地面塌陷

1、根据形成塌陷的主要原因分为自然塌陷和人为塌陷两大类。

（1）自然塌陷

是地表岩、土体由于自然因素作用、如地震、降雨、自重等，向下陷落而成，如黄土湿陷。

（2）人为塌陷

是由于人为作用导致的地面塌落。在这两大类中，又可根据具体因素分为许多类型，如地震塌陷、矿山采空塌陷等。

2、根据塌陷区是否有岩溶发育，分为岩溶地面塌陷和非岩溶地面塌陷。

（1）岩溶地面塌陷

主要发育在陷伏岩溶地区，是由于隐伏岩溶洞隙上方岩、土体在自然或人为因素作用下，产生陷落而形成的地面塌陷。

（2）非岩溶地面塌陷

根据塌陷区岩、土体的性质又可分为黄土塌陷、火山熔岩塌陷和冻土塌陷等许多类型。

自然岩溶塌陷的成因包括暴雨、洪水、重力、地震等，人为岩溶塌陷中，成因以坑道排水或突水，抽取岩溶地下水、水库畜引水为主，共占人为塌陷的92％。其中，人为因素是诱发岩溶塌陷的主要原因。如在2011年统计的632处岩溶塌陷中，自然塌陷192处，占总数30.4％，成因不明的8处，占1.2％，人为因素诱发的432处，占68.4％；其中矿坑排水诱发的157处，占24.8％，生活用抽水诱发的187处，占29.6％。

据湖南省统计，人为因素诱发的岩溶塌陷占总数的86.6％，塌坑占总数的99.8％，而广西人为诱发岩溶塌陷也占总数的77.24％。从上述数字及实地调查看出，凡是矿区大强度排水及过量抽汲岩溶地下水的地区，都是岩溶地面塌陷发育强烈及损失惨重的地区，即二者之间是一种正相关关系。

人为因素诱发的岩溶塌陷特点是突然，点多，塌坑大小形状不一，小者不足1m² ，大者达几百m² ，且发育具有持续性、重复性，发育时间及分布范围也比较集中，因此造成的危害很大。

矿山采空区地面塌陷，许多矿区均有发育，尤以北方煤田区最为严重。从成因上看，主要是由于盲目开采及滥采等不合理行为，加之爆破等一些震动因素，使得顶板较薄（最薄不足1m）之处极易塌陷。从全国看，采空塌陷与采矿量成直线关系。

从成因上可分为自然和人为诱发的，它们造成的经济损失也相当严重，同时人为诱发的湿陷有逐渐增多的趋势。

造成黄土湿陷原因主要有三种：

①黄土的力学性质从内部改变了黄土在浸水及外部荷载因素下，使剪应力超过抗剪强度，从而发生湿陷。

②黄土内部受浸水湿化作用下，使土壤自身摩擦力降低，外部扰动作用诱发湿陷。

③黄土内部结构发生崩解，使黄土颗粒间胶结强度弱化，颗粒间相对迁移，并伴随小颗粒进入大间隙。同时由于颗粒间胶结被水溶解，在外部扰动作用下强度已不堪平衡，造成土质结构损坏。

岩溶塌陷的平面形态具有园形、椭圆形、长条形及不规则形等，主要与下伏岩溶洞隙的开口形状及其上复岩、土体的性质在平面上分布的均一性有关。其剖面形态具有坛状、井状、漏斗状、碟状及不规则状等，主要与塌层的性质有关，粘性土层塌陷多呈坛状或井状，砂土层塌陷多具漏斗状，松散土层塌陷常呈碟状，基岩塌陷剖面常呈不规则的梯状。 

岩溶塌陷的规模以个体塌陷坑的大小来表征，主要取决于岩溶发育程度，洞隙开口大小及其上复盖层厚度等因素。据统计，土层塌陷陷坑直径一般不超过30m，其中以小于5m的占大多数，达63-71％，5-10m的占10～20％，个别大的可达60-80m。塌陷坑可见深度绝大多数小于5m，可占总数的84-97％。基岩塌陷规模一般较大，如四川兴文县小岩湾塌陷，长650m、宽490m、深208m。

一般较大，面积一般均在几百m2 以上，大者如湖南杨梅山煤矿塌陷，长2km，宽1km，深12m，塌陷面积达百万m² 。

湿性黄土在干燥状态下可以承受一定荷重而变形不大。当浸水后，土粒间水膜增厚，水溶盐被溶解，土粒联结力显著减弱，从而引起土体结构破坏并产生湿陷。由于湿陷往往是突然发生的，所以常使建筑物突然发生沉陷，甚至导致建筑物破坏。

中国岩溶塌陷分布广泛，从南到北，从东到西都有发育。截至2003年，己见于除北京、天津、上海、河南、甘肃、宁夏、新疆以外的24个省市区，但主要分布于辽宁、河北、江西、湖北、湖南、四川、贵州、云南、广东、广西等省区。另外，华南岩溶塌陷多而强，华北相对少且弱一些。全国岩溶塌陷总数为2841处，塌陷坑有33192个，塌陷面积为332.28km² 。

黑龙江、山西、安徽、江苏、山东等省是采空塌陷的严重发育区。但几乎在全国的采煤、采矿区均有出现，尤其是个体采矿业比较发达、而法律制度不健全且执行不力的地区更容易发生。据不完全统计，在全国20个省区内，共发生采空塌陷180处以上，塌坑超过1595个，塌陷面积大于1150km²。

主要见于河北、青海、陕西、甘肃、宁夏、河南、山西、黑龙江等8个黄土分布省区，塌陷面积仅河南省就达4.53km²。

地面塌陷危害主要表现在突然毁坏城镇设施、工程建筑、农田，干扰破坏交通线路，造成人员伤亡。据统计分析，造成地面塌陷的主要因素是人为因素。地面塌陷中采空塌陷的危害最大，造成的损失最重，岩溶塌陷次之，黄土湿陷相对小也较集中。

在中国，采空塌陷主要出现于20世纪70年代以后，尤其是2000年以后，随着采矿业的发展，尤其是大量个体业者进行采煤采矿活动，使得采空塌陷在各地频频发生。据2007年对全国1173个大中型矿山企业调查，地面塌陷破坏土地面积达84200多公顷，煤矿区最为突出。华北、华东地区煤矿采空塌陷，每年平均为10.5万亩。

安徽每年因岩溶塌陷造成的直接经济损失约436.8万元，辽宁、湖南二省年均分别达5000、3000万元，云南省年均约1000万元，估计全国每年因岩溶塌陷造成的直接经济损失在1.2亿元以上。

在湿陷性黄土中，自重湿陷性黄土危害最大。

如兰州钢厂第一炼钢车间，因生产用水管理不当，造成自重湿陷，建筑物相对沉降达0.74m，导致建筑物报废；再如郑州市，1992年5月3日就因暴雨塌陷4处约400m，直接经济损失达因湿陷造成的直接经济损失约为250万元。

1、长期、连续地监测地面、建筑物的变形和水点中水量、水态的变化，地下洞穴分布及其发展状况等，可掌握地面塌陷的形成发展规律，提早预防、治理。

对地面和建筑物的变形监测，通常设置一定的点位，用水准仪、百分表及地震仪等进行测量。地下岩、土体特征的变化可采用伸缩性钻孔桩（分层桩）、钻孔深部应变仪等进行监测。水点变化的观测常用测量水量、水位的仪器进行。地下洞穴分布及其发展状况可借助物探或钻探方法查明。

2、塌陷前兆现象是塌陷的序幕，离塌陷时间近而且短促。因此，及时发现这些现象，作出预警报，对减轻灾害损失有重要意义。

这些现象一般比较直观，塌陷前兆现象的监测内容包括：抽、排地下水引起泉水的干枯、地面积水、人工蓄水（渗漏）引起的地面冒气泡或水泡、植物变态、建筑物作响或倾斜、地面环形开裂、地下土层垮落声、水点的水量、水位和含沙量的突变以及动物的惊恐异常现象等。

1、对已经发生地面塌陷且其稳定性差尚有活动迹象的地段，就坚决避让，不能作为职工居住地、重要设备厂房、公路等。

2、建筑物应尽量避开地下有采空区的地段，原则上应使主要建筑避开塌陷地段。

3、工程设计和施工中要注意消除或减轻人为因素的影响；如设计完善的排水系统，避免地表水大量入渗，对已有塌陷坑进行填堵处理，防止地表水向其汇聚注入等。