岩溶塌陷的形成条件与动力机制

（一）岩溶塌陷的形成条件

（一）岩溶塌陷的形成条件

同其它地质灾害一样，岩溶塌陷也是多种因素综合作用的结果。其形成条件也归纳为基础条件和诱发因素。

1.基础条件。

（1）可溶岩及岩溶发育程度。岩溶洞隙发育的可溶岩是岩溶塌陷的最根本的基础条件。我国发生塌陷活动的可溶岩除部分地区为晚中生界、第三系、第四系富含膏盐芒硝或钙质的砂泥岩、灰质砾岩及盐岩外，主要是古生界、中生界的石灰岩、白云岩、白云质灰岩等碳酸盐岩。碳酸盐岩的岩溶类型分为3种：裸露型岩溶――碳酸盐岩基本上直接出露地表，没有或者很少被第四系松散沉积物覆盖；覆盖型岩溶――碳酸盐岩大部分被第四系松散沉积物覆盖，覆盖率一般在70%以上，仅局部出露地表，覆盖层厚度一般小于30毫米，最厚不超过毫米；埋藏型岩溶――碳酸盐岩被很厚的第四系松散沉积物或其他非可溶岩覆盖，埋藏深度数十米以上。大量实践表明，岩溶塌陷主要发生在半覆盖型岩溶和裸露型岩溶分布区，部分分布在覆盖型岩溶分布区。

除可溶岩岩性和岩溶类型外，碳酸盐岩的岩溶发育程度和岩溶洞穴的开启程度是决定岩溶塌陷的直接因素。从岩溶塌陷形成机理看，可溶岩洞隙一方面造成岩体结构的不完整，形成局部不稳定地带，另一方面为容纳溶蚀陷落物质和地下水的强烈活动提供了充分条件。因此，一般情况下，可溶岩的岩溶越发育，岩溶洞隙的开启性越好，岩溶塌陷越严重。

可溶岩岩溶发育程度主要受地质构造、水文地质条件和气候条件影响。一般情况下，断裂构造发育，新构造运动强烈，地下水循环交替强烈、雨量充沛的碳酸盐岩分布区，岩石结构比较破碎，节理、裂隙发育，地下水溶蚀、潜蚀作用强烈，最容易形成岩溶塌陷。

（2）覆盖层厚度、结构、性质。岩溶塌陷除发生在裸露型岩溶分布区外，还广泛发生在覆盖型岩溶分布区。这种塌陷不仅仅是覆盖在第四系松散堆积物下面的可溶岩洞穴的陷落，有相当数量的塌陷是由于溶洞和上覆土层中土洞陷落所造成的。除此而外，覆盖层情况还影响了地下水活动，对岩溶塌陷也产生一定的影响。因此覆盖层是影响岩溶塌陷的重要因素。

覆盖层厚度对岩溶塌陷形成具有决定性作用。据大量调查统计结果，覆盖层厚度小于10米塌陷发生的机会最多，10米～30米可发生少量塌陷，30米以上可发生零星塌陷。

覆盖层岩性结构对岩溶塌陷也具有一定作用。一般情况下，覆盖层为比较均一的砂性土最容易产生塌陷，夹砂砾石的层状非均质土壤，均一的粘性土或者覆盖层底部发育有稳定层状粘性土的非均质土，发生塌陷的机会较少。此外，当覆盖层中有土洞时，容易发生塌陷；土洞越发育，塌陷越严重。

（3）地下水活动。岩溶发育地区，一般地下水活动都比较强烈。强烈的地下水活动，不但促进了溶岩洞隙的发展，而且是形成岩溶塌陷的重要动力因素。它的作用方式包括：溶蚀作用，改变岩土体物理性质和力学性质，导致土的含水量上升，容重增加，使粘性土塑性状态发生坚硬状态→可塑状态→流塑状态的变化；浮托作用；侵蚀及潜蚀作用；搬运作用等。因此岩溶塌陷多发育在地下水活动强烈地带，且多发生于地下水动力条件剧烈变化的时候。

2.动力条件。

（1）水动力条件的急剧变化，使岩土体平衡状态遭到严重破坏，诱发岩溶塌陷。引起水动力条件急剧变化的原因主要有降雨、水库蓄水、井下充水、灌溉渗漏以及严重干旱、井下排水、高强度抽水等。

（2）天然地震和人为振动。

（3）附加荷载。

（4）废液导致的酸碱液溶蚀活动。