【正文】 分溶濾 ， 帶走細(xì)小顆粒 ， 使土體被掏空成洞穴而形成 。 這種地質(zhì)作用的過(guò)程稱(chēng)為潛蝕 。 當(dāng)土洞發(fā)展到一定程度時(shí) ，上部土層發(fā)生塌陷 ， 破壞地表原來(lái)形態(tài) ， 危害建 (構(gòu) )筑物安全和使用 。 土洞的形成條件 土洞的形成主要是潛蝕作用導(dǎo)致的 。 潛蝕是指地下水流在土體中進(jìn)行溶蝕和沖刷的作用 。 如果土體內(nèi)不含有可溶成分 ， 則地下水流僅將細(xì)小顆粒從大顆粒間的孔隙中帶走 ， 這種現(xiàn)象我們稱(chēng)之為 機(jī)械潛蝕 。 其實(shí)機(jī)械潛蝕也是沖刷作用之一 ， 所不同者是它發(fā)生于土體內(nèi)部 ， 因而也稱(chēng) 內(nèi)部沖刷 。 如果土體內(nèi)含有可溶成分 ， 例如黃土 ， 含碳酸鹽 、 硫酸鹽或氯化物的砂質(zhì)土和粘質(zhì)土等 ， 地下水流先將土中可溶成分溶解 ，而后將細(xì)小顆粒從大顆粒間的孔隙中帶走 ， 因而這種具有溶濾作用的潛蝕稱(chēng)之為 溶濾潛蝕 。 溶濾潛蝕主要是因溶解土中可溶物而使土中顆粒間的聯(lián)結(jié)性減弱和破壞 ， 從而使顆粒分離和散開(kāi) ， 為機(jī)械潛蝕創(chuàng)造條件 。 機(jī)械潛蝕的發(fā)生 ， 除了土體中的結(jié)構(gòu)和級(jí)配成分能容許細(xì)小顆粒在其中搬運(yùn)移動(dòng)外 ， 地下水的流速是搬運(yùn)細(xì)小顆粒的動(dòng)力 。能起動(dòng)顆粒的流速稱(chēng)為 臨界流速 ， 不同直徑大小的顆粒具有一定的臨界流速 。 其關(guān)系列于表 6－ 2中 。 當(dāng)?shù)叵滤魉俅笥谂R界流速時(shí) ， 就要注意發(fā)生潛蝕的可能性 。 土洞的類(lèi)型 根據(jù)我國(guó)土洞的生長(zhǎng)特點(diǎn)和水的作用形式 ， 土洞可分為： ?由地表水下滲發(fā)生機(jī)械潛蝕作用形成的土洞 ?巖溶水流潛蝕作用形成的土洞 （ 1） 由地表水下滲發(fā)生機(jī)械潛蝕作用形成的土洞 這種土洞的主要形成因素有三點(diǎn)： (1)土層的性質(zhì)：土層的性質(zhì)是造成土洞發(fā)育的根據(jù) 。 最易發(fā)育成土洞的土層性質(zhì)和條件是含碎石的亞砂土層內(nèi) 。 這樣給地表水有向下滲入到碎石亞砂土層中 ， 造成潛蝕的良好條件 。 (2)土層底部必須有排泄水流和土粒的良好通道；在這種情況下 ， 可使水流挾帶土粒向底部排泄和流失 。 上部復(fù)蓋有土層的巖溶地區(qū) ， 土層底部巖溶發(fā)育是造成水流和土粒排泄的最好通道 。 在這些地區(qū)土洞發(fā)育一般較為劇烈 。 (3)地表水流能直接滲入土層中：地表水滲入土層內(nèi)有三種方式：第一種是利用土中孔隙滲入；第二種是沿土中的裂隙滲入；第三種是沿一些洞穴或管道流入 。 其中以第二種滲入水流造成土洞發(fā)育的最主要方式 。 土層中的裂隙是在長(zhǎng)期干旱條件下 ， 使地表產(chǎn)生收縮裂隙 。 隨著旱期延長(zhǎng) ， 不僅裂隙數(shù)量增多 ， 裂口擴(kuò)大 ， 而且不斷向深延展 ， 使深處含水量較高的土層也干縮開(kāi)裂 ， 裂縫因長(zhǎng)期干縮擴(kuò)大和延長(zhǎng) ， 這就成為下雨時(shí)良好的通道 ， 于是水不斷地向下潛蝕 。 水量越大 ， 潛蝕越快 ， 逐漸在土層內(nèi)形成一條不規(guī)則的滲水通道 。 在水力作用下 ， 將崩散的土粒帶走 ， 產(chǎn)生了土洞 ， 并繼續(xù)發(fā)育 ， 直至頂板破壞 ， 形成地表塌陷 。 （ 2）．由巖溶水流潛蝕作用形成土洞 這類(lèi)土洞與巖溶水有水力聯(lián)系的 ， 它分布于巖溶地區(qū)基巖面與上復(fù)的土層 (一般是飽水的松軟土層 )接觸處 。 這類(lèi)土洞的生成是由于巖溶地區(qū)的基巖面與上復(fù)土層接觸處分布有一層飽水程度較高的軟塑至半流動(dòng)狀態(tài)的軟土層 。 而在基巖表面有溶溝 、 裂隙 、 落水洞等發(fā)育 。這樣 ， 基巖透水性很強(qiáng) 。 當(dāng)?shù)叵滤趲r溶的基巖表面附近活動(dòng)時(shí) ， 水位的升降可使軟土層軟化 ， 地下水的流動(dòng)能在土層中產(chǎn)生潛蝕和沖刷可將軟土層的土粒帶走 ， 于是在基巖表面處被沖刷成洞穴 ， 這就是土洞形成過(guò)程 。當(dāng)土洞不斷地被潛蝕和沖刷 ， 土洞逐漸擴(kuò)大 ， 致頂板不能負(fù)擔(dān)上部壓力時(shí) ， 地表就發(fā)生下沉或整塊塌落 ， 使地表呈蝶形的 ， 盆形的 ， 深槽的和豎井狀的洼地 。 本類(lèi)土洞發(fā)育的快慢主要取決于： (1)基巖面上復(fù)土層性質(zhì)：如為軟土或高含水量的稀泥則基巖面上容易被水流潛蝕和沖刷 ，如果基巖面上土層為不透水的和很堅(jiān)實(shí)的粘土層 ，則土洞發(fā)育緩慢 。 (2)地下水的活動(dòng)強(qiáng)度：水位變化大 ， 容易產(chǎn)生土洞 。 地下水位以下土洞的發(fā)育速度較快 ，土洞形狀多呈上面小 ， 下面大的形狀 。 而當(dāng)?shù)叵滤辉谕翆右韵聲r(shí) ， 土洞的發(fā)育主要由于滲入水的作用 ， 發(fā)育較緩 ， 土洞多呈豎井狀 。 (3)基巖面附近巖溶和裂隙發(fā)育程度；當(dāng)基巖面與土層接觸面附近 ， 如裂隙和溶洞溶溝溶槽等巖溶現(xiàn)象發(fā)育較好時(shí) ， 則地下水活動(dòng)加強(qiáng) ， 造成潛蝕的有利條件 。 故在這些地下水活動(dòng)強(qiáng)的基巖面上 ， 土洞一般發(fā)育都較快 。 巖溶與土洞的工程地質(zhì)問(wèn)題 巖溶與土洞地區(qū) 對(duì) 建 (構(gòu) )筑物 穩(wěn)定性和安全性 有很大影響。 1． 溶蝕巖石的強(qiáng)度大為降低 。 巖溶水在可溶巖體中溶蝕 ， 可使巖體發(fā)生孔洞 。 最常見(jiàn)的是巖體中有溶孔或小洞 。 所謂溶孔 ， 是指在可溶巖石內(nèi)部溶蝕有孔徑不超過(guò) 20－ 30cm的 ， 一般小于 l－ 3cm的微溶蝕的空隙 。 巖石遭受溶蝕可使巖石有孔洞 、 結(jié)構(gòu)松散 ，從而降低巖石強(qiáng)度和增大透水性能 。 2． 造成基巖面不均勻起伏 。 因石芽 、 溶溝溶槽的存在 ， 使地表基巖參差不整 、 起伏不均勻 。 這就造成了地基的不均勻性以及交通的難行 。 因而 ， 如利用石芽或溶溝發(fā)育的地區(qū)作為地基 ， 則必須作出處理 。 3． 漏斗對(duì)地面穩(wěn)定性的影響 。 漏斗是包帶氣帶中與地表接近部位所發(fā)生的巖溶和潛蝕作用的現(xiàn)象 。 當(dāng)?shù)乇硭囊徊糠盅貛r土縫隙往下流動(dòng)時(shí) ， 水便對(duì)孔隙和裂隙壁進(jìn)行溶蝕和機(jī)械沖刷 ， 使其逐漸擴(kuò)大成漏斗狀的垂直洞穴 ， 是為漏斗 。 這種漏斗在表面近似圓形 ，深可達(dá)幾十 m， 表面口徑由幾 m到幾十 m。另一種漏斗是由于土洞或溶洞頂?shù)乃渥饔枚纬?。 崩落的巖塊堆于洞穴底部成一漏斗狀洼地 。 這類(lèi)漏斗因其塌落的突然性 ， 使地表建 (構(gòu) )筑物面臨遭到破壞的威脅 。 4．溶洞和土洞對(duì)地基穩(wěn)定性的影響 溶洞和土洞地基穩(wěn)定性 必須考慮如下三個(gè)問(wèn)題： (1)溶洞和土洞分布密度和發(fā)育情況 一般認(rèn)為 ， 對(duì)于溶洞或土洞分布密度很密 ， 并且溶洞或土洞的發(fā)育處在地下水交替最積極的循環(huán)帶內(nèi) ， 洞徑較大 ， 頂板薄 ，并且裂隙發(fā)育 ， 此地不宜選擇為建筑場(chǎng)地和地基 ， 但是對(duì)于該場(chǎng)地雖有溶洞或土洞 ， 但溶洞或土洞是早期形成的 ， 已被第四紀(jì)沉積物所充填 ， 并已證實(shí)目前這些洞已不在活動(dòng) 。這種情況 ， 可根據(jù)洞的頂板承壓性能 ， 決定其作為地基 。 此外 ， 石膏或巖鹽溶洞地區(qū)不宜選擇作為天然地基 。 (2)溶洞或土洞的埋深對(duì)地基穩(wěn)定性影響。 一般認(rèn)為 ， 溶洞特別是土洞如埋置很淺 ， 則溶洞的頂板可能不穩(wěn)定 ， 甚至?xí)l(fā)生地表塌落 。 ?如若洞頂板厚度 H大于溶洞最大寬度的 ， 而同時(shí)溶洞頂板巖石比較完整 、 裂隙較少 ， 巖石也較堅(jiān)硬 ， 則該溶洞頂板作為一般地基是安全的 。 ?如若溶洞頂板巖石裂除較多 ， 巖石較為破碎 ， 則上覆巖層的厚度如能大于溶洞最大寬度的三倍時(shí) ， 則溶洞的埋深是安全的 。 上述評(píng)定是對(duì)溶洞和一般建 (構(gòu) )筑物的地基而言 ，不適用于土洞 、 重大建 （ 構(gòu) )筑物和震動(dòng)基礎(chǔ) 。 對(duì)于這些地質(zhì)條件和特殊建筑物基礎(chǔ)所必須的穩(wěn)定土洞或溶洞頂板的厚度 ， 須進(jìn)行地質(zhì)分析和力學(xué)驗(yàn)算 ， 以確定頂板的穩(wěn)定性 。 (3)抽水對(duì)土洞和溶洞頂板穩(wěn)定的影響。 ?一般認(rèn)為 ， 在有溶洞或土洞的場(chǎng)地 ， 特別是土洞大片分布 ， 如果進(jìn)行地下水的抽取 ， 由于地下水位大幅度下降 ， 使保持多年的水位均衡遭到急劇破壞 ， 大大地減弱了地下水對(duì)土層的浮托力 。 ?再者 ， 由于抽水時(shí)加大了地下水的循環(huán) ， 動(dòng)水壓力會(huì)破壞一些土洞頂板的平衡 ， 因而引起了一些土洞頂板的破壞和地表塌陷 。 一些土洞頂板塌落又引起土層震動(dòng) ， 或加大地下水的動(dòng)水壓力 ， 結(jié)果震波或動(dòng)水壓力傳播于近處的土洞 ， 又促使附近一些土洞頂板破壞 ， 以致地表塌陷危及地面的建 (構(gòu) )筑物的安全 。 巖溶與土洞地基的防治 在進(jìn)行建 (構(gòu) )筑物布置時(shí) ， 應(yīng)先將巖溶和土洞的位置勘察清楚 ， 然后針對(duì)實(shí)際情況做出相應(yīng)的防治措施 。 當(dāng)建 (構(gòu) )筑物的位置可以移位時(shí) ，為了減少工程量和確保建 (構(gòu) )筑物的安全 ， 應(yīng)首先設(shè)法避開(kāi)有威脅的巖溶和土洞區(qū) ， 實(shí)在不能避開(kāi)時(shí) ， 再考慮處理方案 。 (1)挖填：即挖除溶洞或土洞中的軟弱充填物 ， 回填以碎石 、 塊石或混凝土等 ， 并分層夯實(shí) ， 以達(dá)到改良地基的效果 。 對(duì)于土洞回填的碎石上設(shè)置反濾層 ，以防止浴蝕發(fā)生 。 (2)跨蓋：當(dāng)洞埋藏較深或洞頂板不穩(wěn)定時(shí) ， 可采用跨蓋方案 。 如采用長(zhǎng)梁式基礎(chǔ)或衍架式基礎(chǔ)或剛性大平板等方案跨越 。 但梁板的支承點(diǎn)必須放置在較完整的巖石上或可靠的持力層上 ， 并注意其承載能力和穩(wěn)定性 。 (3)灌注 ， 對(duì)于溶洞或土洞 ， 因埋藏較深 ， 不可能采用挖填和跨蓋方法處理時(shí) ， 溶洞可采用水泥或水泥粘土混合灌漿于巖溶裂隙中；對(duì)于土洞 ， 可在洞體范圍內(nèi)的頂板打孔灌砂或砂礫 ， 應(yīng)注意灌滿(mǎn)和密實(shí) 。 (4)排導(dǎo)：洞中水的活動(dòng)可使洞壁和洞頂溶蝕 、 沖刷或潛蝕 ， 造成裂隙和洞體擴(kuò)大 ， 或洞頂坍塌 。 因面對(duì)自然降雨和生產(chǎn)用水應(yīng)防止下滲 ， 采用截排水措施 ，將水引導(dǎo)至他處排泄 。 (5)打樁：對(duì)于土洞埋深較大時(shí) ， 可用樁基處理 ，如采用混凝土樁 、 木樁 、 砂樁或爆破樁等 。 其目的除提高支承能力外 ， 并有靠樁來(lái)擠壓擠緊土層和改變地下水滲流條件的功效 。