摘要：岩溶塌陷发生和发展都不是单一因素作用下形成的，是多种作用力共同作用的结果。文章将详细分析岩溶塌陷发育特征及形成机制，并提出治理对策，旨在为工程实践提供有效解决方案。
关键词：岩溶；塌陷；治理
1岩溶治理的必要性
岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层（石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等）造成的地表和地下溶蚀现象，这一过程经过化学溶解作用和崩解、沉淀、搬运等机械性作用。在工程建设中，遭遇岩溶区域越来越常见，相应的岩溶工程危害也越来越复杂和严重。常常出现的各种类型的岩溶地质灾害，如果没有采取科学、适当的处理措施，往往在施工和运营期间都会发生许多事故，甚至严重危害工程的正常使用，故妥善、有效处整治岩溶地质灾害是确保工程建设的关键。
2岩溶塌陷发育特征
岩溶塌陷是由于可溶岩洞（隙）上覆土体在自然或人为因素作用下向下塌落的现象，开口岩溶形态、上覆一定厚度的松散盖层及自然和人为外部作用力等是岩溶塌陷形成的基本条件。大量研究表明，岩溶塌陷的发育和分布规律受形成条件的影响。
隐伏岩溶发育强度影响。岩溶的发育引起裂隙、溶洞等发育，导致岩溶空洞中地下水流速显著增大，因此对覆盖层的作用力增大，从而加速了塌陷的形成。
构造发育程度影响。断裂带附近，岩石破碎，裂隙发育，是地下水的良好赋存空间和运移通道，地下水与岩石密切接触，溶蚀作用增强，从而加速溶洞及土洞的形成。
土层结构、厚度影响。土层结构分为一元结构、二元结构和多元结构：一元结构土层岩性主要为粘性土，厚度一般较薄；二元结构和多元结构土层主要有粘性土、砂卵石层交互组成，厚度一般较厚；以往研究表白，相同条件下，二元结构和多元结构产生塌陷比一元结构容易。土层厚度主要影响地面塌陷坑的形成时间和规模，土层越厚，塌陷孕育的时间越长，塌陷坑规模越大，另有研究表明，岩溶塌陷多发生在土层厚度30m以浅的地区。
水动力条件影响。地下水位及水压变动大的地带易发生岩溶塌陷，如地下水抽取过度形成的降落漏斗区、溶蚀洼地、河床两侧等地区。研究表明，地下水位变幅大、变化速率大及水位长时间在基岩面上下波动的地区岩溶塌陷极易发生。
3塌陷形成机理分析
岩溶地面塌陷地质灾害自20世纪70年代开始在我国得到了重视，并对其形成的成因机制进行了深入的研究，对岩溶地面塌陷的塌陷模式进行了归纳总结，通过岩溶塌陷影响因素的综合分析，岩溶塌陷的形成机理主要有以下几点：
（1）潜蚀作用。地质构造作用使岩体结构破坏产生了裂隙，为地表水的渗漏及流动提供了通道，对于塌陷坑，其覆土层较薄，基岩面处在地下水的冲刷作用下逐渐将土层颗粒带走而形成土洞，随着土洞的不断扩大，土体崩解而向上扩展，当超过土体自身的极限平衡条件后上部土体向下垮塌而形成地面塌陷坑。
（2）溶蚀、重力致塌。其塌陷机理主要是溶蚀作用及地下水动力作用。如塌陷位于渗透性较差的非可溶性页岩与可溶性白云岩的交界地带，地表水通过岩石裂隙进入地下，在深部遇到页岩面而使其流速变缓，滞留于该交界面上，有利于可溶性岩石的溶蚀扩展，由于上覆盖层岩体强度较大，只有当下部溶蚀空间足够大时，达到上部岩体的极限强度条件后，上部结构无支撑体而在重力作用下发生规模较大的塌陷坑。
抽水致塌。塌陷部位出现下沉现象发生于开采后，期间遇涌水，抽排水后可能会直接引起岩溶塌陷。
自重效应。在暴雨作用下，顶板岩体受雨水浸泡强度降低，自稳能力降低，使其破坏范围扩展，而且由于顶板厚度大自重较大，在加上雨水的作用，增加了上部结构的自重，在重力作用下而突然向下垮塌形成规模较大的塌陷坑。
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4岩溶塌陷的治理措施
4.1超前地质预测的主要内容
由于岩溶发育地区存在裂缝发展，岩石破碎，岩溶水丰富，高水压力、不同规模的发展，地下水循环条件一般，破碎的围岩和许多其他负面因素的存在，都对施工安全受到威胁。岩溶涌水等灾害严重影响施工过程和施工人员的生活，造成了巨大的财产损失。目前，避免岩溶地质灾害最有效的方法是提前搞好地质预测，提高预测的准确性，准确预测的类型、位置、规模和不良地质的身体提前开挖的特点，并在此基础上，制定相应的地质灾害的预防措施。因此，超前探测与预测在岩溶地区隧道施工中具有十分重要的价值。
良好的地质预测结果应包括以下两个方面：一是准确预测未来不利地质体的具体位置和大小。这对于预测结果非常重要。如果预测结果在位置和规模上与实际情况相差过大，很难对现场施工起到积极的指导作用。二是准确预测不良地质体类型及规律。不同类型的地质岩体对应不同的防治措施。不良的地质类型预测错误，防治措施不当，极易造成地质灾害。例如，将地下岩溶充填类型误认为地下岩溶洞类型，会导致高压突水、泥石流等地质灾害的发生。
4.2水的控制措施
在岩溶塌陷解决过程中，地下水控制是重要举措，在实际防治工程中得到了广泛关注和运用。在可溶岩地区地下水开采，要合理控制地下水位，不能将水位降至岩溶体或溶洞顶层以下。在可溶岩地区疏干排水中，对可能出现地面塌陷的地段，采取地下水人工回灌、恢复地下水平衡状态或停用取水水源来实现地下水位的恢复；在第四系松散的覆盖层内进行排水时，应当控制各类型的抽水量，应小量抽水，避免因抽水产生不同规模的空洞而致使坍塌。对地下水位的急剧波动、抽水孔深度和抽水强度进行严格控制，同时对于地势低洼、易塌易渗和积水严重的地段采取相应的防渗流水的导流措施，设置相关反滤防渗联，避免地表水直接回灌。
岩溶水原则上以疏导处理为主，尽量恢复或维持既有排泄通道，如隧道开挖切断岩溶管道，且隧道两侧均有明显的管道，可根据岩溶管道与隧道的相对位置关系，采用上跨或下穿隧道的人造排泄通道与岩溶管道相连接，并结合溶洞发育形态，设置必要的检查、清淤条件。
4.3工程措施
工程措施包括：回填、封堵、加固等防治措施。回填夯实，即利用粘土、毛石、毛石混凝土及碎石土等回填并夯实。在塌坑回填时，应首先清理坑内的塌陷松散物，再根椐塌陷所处位置的重要性、地质情况及实际塌陷情况，选择合理的回填材料及处理措施进行回填夯实。合理有效的回填夯实措施可消除岩溶塌陷安全隐患，有效控制岩溶塌陷的发展。
对不同机制产生的岩溶塌陷，应采用合理有效的封堵方式。由于排干导致的岩溶塌陷，宜采用帷幕灌浆或截水墙封堵地下水流；注浆控制措施具有较高的实用性，通过对下步溶洞、空洞以及松散状态的砂岩开展排水注浆，有效填充岩溶塌陷溶洞和空洞的同时，确保松散状态的砂岩胶结。由地表水流动变化产生的塌陷，可采用挡水墙等方式对地表水进行隔离。岩溶空洞上部岩土体相对较单薄，受重力或荷载导致的塌陷，宜采用混凝土塞的形式封堵溶洞口或整个空洞。
建筑物在可溶岩地区，当基础产生塌陷现象时，可采用灌入桩、固结灌浆、回填灌浆等支撑和地基加固的方式进行处理。
4.4加强岩溶地面塌陷监测
岩溶地面塌陷监测的目的是要实时了解塌陷发展的过程和状况，对塌陷发生的时间和地点作出预报，达到防灾减灾的目的。但由于可溶岩中溶洞和岩溶通道发育的随机性、上覆盖层的多变性、触发因素的复杂性，单一的监测手段难以实现对塌陷的监测。因此，在实际工作中，需根据本地岩溶地面塌陷的特点，在塌陷形成机理的理论指导下，建立塌陷监测的理论体系，综合利用多种监测手段联合进行，并形成完善的监测网络。
不仅如此，当前的岩溶坍塌监测方式获取的监测数据存在有提升空间，为了更准确的对塌陷部位和塌陷实践的准确预报，需要继续加强对岩溶塌陷监测系统进行完善建设，加大科研费用投入，在塌陷土体变形的预报监测方面开发更多更先进的技术手段，同时加强具体监测工作的研究，以期能够通过建立岩溶塌陷监测长效机制提高塌陷监测水平，促进有效提供岩溶塌陷防治方案制定的信息依据，提升塌陷治理的效果。
结语：
综上所述，实际工程中，工程人员务必对岩溶发育情况、水文地质特征进行分析，总结引发岩溶塌陷的形成机制，并提出有效的治理方案，提高工程安全性，促进工程建设的顺利进行。
参考文献：
[1]张羽军.湘桂铁路山乾隧道岩溶涌水涌泥原因分析及治理措施[J].铁道建筑,2019,59(02):89-93.
论文作者:张宁函
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/28
标签：岩溶论文; 地下水论文; 土层论文; 溶洞论文; 地表水论文; 结构论文; 地质论文; 《防护工程》2019年第4期论文;