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覆盖型岩溶地面塌陷防治与应急处置

文档作者：罗小杰文档来源：长江勘测规划设计研究有限责任公司		点击数：	更新时间： 2021年06月24日
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第47卷第5期
2 0 1 6年3月
人 民 长 江
Yangtze River
Vo1．47，No．5
Mar．， 2016
文章编号：1001—4179(2016)05—0038—07
覆盖型岩溶地面塌陷防治与应急处置
罗小杰
(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010)
摘要：覆盖型岩溶地面塌陷是覆盖型岩溶区可溶岩上覆盖层中部分土颗粒在外部因素触发下向岩溶通道和
(或)溶洞中运移，导致的土体变形而产生的地面反应。土体是地面塌陷的主体，岩溶通道和(或)溶洞为土颗
粒运移和储存提供了条件，外部因素通过水的不良作用、外加荷栽和土洞顶板抗力降低等方式触发地面塌陷。
地面塌陷的预防应采取控制触发因素、适当的工程措施以及重点监测与群测群防相结合的措施。地面塌陷的
治理应根据沙漏型、土洞型和泥流型3个塌陷机理修复有缺陷的岩溶地质结构。地面塌陷应急处置应在突
变、缓变和暂时稳定阶段分别采取应急自救、外界救援和工程处理措施。
关键词：覆盖型岩溶；地面塌陷；预防措施；治理措施；应急措施
中图法分类号：P642 文献标志码：A DOI：10．16232／j．enki．1001—4179．2016．05．008
按埋藏条件，岩溶可分为裸露型、覆盖型和埋藏型
岩溶3类，其中覆盖型岩溶分布非常广泛，相应地，其
塌陷灾害相当普遍。由于覆盖型岩溶地面塌陷具有隐
蔽性和突发性的特点，且触发因素多而复杂，常常产生
较为严重后果，长期以来，已引起广泛的关注，国内外
许多学者对其形成条件、成因机制、触发因素、预测预
报、防治原则、处理措施等做出了许多积极而有益的探
索。
在塌陷的防治方面，一些研究者和众多的工程技
术人员，根据具体的塌陷事件和工程实践，结合岩溶地
质条件，对覆盖型岩溶地面塌陷采取了防治措施。概
括起来，这些防治措施主要有：结构物(梁、板、柱)跨
越法、灌注填充法、清除填堵法、强夯法、钻孔充气法、
深基础法、旋喷加固法、地表与地下水控制法等 ，
都取得了一定的防治效果。
覆盖型岩溶地面塌陷的治理是以地质条件为基础
的，塌陷机理是治理的理论依据。正确地认识塌陷机
理才能提出具有普适性的、系统的防治方法与措施。
然而，目前的塌陷机制研究中，人们多将塌陷机制、岩
溶条件和触发因素相混淆，一般只是对某个或某些具
体的塌陷原因进行了解释，提出的观点多而杂，没有真
正从塌陷的主体—— 土体的变形行为特征上取得一致
性的认识进而在理论上取得突破 。因此，目前的
防治主要是针对具体工程或某地区的岩溶发育特征采
取有针对性的措施，而没有根据塌陷机理、岩溶条件和
触发因素提出系统性的、在机理层次上的防治措施，故
显得理论依据不是很充足。
覆盖型岩溶地面塌陷是覆盖型岩溶区可溶岩上覆
盖层中，部分土颗粒在外部因素触发下向岩溶通道和
(或)溶洞中运移导致的土体变形而产生的地面反应。
土体是岩溶地面塌陷的主体，岩溶通道和(或)溶洞为
土颗粒运移和储存提供了条件，外部因素通过水的不
良作用(垂直和水平渗流、土／岩界面处地下水位频繁
波动)、外加荷载(动荷载和静荷载)和降低土洞顶板
抗力(顶板强度降低、厚度减薄和结构破坏)等方式触
发岩溶地面塌陷发生。覆盖型岩溶地面塌陷有沙漏
型、土洞型和泥流型3种塌陷机理 。
由此可见，岩溶地质结构是覆盖型岩溶地面塌陷
的内因，触发因素是外因。覆盖型岩溶地面塌陷的防
治应该控制外因，修正内因，即控制触发因素，改善岩
溶地质结构。这是防治覆盖型岩溶地面塌陷的核心思
想。
收稿日期：2015—09—19
基金项目：武汉地铁岩溶专题勘察项目资助
作者简介：罗小杰，男，教授级高级工程师，硕士，长期从事岩土工程勘察及城市岩溶研究。E—mail：1xj420106@sina．tom
第5期 罗小杰：覆盖型岩溶地面塌陷防治与应急处置 39
本文以覆盖型岩溶地面塌陷的3个塌陷机理为理
论依据，从修正岩溶地质结构和控制塌陷触发因素的
角度，探讨地面塌陷的预防、治理和应急处置措施。
1 地面塌陷机理、岩溶条件及触发因素
正确认识塌陷机理、岩溶条件和触发因素有利于
对覆盖型岩溶地面塌陷的有效防治。
1．1 地面塌陷机理
1．1．1 土的类型划分
根据土体塌陷变形中土颗粒运移行为特征，将可
溶岩上覆盖层土体概括为松散的砂性土、黏性土和软
弱土三大类型。松散的砂性土颗粒运动的阻力主要是
粒间摩擦力，在饱水情况下，由于存在孔隙水压力，其
有效应力降低，粒间摩阻力减小，土颗粒发生位移的自
由度较大，容易自由流失。黏性土的土颗粒运动、位移
需克服粒间摩阻力和粒间凝聚力，在凝聚力的作用下
不易自由活动，容易产生拱效应。软弱土常发生塑性
流动而流失。其他具有相类似行为特征的土可分别归
并到这3类土中。
1．1．2 地面塌陷机理
根据岩溶塌陷中各类型土体变形特征差异，将覆
盖型岩溶地面塌陷区分为沙漏型、土洞型和泥流型3
种塌陷机制 。
砂性土层中砂颗粒向岩溶通道和(或)溶洞漏失
而产生的地面塌陷现象称为沙漏型塌陷。重力和岩溶
提供的有效空间是产生沙漏型塌陷的必要条件，地下
水作用加速了沙漏型岩溶地面塌陷的发生。发生在黏
性土和密实砂性土层中、由于土洞洞顶拱效应失效而
产生的地面塌陷现象称为土洞型塌陷；天然土洞通过
潜蚀作用、砂土漏失和软土流失等3种方式形成；土洞
在形成和发展时期内洞顶上方土体是稳定的，在外部
因素触发而导致洞顶拱效应失效时才发生地面塌陷。
由于土的塑性流动而导致软弱土体向岩溶通道和
(或)溶洞流失而产生的地面塌陷现象称为泥流型塌
陷。
1．1．3 岩溶地质结构
根据可溶岩上覆砂性土、黏性土和软弱土等三类
土层在剖面上的不同组合，划分了3大类、9个亚类的
岩溶地质结构，每类地质结构具有相应的塌陷机理
(见表1)。
1．2 岩溶条件
在岩溶地面塌陷中，真正起作用的是先期岩溶作
用的结果(即溶蚀管道系统和(或)溶洞)，而非岩溶作
用本身。岩溶管道系统为上覆土体中土颗粒提供转移
通道，溶洞直接为上覆土体中土颗粒丧失提供储藏空
间。可溶岩的可溶性和地质构造通过控制岩溶发育程
度来影响岩溶地面塌陷，而不直接对土体塌陷产生作
用。
1．3 触发因素
岩溶地面塌陷的触发因素包括水的不良作用、外
加荷载和土洞顶板抗力降低3个方面 。
水的不良作用包括垂直渗流作用、水平渗流作用
和土／岩界面处地下水位频繁波动3个方面。对于沙
漏型塌陷而言，渗流作用加快了塌陷发生的速度；土／
岩界面处的水平渗流和地下水位频繁波动促使土洞的
形成和发展，并最终可能触发土洞型地面塌陷。地表
表1 覆盖型岩溶地区岩溶地质结构类型、塌陷机理及触发因素
40 人 民 长 江
水浸泡土洞顶板可增加土体含水量及重度，降低顶板
抗剪强度。
外加荷载包括外加动荷载和#l,JJn静荷载。外加荷
载可能导致土洞型塌陷的发生，外加动荷载则更有利
于沙漏型和泥流型地面塌陷的发生。
土洞顶板抗剪强度降低、顶板厚度减薄和顶板结
构破坏可能触发土洞型地面塌陷。
2 地面塌陷预测
以岩溶地面塌陷3个机理为基础，根据岩溶地质
结构，结合岩溶发育程度和外部触发因素，首先进行岩
溶地面塌陷综合地质预测，即区分为高易发区、中易发
区和低易发区3个区。然后根据地面塌陷对周围环境
的影响程度，进行地面塌陷危险性评估，划分为高、中、
低3个危险区，以此作为岩溶地面塌陷灾害防治的依
据。
3 地面塌陷预防措施
地面塌陷预防是以易发性分区图和危险性分区图
为基础，采取控制塌陷触发因素、规避不良岩溶地质结
构以及通过监测等措施免遭塌陷灾害。
3．1 控制触发因素
岩溶地面塌陷的触发因素触发了岩溶地面塌陷的
发生。从诱发因素着手治理地面塌陷的主导思想是阻
止这些触发因素发生。
3．1．1 控制水的不良作用
(1)控制地下水的渗流作用。渗流作用可以诱发
和加快沙漏型塌陷发生的速度。因此，在I 和Ⅱ 类
岩溶地质结构区，需控制持续、大规模的岩溶地下水开
采、矿坑强排水、井下突水以及基坑强降岩溶水活动，
避免地下水渗流作用诱发和加速沙漏型塌陷发
生 ’ 。如合理选择供水水源地、合理布井、控制抽水
降深及强度等措施控制地面塌陷灾害 ]。
(2)控制地下水的潜蚀作用。山前平原土／岩界
面处地下水的水平渗流和水位频繁波动将对覆盖层产
生潜蚀作用，促使土洞的形成和扩大，最终可能触发土
洞型地面塌陷。因此，在土／岩界面处注浆，一方面形
成隔离层，阻断地下水侵蚀土体而避免土洞形成，另一
方面可充填已经存在的土洞，防治土洞的继续发展。
(3)控制地表水的侵蚀作用。地表水的长时间大
规模下渗，如城区水管长时间破裂、长时间大面积积
水、汛期高洪水位等，将会在土体中产生垂直渗流作
用，降低土洞顶板的抗剪强度，破坏土洞顶板结构，从
而导致沙漏型和土洞型塌陷发生。在I 型和Ⅱ型岩
溶地质结构分布区，做好地表水的排水系统，将地表水
通过人工沟、渠有控制地予以排泄，避免地表水大规
模、持续地通过粉细砂或土洞顶板下渗而产生沙漏型
塌陷或土洞型塌陷，如广东省平远县X036县道东石
镇洋背村岩溶地面塌陷采用在塌陷区周围修建排水
沟、清理疏通塌陷区内严重淤塞的河道、对严重漏水的
河溪、库塘进行铺底防漏或者人工改道、对严重漏水的
塌陷洞隙用黏土或水泥灌注填实，采用混凝土、石灰
土、水泥土、氯丁橡胶、玻璃纤维涂料等封闭地面等措
施防止地表水冲刷入渗 。
3．1．2 控制外加荷载
(1)控制~l,JJI动荷载。外加动荷载包括各类振动
荷载，如地震荷载、车辆振动荷载以及施工动荷载等。
动荷载既可使浅部溶洞顶板破裂、失稳，将已堵塞的溶
蚀裂隙导通，为上覆松散砂颗粒提供渗漏通道，同时也
可使饱和松散砂土、粉土液化、软土产生震陷等，从而
导致岩溶地面塌陷发生。因此，在对振动荷载敏感的
I 和Ⅲ，岩溶地质结构区，要重点控制施工中的动荷
载。
(2)控制外加静荷载。据土洞顶板的受力方向，
外加静荷载可区分为自上而下的正向荷载和自下而上
的逆向荷载两类，其中正向静荷载为常见荷载。外加
静荷载主要是对土洞顶板不利作用。
土洞顶板负压(正向荷载)通常是由可溶岩中的
地下水位突降导致。如大规模迅速抽取可溶岩中的地
下水、施工降水、溶洞及地下暗河中水体突然漏失、采
矿坑道及施工隧道突水等，将在黏性土层下方产生负
压。在大气压的作用下，土洞拱效应丧失，从而产生土
洞型面塌陷。这类由大气压衍生出的压力可以通过预
设排气管来消除 ’ 。
施工堆载、货物堆载、车辆、汛期洪水和内涝高水
位等地表水的超载作用都会在土洞上方产生正向荷
载。这些荷载可以通过管理措施予以合理解决。
3．1．3 阻止土洞顶板抗力降低 、
(1)阻止土洞顶板强度降低。当土洞顶板中有地
表水入渗时，使顶板土体含水量增大，土的抗剪强度将
大幅降低，可导致拱效应丧失而发生岩溶地面塌陷。
因此，在Ⅱ类岩溶地质结构区，尤其是Ⅱ，类区的土洞
发育区，应尽量减少地表水入渗，预防措施参见3．1．1
节。
(2)防止土洞顶板厚度减薄。土洞上方的基坑开
挖和土洞顶板坍塌都会使土洞顶板变薄，导致土洞顶
板抗力降低。可以通过治理土洞和控制基坑开挖深度
等措施予以解决。
第5期 罗小杰：覆盖型岩溶地面塌陷防治与应急处置 41
(3)土洞顶板结构性破坏。化学作用可以改造土
体的原生结构；地表水下渗过程中对土洞顶板的侵蚀、
可溶矿物溶解等改变了土结构；生物活动破坏了土体
的既有完整性，如动物洞穴、植物根系腐烂形成的孔
洞、人类活动的机械贯穿作用等，均可导致土洞顶板的
损坏。需采取控制生物活动和地表水合理排泄等措施
保持土洞顶板结构完整。
3．2 规避措施
3．2．1 绕避措施
根据覆盖型岩溶区岩溶地面塌陷综合地质预测与
危险性评估图，对于高危险区，如果范围较大，治理工
程规模庞大、费用畸高、兴建后的工程使用价值较低或
使用价值较高但可用其他方式替代，在工程选线、选址
论证阶段应尽量予以规避，将高风险区作为空旷的农
业用地，以回避施工危险，规避工程运营风险，减少不
必要的治理工程投资。如位于武汉地区白沙洲碳酸盐
岩条带(编号：L3)、长江西岸的武汉地铁6号线汉阳
鹦鹉大道长约2．3 km区段，上部为第四系全新统砂性
土层，下部为岩溶中等一强发育的二叠一三叠系碳酸
盐岩，具典型的I 型岩溶地质结构，属沙漏型塌陷
区，历史上及目前发生十余次严重的地面塌陷灾害，造
成重大人员伤亡和财产损失，属高危险区。目前采取
的工程治理措施不仅治理方案复杂，难尽人意，且治理
工程施工风险很大，治理费用目前暂时还无法较准确
确定。
3．2．2 工程回避措施
对一些不可采用绕避措施的重要与重大工程，在
高危险区和中等危险区应避免选用土层作为持力层，
而须采取不同的基础型式或工程结构措施将上部荷载
传于下伏完整、稳定的岩体上，规避土体塌陷风险。
覆盖层较厚时，可采用桩基础，利用下伏完整基岩
或处理后的岩体作为桩端持力层。如位于武汉地区白
沙洲碳酸盐岩条带、长江东岸白沙洲大道的武汉地铁
5号线也处于I，型岩溶地质结构高危险区，上部粉细
砂层厚30 Ill左右。现拟将地下隧道方案改为地面高
架方案，有效地规避了施工和运营风险，并且可大幅降
低岩溶处理费用。
覆盖层厚度较薄时，可将基坑底板直接置于下伏
基岩上或采用栅格基础等将上部荷载传于基岩上，以
避免土体塌陷灾害等发生。武汉地铁6号线红建路站
采用了“地连墙+高喷栅格”、墙(栅格)底置于基岩方
案，目前基础施工完毕，效果较好。
其他还有一些工程规避方法也取得了较好的效
果，如利用梁、板等跨越土洞 ]。
3．3 重点监测与群测群防相结合措施
对于重点区域、地段和建筑物，宜布置监测点监测
地下水位、土体的变形及地面异常变化情况、塌陷的发
展速度和塌陷的影响范围等；其他区域进行群测群防，
实时发现地面塌陷可能发生的迹象，及时地对地面塌
陷发出预报，启动应急处置预案，及早采取措施，以减
缓或防止岩溶地面塌陷产生、发展，最大限度地减小地
面塌陷灾害造成的损失。
4 地面塌陷治理措施
地面塌陷治理就是根据土体塌陷机理改善岩溶地
质结构、修正地面塌陷内因。
4．1 沙漏型塌陷治理措施
对沙漏型塌陷治理可以从以下3个方面着手。
(1)注入粘合剂，固定砂颗粒。在I 型、Ⅲ 型
和Ⅱ 型岩溶地质结构中，松散砂性土层凝聚力很小
或等于0，砂颗粒的自由度较大，容易流失。故可在可
溶岩顶板以上5—10 m范围内，向砂性土层中静压注
浆，待浆液凝固后将砂颗粒固定使其不能自由活动，从
而避免塌陷发生。由于注浆的目的是固定砂颗粒，所
以，对固结体无需有强度等方面的要求。注入的浆液
可以是水泥浆，也可以是其他化学浆液。在有把握的
情况下也可以是泥浆，但是在处理厚度较大时才有保
障性。这种注浆控制砂颗粒自由度的方法在理论上是
可行的，但目前尚未见工程实例报道，故其具体的技术
方法有待进一步研究与实践。
另外，也可在基岩面上方5—10 m范围内采取高
压水平帷幕、静压注浆以及渗透注浆等措施，形成水平
帷幕，阻止砂颗粒向可溶岩中漏失而避免塌陷发
生 川。
(2)堵塞砂颗粒流失通道。在基岩面以下5～1O
m范围内，对溶蚀裂隙等通道进行注浆、充填，使溶蚀
岩体变得完整，让砂颗粒无处流失，从而避免土体塌陷
发生。目前这种方法已被广泛使用 。如云浮铁矿
专用线盘围地区新建铁路路基地面塌陷整治处理时，
在基岩面以上0．5 m至基岩面以下5 10 m范围内采
用了压注浆法 。
在I：和Ⅲ：分布区，应避免破坏中部黏性土层的
完整性。徐州市新生街和铁路一中两处老黏土被古废
黄河冲刷侵蚀，形成砂层与碳酸盐岩直接接触的天窗，
塌陷均位于古地貌低洼部位老黏土缺失或很薄的地段
(<5 In) 引。
(3)消除砂颗粒储存空间。充填可溶岩顶板以下
一定深度范围内的溶洞，消除砂颗粒的储存空间，从而
42 人 民 长 江
避免土体塌陷发生 。这种方法已被广泛使用。
由于岩溶发育的复杂性，溶洞无法完全查清楚，导
致溶洞无法判断是否全部充填完毕；而且，如果遇到规
模巨大的溶洞，其处理费用将是巨大的，故这种方法防
治塌陷的效果很难让人满意。
4．2 土洞型塌陷治理措施
4．2．1 潜蚀成因土洞型塌陷治理
(1)在土／岩结合面注浆，防止因地下水的潜蚀作
用(接触冲刷和地下水位频繁波动)而形成土洞，消除
土洞型塌陷的根源。通过注浆切断土／岩界面的岩溶
通道，形成一个防止土颗粒运移的水平帷幕，一方面在
降落漏斗上形成完整顶板，阻止可溶岩上方土颗粒运
移。另一方面改变地下水的渗流路线，降低地下水的
水力坡度，从而降低了水对土颗粒的搬运能力，从而使
岩溶天窗之上的土层稳定 。
如桂林某公路塌陷抢险中即是采用在土／岩结合
面附近注水泥浆方法，充填裂隙溶洞和改良软弱土，处
理后5 a来场地稳定，效果良好 。
(2)处理土洞，目前主要有清除换填法、跨越法、
挤密法、强夯法、灌浆法等 。常用的灌浆处理
方法为静压灌浆、袖阀管灌浆和砂浆灌浆等。
对于埋藏较深的土洞，采用充填或注浆等方法消
除土洞塌陷隐患。如广州地铁2、8号线延长线13标
段工程采用袖阀管注浆方案处理体积达2 679．72 m
的大体积土洞，效果良好 ’ 。广州至佛线城际快速轨
道交通线蝠岗公园一海五路区间隧道采用注泥浆及
“泥浆一水玻璃”方法处理土洞和溶洞 等。
埋藏较浅的土洞可挖开土洞顶板，填人块石、碎
石、砂土等，做成反滤，然后回填黏性土夯实；或采用强
夯法使浅埋土洞顶板人为破坏而填入坑中，避免土洞
型塌陷发生 或采用碎石桩结合注浆措施处理 。
4．2．2 沙漏成因土洞型塌陷治理
可采用沙漏型塌陷的治理方法阻止土洞的形成。
4．2．3 泥流成因土洞型塌陷治理
可对软土进行加固处理，使其不具备流动性而不
能形成土洞。或对可溶岩中岩溶通道进行注浆处理，
堵塞软土流失通道，避免软土流失而形成土洞。
4．3 泥流型塌陷治理措施
泥流型塌陷治理原则和措施同3．1．3节的方法。
5 地面塌陷应急措施
覆盖型岩溶地面塌陷是一种无固定周期的周期性
发生的地质灾害，具有隐蔽性、突发性等特点 ，事实
上，前面所采取的预防与治理并不能杜绝塌陷灾害发
生及消除灾性后果，覆盖型岩溶地面塌陷的应急措施
同样显得尤为重要。
5．1 塌陷土体变形特征
根据土体塌陷的变形特点，塌陷影响范围可区分
为塌陷坑、宏观影响区、微观影响区和无影响区等区域
(见图1)。各区的特征见表2。
无影响 、、
、～ ⋯ 一一一，
／ ／
＼
、
一一一一(a)平面圈
囤 z E 。口 囫s
(b)剖面图
1．塌陷坑；2．分区界线；3．裂隙；4．粉细砂；5．灰岩
图1 土体塌陷示意
表2 土体塌陷各分区特点
由于裂隙破坏，被扰动土体的工程地质性能及渗
透性能发生较大的改变。一般情况下，被扰动土体的
干重度有不同程度的减小，孔隙比则相应增大，抗剪强
度、承载力等力学指标有较大降低，渗透系数增
大 埘 。
5．2 塌陷过程与塌陷阶段
一次具体的岩溶地面塌陷过程一般都经历“突变
一缓变一暂时稳定”的过程。
在突变阶段，地面塌陷突然发生，迅速形成塌陷
坑。由于事发突然，时间短暂，大多是毫无征兆的，很
第5期 罗小杰：覆盖型岩溶地面塌陷防治与应急处置 43
少会为人们所发现，往往没有反应时间，灾难性后果大
多发生在这一阶段内。如2015年8月10日晚9 I 15，
武汉市汉阳区世茂锦绣长江楼盘工地的工棚外突然发
生地面塌陷，导致在塌陷坑上方休息的2人不幸掉人
其中被掩埋。
塌陷坑形成后，周围土体开始进行应力调整，逐步
进入缓变阶段，塌陷坑外围裂缝规模增加、影响范围扩
大。这一阶段内，地面变形速率相对变缓，延续时间较
长，逐渐形成宏观变形区。
土体中应力调整一段时间后达到新的平衡状态，
形成微观变形区，并且土体变形逐渐进入暂时的稳定
阶段。
5．3 应急处置
5．3．1 自救与救援
由于塌陷发生的突变阶段时间短暂，救援人员往
往没有时间采取处置措施，故在事故发生前须采取有
效的预防措施，灾害发生时以现场人员逃生、自救为
主，最大程度地减小人员伤亡和财产损失。
在缓变阶段，应迅速收集塌陷现场相关信息，紧急
了解塌陷的位置、规模、大致范围与危害程度等，同时
收集塌陷区及其周边的相关地质资料，包括区域地质
资料、已有的工程勘察资料、水文地质资料等，确定塌
陷机理、岩溶条件和触发因素。安排专业技术人员进
行宏观调查，布置塌陷监测网。研究与确定抢险救援
方案，及时、有序、安全地将遇险人员紧急疏散到安全
区。
5．3．2 工程处置
根据现场实时监测结果，当确定地面塌陷进入暂
时稳定阶段时，即可对塌陷影响区采取工程处理措施，
以阻止塌陷灾害的再次发生，并消除其不利影响。
(1)确定塌陷影响范围。在土体塌陷过程中，对
于沙漏型或泥流型塌陷，塌陷坑部位的砂颗粒或软弱
土向下漏失或流失，四周则有向塌陷坑位移或发生位
移的潜势，对于土洞型塌陷，土洞顶板塌落后，其上方
土体临空，导致四周黏性土存在向塌陷坑的位移趋势。
故可采用极限平衡原理进行土体破坏分析，以确定土
体的微观影响范围。
图2为土体塌陷极限平衡分析图。图中AB为塌
陷前地面线，c点为塌陷土体的底部，CD为土体下孔
洞的侧壁，cA为塌陷平衡后的稳定坡线， 为土体达
到极限平衡状态时扰动土体与下伏未扰动土体之界面
的倾角，这里称为临界破裂角。ABC块体为遭受塌陷
影响的土体，CA线下方为稳定土体。日为塌陷后破坏
土体的最大厚度(土洞型塌陷为塌陷坑深度，即临空
面高度)。用c,tp表示土体的抗剪强度凝聚力和内摩
擦角，G为土体重力。
图2 土体塌陷极限平衡分析
采用极限平衡条件，建立平衡方程即求得
以塌陷坑中心下方引起塌陷的孔洞边界(对于沙
漏型和泥流型塌陷)或土洞顶板之下底面(对于土洞
型塌陷)为起点，远离孔洞方向，以a作出稳定坡线，
稳定坡线所围定的区域即为受扰动的土体，该区域外
的土体为未扰动土体。
(2)处置措施。塌陷处理包括塌陷治理和地基加
固两部分内容。对于塌陷灾害的治理，应根据不同的
岩溶地质结构，即不同的塌陷机理，采取相应的处理措
施。这类处理原则可参见第4节相关内容。
已经损坏而不能使用的建筑物应予以拆除，其余
建筑物应逐一进行安全鉴定。建筑物结构影响不大、
且修复后可以使用的建筑物，应对地基采取加固等措
施，有防渗要求的建筑物，如堤防工程等，应对堤基采
取防渗措施 ，如注浆、设置防渗体等。
6 基本结论
以覆盖型岩溶地面塌陷沙漏型、土洞型和泥流型
3个塌陷机理为理论依据，系统总结了覆盖型岩溶地
面塌陷的防治措施原则。地面塌陷的预防应采取控制
触发因素、适当的工程规避措施以及重点监测与群测
群防相结合的措施；地面塌陷的治理应修复有缺陷的
岩溶地质结构，消除塌陷内因；地面塌陷应急处置应在
突变、缓变和暂时稳定阶段分别采取应急自救、外界救
援和工程处理措施，使塌陷灾害损失降低到最小。
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(编辑：赵风超)
Prevention，control and emergency disposal of covered karst ground collapse
LU0 Xiaojie
(Changjiang Institute ofSurvey，Planning，Design and Research，Wuhan 430010，China)
Abstract： Covered Karst Ground Collapse(CKGC)is a reaction of the ground to the soil body deformation caused by partiM
soil particle of the overburden layer in soluble rock moving towards karst passageways or caves under action of external factors．
The soil is the main body of ground collapse，and the karst passageways or caves create favorable conditions for the transport and
storage of soil particles．The external factors such as the adverse effect of water，external load and resistance reducing of soil cave
roof etc．trigger the ground collapse．The prevention of CKGC should take the measures such as the controlling the~igger factor，
appropriate engineering measures as well as the combination of key monitoring and massive monitoring and prevention．The defective
karst geological structure should be repaired according to 3 collapse mechanisms of sand leakage，soil cave and mudflow．The
emergency disposal for CKGC should take the self～rescue，extern al aid and engineering measurer respectively in the stages of
sudden deform ation，slow deform ation and temporary stabilization．
Key words： covered karst；ground collapse；preventive measures；control measure；emergency disposal

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