地面塌陷指地表岩、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
一、地面塌陷分类

二、地面塌陷分布特征
地面塌陷在我国的分布发育具有一定的时间和空间规律性。
岩溶塌陷主要分布于岩溶强烈及中等发育的覆盖型碳酸盐岩地区，长江以北，现代岩溶主要以溶蚀裂隙为主，岩溶地面塌陷大多集中在山区与平原的过渡地带，也分布有古代岩溶塌陷的痕迹——陷落柱；长江以南，地质构造多为紧密的褶皱和密集的断块，现代岩溶十分发育；
采空塌陷广泛分布于我国各地的矿山及其周围地区，其中又以煤矿塌陷最为突出；
黄土湿陷则主要分布于湿陷性黄土发育的地区。
在时间上，近10-20年发育增多，尤其是近年来随着经济发展，地面塌陷也愈来愈多，危害也愈来愈大。

中国岩溶地面塌陷分区图
①岩溶强烈发育的可溶岩分布地带或沿其与非可溶岩的接触地带。
②沿可溶岩中的断裂带或主要裂隙交汇破碎带，岩层剧烈转折、破碎的地带
③松散盖层较薄且以砂土为主，其底部粘性土层缺失或甚薄的“天窗”地段；
④地下水的主通流带或岩溶管道上及排泄区
⑤地下水位在基岩面上下频繁波动的地带，或受排水影响强烈的降落漏斗中心及近侧地段；
⑥地下水位埋藏较浅的低洼地带
⑦临近河、湖、塘地表水体的近岸地带
⑧岩溶地下水位埋藏较浅的低洼地带。
⑨具有潜水和岩溶水含水层分布地带

采空区塌陷

湿陷性黄土塌陷
三、地面塌陷的形成条件
1.岩土体内部条件
①地下存在空洞：地下存在空洞是地面塌陷发生的先决条件，地下空洞可分为天然洞穴和人工洞室两类。天然洞穴是由自然地质作用形成的，包括岩溶洞穴、土洞（黄土洞穴、红土洞穴、冻胀丘融化形成的土洞）。人工洞室是人工采掘活动所形成的，包括人防工程、地铁、隧道、蚀洞和采矿形成的地下巷道系统。

天然洞穴

采矿巷道
②洞穴围岩情况：地下洞穴的受力状况如同梁的受力，洞的顶板相当于承载上覆岩土体自重的梁，洞的两侧如同位于梁端的两个支点。是否发生塌陷取决于顶板能够形成稳定的支撑拱。
一般而论，当洞穴埋藏深度与洞穴高度之比大于25：1时，洞顶上部就会形成三个变形特点不同的带，即冒落带、裂隙带和弯曲带。

2.岩土体外部条件
①大气降水：降雨造成的渗水可以使洞顶覆岩的含水层增大，自重加大；下渗水流会湿润裂隙面，降低岩石块体间的抗滑阻力，从而引起洞顶和洞壁的进一步变形而失稳。
②水体侧向倒灌：河、湖近岸地带普遍分布着孔隙潜水与岩溶水组成的双层含水介质。汛期洪水位急剧上升的情况下，河、湖水将向地下水产生侧向倒灌，地下水位随之上升。这时岩溶地下水对洞隙上覆盖层土体产生正压力或使浮托力增大。在洪水位迅速回落时，岩溶地下水位回落快于潜水位，对洞隙上覆盖层的浮托力很快消减，通过洞隙开口处从潜水含水层向岩溶洞隙产生垂向的渗透潜蚀作用，在盖层中形成土洞进而扩展形成塌陷。
③地震：地震力可使洞顶覆岩以及洞壁的裂隙进一步扩大，引起岩层破裂、位移加剧；洞隙上覆松散饱水细粒物质发生“液化”，而形成地面塌陷。
④人为活动：人为激发活动主要表现在地面施加荷载、人为爆破、车辆振动、水库蓄放水的人工调节等。
四、地面塌陷的危害
1.对居民地的危害：地面塌陷会对房屋带来严重危害甚至毁灭性灾害。

居住地塌陷
2.对基础设施的危害：引起路基不均匀沉降，严重会损毁铁路、公路和水利设施。

地面塌陷引发的道路损毁
3.破坏农田

地面塌陷引发的农田损毁
五、地面塌陷防治技术
1.地面塌陷防治理念
防治的关键是在掌握矿区和区域塌陷规律的前提下，对塌陷做出科学的评价和预测，即采取以早期预测、预防为主，治理为辅、防治相结合的办法。
例如，对于采空区，在塌陷区形成之前，就采取超前治理防止措施，即在制定开采设计时，就考虑防治措施。
2.地面塌陷的前兆
①地面形变：地面产生地鼓、小型垮塌、环形开裂等情况；
②建筑物：作响、形变、开裂等情况；
③井、泉：突然干枯或浑浊翻沙、水量突变等；
④植物变态（颜色、生命状况），动物惊恐等。
六、岩溶塌陷的治理技术
1.塌陷前预防措施
①查明洞穴分布，调查工作应在查明区域地质、水文地质背景的基础上，运用钻探和物探手段确定浅表洞穴的分布情况，并从危险性的角度进行分区。
②对已出现地面变形，但尚未塌陷的地点，要圈围出警戒区，及时撤离人员。
③拟建的以岩溶水为开采对象的供水源地布设地点，场地选择时，应事先进行致塌危险性的充分论证，并尽可能远离村镇和人口密集区。
④对分散开采的农村井机，应强调小流量小降深逐渐过渡到预定开采量的操作方法，以避免洞穴负压的形成。
⑤在可能出现塌陷的地段，要防止地表水的进入，对严重漏水的河溪、库塘进行铺底防漏或人工改道。
⑥加强对岩溶水位，尤其是地面变形的监测，要注意宣传，加强群测群报的工作。
2.塌陷后治理措施
①地表水防水措施：防止地表水进入塌陷区，清理疏通河道，加速泄流，减少渗漏；对漏水的河、库、塘铺底防漏或人工改道；
②地下水控水措施：根据水资源条件，规划地下水开采层位、强度、时间，合理开采地下水，加强动态监测，对危险地段岩溶通道进行局部注浆或帷幕注浆处理。
恢复地下水位：坑道堵水、停用抽水井和人工回灌补偿地下水。
3.工程加固措施
①填堵法：一般用于塌陷坑较浅小情况的处理。
用袋装黏土、粉质黏土或块径大于20cm的块石回填，上部2米覆土进行夯实处理，防治积水入渗造成垂向潜蚀。

浅小塌陷坑填堵
②跨越法：适用于较深大的塌坑、土洞。
对于直径小且深的单个塌陷坑，上部需承载，两端有稳定可靠地基时，可用钢筋混凝土板跨过，一般就地浇筑，也可做成周边固定的混凝土板；
对于直径较大且深的单个塌陷坑，或直径小、密集的群体塌陷坑，两端有稳定岩土体且上部有较大负荷时，可用钢筋混凝土梁或板跨过，两端置于稳定地基上；
既有建筑物的基础下，用顶进法将框架梁或涵洞顶进，梁或涵洞两端置于稳定地基上；
对于深度大、跨越结构无法处理的塌陷坑，采用深基加固建筑物基础的方法。

跨越法示意图
③强夯法：用于消除土体厚度小，地质平坦的土洞。
夯实坍塌后的松软土层和回填土以提高土体强度，消除软弱带。

强夯法处理软弱土层
④注浆法：用于埋深较深的岩溶洞穴、溶蚀裂隙、溶沟等情况。
通过钻机打孔至对应溶洞、裂隙中，把水泥浆液或其他化学浆液，采用加压泵送的方式，使浆液进入需要处理的层位。
注浆法对松散的空隙进行填充处理，增强岩溶地基的承载能力并阻断地下水运移通道。浆液还会想溶蚀裂隙、溶沟、溶槽内灌注充填，阻断地表水与地下孔隙水、岩溶水的水力联系通道，防治岩土体在地下水流动中发生潜蚀作用引起坍塌等情况。

注浆法治理示意图
七、采空区地面塌陷的治理
1.预防措施
①矿山开采前应结合开采方式、开采进度，运用采动理论估算不同开采期，地面变形的范围和程度，做出风险评估，必要时修改原有开采方式和流程。
②要明确禁采区和限采区，对地表重要建筑物、水库和城镇所在地要结合采深采厚和地质条件分析，拿出危害后果最小的开采方案。
③开采过程中要对不同区块的地面变形进行监测预报，及时撤离人员。
④矿坑排水设计必须考虑地面塌陷的可能地点、规模，避免单纯追求疏干工期的做法。
⑤改进井巷顶板管理方法，在条件允许的情况下，尽可能采用充填法。在一般情况下，为减少地面变形造成的损失，应留有足够数量的矿柱，而且禁止对矿柱的回采。
2.治理措施
①对塌陷区进行土地平整恢复种植，积水洼地采用挖深垫浅，充填煤矸石再覆盖种植层等；

塌陷区平整恢复种植
②利用塌陷区建立水产区，发展养殖产业，是充分利用环境发展改善生态的综合治理措施；

塌陷区水产养殖
③采矿过程中，使用“减塌技术和措施”，减少矿区的地面塌陷范围、深度，延缓塌陷时间进程，减轻塌陷危害程度。