车增光,刘 洪,喻永祥

(1.国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏 南京 210018;2.江苏省地质调查研究院,江苏 南京 210018)

岩溶塌陷指岩溶洞隙上方的岩土体在自然或人为作用下引起变形、破坏,在地面形成塌陷的岩溶地质作用与现象。我国是岩溶塌陷灾害最严重的国家之一。20世纪80年代,徐卫国等[1-2]对岩溶塌陷的形成机制进行了研究并提出了真空吸蚀论,认为地下水水位下降形成的真空吸蚀作用是岩溶塌陷的主要形成机制;康彦仁[3]根据岩溶塌陷形成的不同外动力条件,总结了重力致塌、冲爆致塌、潜蚀致塌、振动致塌、荷载致塌、真空吸蚀致塌、溶蚀致塌以及根蚀致塌等8种致塌模式;何宇彬等[4]认为引起塌陷的真空吸蚀作用主要来源于喀斯特管流水动力场的急剧变化;丁庆忠[5]对岩溶塌陷的真空吸蚀机理进行了物理模拟试验,揭示了真空吸蚀致塌的机理。综上可知,岩溶塌陷的本质是土体力学平衡问题,土体失衡就会产生变形甚至塌陷,因此,基于天然平衡拱理论及极限平衡理论,一些学者建立了岩溶塌陷不同作用机制、不同盖层条件的致塌力学模型[6-8]。目前,岩溶塌陷真空吸蚀机理研究多集中于理论和定性分析阶段,对于真空吸蚀的定量计算、力学模型及其在实际中的应用研究方面仍相对薄弱。

本文通过野外地质调查、钻探、样品测试等手段,分析了苏州市蒋东村岩溶塌陷形成的地质条件和影响因素,在此基础上,探讨了真空吸蚀在该塌陷中的形成过程与作用机理,建立了基于极限平衡理论的真空吸蚀-重力致塌力学模型,这对岩溶塌陷灾害防治具有重要意义。……