘塌因素的作用較為敏感的地段。歸納國內(nèi)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這些地段有：（一）巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的純可溶巖分布地帶，或沿其與非可溶巖的接觸地帶。這些地帶中隱伏巖溶形態(tài)（漏斗、溶槽等）較發(fā)育，且其中多有較土分布；

（二）沿可溶巖中的斷裂帶或主要裂隙交匯破碎帶，巖層劇烈轉(zhuǎn)折、破碎的地帶；

（三）松散蓋層較薄縣以砂土為主，其底部粘性土層缺失或甚?。ㄒ话悴蛔?—2米）的“天窗”地段；

§12.8巖溶地基穩(wěn)定問題

（四）巖溶地下水的主逕流或或巖溶管道上；

（五）具有潛水和巖溶水僅層含水層分布地帶；

（六）巖溶地下水的排泄區(qū)；

（七）巖溶地下水位在基巖面上下頻繁波動(dòng)的地帶，或受排水影響強(qiáng)烈的降落漏斗中心及近側(cè)地段；

（