地面塌陷发生的机理 地面塌陷发生的原因

(一)矿山采空区地面塌陷的机理

矿山开采一般是在疏干地下水之后，才进行地下的掘进、回采活动，所以，采空区地面塌陷的主要原因在于地下洞巷系统和围岩的结构变化。

目前关于采空区围岩破坏和地面塌陷的机理研究有多种理论模式，如拱形冒落理论、悬臂梁理论、岩块碎胀填充理论、冒落岩块铰接理论、砌体梁理论等。这些理论大多数是围绕某种特定的平衡状态而言的。然而，采空区围岩的变形和地面塌陷是一个具有时间特征的动态过程，而且洞室的边界也随掘进、回采的进行不断变化。所以，有必要将上述理论与开采过程相联系，构建四维的(时、空变化的)形成机理。

一般来说，矿层开采造成的围岩变形可分为三个阶段。

第一阶段为掘进和回采的初期，采空区长宽尺寸较小。若长度最大者小于1/4～1/3采深时，顶板覆岩的破坏形式分为三个带，即冒落带、裂隙带和弯曲带(图5-3)。

如前所述，冒落带是洞顶和洞壁上部岩层断裂破坏并垮落的范围，它所形成的崩落物因大小混杂、块体彼此支撑而形成大量空隙，其总体积会比垮落前的原岩增大许多，即出现碎胀现象。如果矿层较薄，采厚小，碎胀的崩落物可能会把冒落带和坑道全部充满。此时，崩落物会对冒落带之上的裂隙带施以一定的支撑力，减小裂隙带的弯曲变形量。在这种情形下，地面以沉降为主，能否出现地裂缝取决于地表微地形和浅表岩土的岩性，但变形量较小，一般不会影响土地的正常耕作和房屋的安全性。

如果崩落物不能全部充满冒落带和坑道，冒落物与裂隙带之间存在“空腔”。随采空区扩大，围岩和地面变形进入第二个发展阶段(图5-4)。由于采空区长宽尺寸进一步变大，冒落带的厚度也会增大，其顶面会较第一阶段有所升高，宽度也有所加大。若采深/采厚比小于25∶1，且采空区最大长度大于1/2采深时，裂隙带的顶面有可能已接近或达到地面，此时，弯曲带消失。这个阶段，洞室的顶板如同梁受力弯曲的极限状态，裂隙带不仅裂缝增多，整体弯曲下移量也急剧增大。由于冒落带厚度大于第一阶段，崩落物会更多，当岩石碎胀使崩落物与裂隙带底部相接时，覆岩也可形成相对稳定的状态。然而由于裂隙带发育到地表，而且裂隙带整体弯曲变形大于第一阶段，地面会产生明显下沉并伴生大量的地裂缝，地裂缝的错动可形成一些塌陷槽沟。此时，地面建筑物也处于损毁较严重的阶段。

图5-3 一阶段洞室覆岩破坏示意图

图5-4 二阶段洞室覆岩破坏示意图

图5-5 三阶段洞室覆岩破坏示意图

如果在第二阶段，洞室的崩落物与裂隙带之间存在空腔，随着回采的继续，围岩和地面变形则进入第三阶段(图5-5)。由于采空区范围的扩大，采空区中心距其四周边界(非采空区)超过某一临界值时，中心点附近的覆岩将会全部折断，而外围地段覆岩的受力状况如同悬臂梁。此时，覆岩全部折断的范围，冒落带已发展到地表，地面会出现最为严重的塌陷变形，地面建筑损毁严重，有些房屋会陷落到坑中，地形基本改观。在严重塌陷区的外围地面变形状况与第二阶段相似。

对于一个特定矿区而言，是否会出现第三个阶段，何时出现，出现的范围有多大，这些问题都需要从开采深度、采厚、采空区扩大的时间过程以及岩层的组合、力学性质等多个方面的综合分析中获得答案。想了解这方面知识的读者，可参阅本书列出的相关参考文献。

(二)岩溶地面塌陷的机理

岩溶地面塌陷可分为岩溶地区矿山采空区地面塌陷和非人工采空区的岩溶地面塌陷。大量实例表明，许多岩溶矿山在地下井巷施工前的抽排水阶段，已开始出现地面塌陷，这种地面塌陷的发生机理与非人工采空区的岩溶地面塌陷相同。而地下开挖井巷、回采阶段引发的地面塌陷，即所谓的岩溶地区矿山采空区地面塌陷，在发生机理上与非岩溶地区矿山采空区塌陷相似，只是前者对大气降水、地表水的作用更加敏感。因此，岩溶矿山采空区地面塌陷的形成机理既有采空效应也有岩溶发育特点所决定的响应过程。

到目前为止，有关非采空区岩溶地面塌陷形成的机理可归纳为六种。需要注意的是，这些机理是针对近地表岩溶，特别是洞穴、溶隙上部开口处被松散的第四纪堆积物覆盖的条件下而讨论的，也可以说是围绕岩溶水饱水带与包气带之间的岩、土、水、气变化所导致的地面变形响应而展开的。其次，非采空区岩溶塌陷的形成，不一定是一种作用，而是多种效应综合的结果。

1.失托加荷效应

岩溶水由承压变为无压状态或水头下降时，岩溶水对顶板的上托力消失或减小，相当于覆岩(土)增加了附加荷载，从而使顶板破坏导致塌陷发生。

2.渗透变形效应

岩溶水位下降过程中，水流将溶洞(溶隙)中的充填物冲刷带走，形成空洞，同时上部含水层漏水或地表水下渗，使盖层发生潜蚀形成空腔。

3.土体崩解效应

岩溶水水位升降变化，会使盖层土体时干时湿，导致土体散解破坏而失稳。

4.负压效应

当盖层通气性较差，岩溶水水位下降急速时，地下空腔内的气压会因进气不足而形成负压，从而产生对盖层的吸力，使盖层破坏。

5.气爆效应

岩溶水水位快速上升，空腔内气体受压，冲破盖层，导致盖层失去其整体性而坍塌。

6.土壤液化效应

地震爆破或井下突水，饱水砂液化流入矿井或其他洞穴，从而引起地面塌陷。

地面塌陷的形成机制~

地面塌陷是如何形成的？这个实验解开我多年的疑惑

人类活动对地面塌陷的形成、发展产生了重要的作用。不合理的或强度过大的人类活动都有可能诱发或导致地面塌陷。现将对地面塌陷有重要影响的几种人类活动及其作用简述如下。
矿山地下采空。地下采矿活动造成一定范围的采空区，使上方岩体失去支撑，从而导致地面塌陷。这种人为活动是采矿区地面塌陷的主要原因。我国已有许多矿区发生了这类地面塌陷，产生了相当程度的危害。例如，山西省内8个主要矿务局所属煤矿区的地面塌陷已影响到数百个村庄、数万亩农田和十几万人的正常生产和生活。
地下工程中的排水疏干与突水(突泥)作用。矿坑、隧道、人防及其他地下工程，由于排疏地下水或突水(突泥)作用，使地下水位快速降低，其上方的地表岩、土体平衡失调，在有地下空洞存在时，便产生塌陷。这类人为活动对岩溶地面塌陷所起的作用极大，由此所产生的岩溶地面塌陷的规模和强度最大，危害最重。我国许多矿区、铁路隧道中的岩溶地面塌陷均由这类活动所致。
过量抽采地下水。对地下水的过量抽采，使地下水位降低，潜蚀作用加剧，岩体、土体平衡失调，在有地下洞隙存在时，也可产生地面塌陷。这种地面塌陷也多见于岩溶地区的塌陷中，并多发生在城市地区。
人工蓄水。这不仅在一定范围内使水体荷载增加，而且使地下水位上升，地下水的潜蚀、冲刷作用加强，从而引起地面塌陷。例如，广西南丹八圩水库引起的地面塌陷使库水全部漏失。
人工加载。在有隐伏洞穴发育部位上方的人工加载，也会导致地面塌陷的产生。如武汉中南轧钢厂料场的地面塌陷即由人工堆放荷载所致。
人工振动。爆破及车辆的振动作用也可使隐伏洞穴发育地区产生地面塌陷。例如，广西贵县吴良村因爆破产生的地面塌陷迫使全村迁移。
地表渗水。输水管路渗漏或场地排水不畅造成地表水下渗或化学污水下渗，也能引起地面塌陷。例如，广西桂林第二造纸厂的地面塌陷即由该厂排放的化学污水下渗所致。
地质灾害科普讲堂

面包烤好后塌陷回缩的原因
答：3、面包和面时揉面不足或揉面过度。揉面不足会使面包形状不饱满，缺乏弹性，揉面过度，容易使面筋断裂。都是造成面包塌陷的原因。4、烘烤时间短，没有完全成熟，应当适当降低温度，如是400g以上的面包宜用下火180～200度...

地面塌陷发生的机理
答：因此，岩溶矿山采空区地面塌陷的形成机理既有采空效应也有岩溶发育特点所决定的响应过程。到目前为止，有关非采空区岩溶地面塌陷形成的机理可归纳为六种。需要注意的是，这些机理是针对近地表岩溶，特别是洞穴、溶隙上部开口处...

路面塌陷情况时有发生,路面为什么会塌陷呢?如何避免这种状况呢?_百度...
答：由于人类的生活发展，地下设施的建设和占用地下空间的不断增加，这都造成了土质阶层结构的不稳定，土质层结构脆弱加上突发的地面荷载以及施工的扰动都会造成路面的塌陷。

地面突然塌陷的原因,危害,防治措施和解决办法有哪些
答：这足以说明水是塌陷发生不可忽视触发因素之一。因此，首先，应注意雨季前疏通地表排水沟渠，降雨季节时刻提高警惕，加强防范意识，发现异常情况及时躲避；其次，加强地下输水管线的管理，发现问题及时解决；第三，做好地表和地下...

造成地面塌陷的原因有哪些
答：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。如(1)开挖较深，放坡不够;或挖方尺寸不够，将坡脚挖去;或通过不同土层时，...

面包烤好后为什么会塌陷
答：面粉：如果面筋含量低、品质较差，搅拌后的面团内面筋网络形成不充分，无法保留住酵母在发酵中产生的气体，在烤炉中承受不住烘烤时的胀力而导致面筋网络断裂，就会出现塌陷现象。搅拌：面团在搅拌过程中，要求...

地面塌陷的形成条件
答：地面塌陷主要发生在新构造运动的上升区，由于地壳上升，地下水位相对下降，包气带加厚，地下洞穴空洞扩大或处于潜水面以上，有利于地面塌陷的发生。我国云贵高原、黄土高原多发地面塌陷地质灾害(图77)。3.气候条件 久旱无雨会造成...

路面塌陷情况时有发生,路面为什么会塌陷呢?如何避免这种状况呢_百度知 ...
答：路面塌陷的人为原因在现代社会，人类的生存生活是造成路面塌陷的主要原因。由于大城市高消费快节奏的发展，地下商场，车站，地铁站等设施的建设，导致地下空间被严重利用。加上地下埋藏着丰富的矿物资源，大量的煤炭资源被无限制...

一次发酵后用手指在面上搓洞,结果面团就整个塌陷了,是发酵过度吗?_百 ...
答：1. 搅拌：如果搅拌时间过短，可能会导致面团结构不均匀，容易塌陷。2. 发酵：如果发酵时间过长，可能会导致面团塌陷。3. 处理：如果在处理面团时没有正确操作，例如过度搓揉或者折叠次数过多，可能会导致面团结构破坏，容易...

为什么会地面塌陷?
答：地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一种地质现象。当这种现象发生在有人类活动的地区时,便可能成为一种地质灾害,特别是岩溶塌陷。二、地面塌陷能造成哪些危害我国已有许多城市发生了岩溶...