摘要：四川省多地相繼出現(xiàn)地表下陷形成的“天坑”，通過(guò)對(duì)四川省大邑縣新場(chǎng)鎮(zhèn)和崇州市懷遠(yuǎn)縣的實(shí)地考察研究及現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)，調(diào)查分析當(dāng)?shù)靥炜有纬稍�因，初步證明了“天坑”的形成與地下水的波動(dòng)和土壤的滲透破壞有密切關(guān)系。

　　關(guān)鍵詞：天坑,地下水,滲透試驗(yàn)

　　1 “天坑”介紹

　　從地質(zhì)科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，“天坑”屬于地質(zhì)專業(yè)術(shù)語(yǔ)，專指某種特殊的地貌形態(tài)。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)地面無(wú)故出現(xiàn)一個(gè)大坑時(shí)，因不解其因便稱其為“天坑”，其實(shí)這是一種誤解。我國(guó)從事洞穴科學(xué)研究的著名專家朱學(xué)穩(wěn)[1]指出，“天坑”是指寬度和深度不小于100米的塌陷漏斗，并由直立的周壁構(gòu)成陡峭的剖面。在巖溶作用強(qiáng)烈的地方，長(zhǎng)年累月的發(fā)展，地下形成的空洞一旦造成頂部巖層坍塌[2,3]，便會(huì)在地表形成坑的形狀，若規(guī)模和形狀達(dá)到一定程度，便可稱為“天坑”。

　　2010年上半年，四川省達(dá)州、宜賓、都江堰等地相繼出現(xiàn)土地下陷形成的“天坑”，這些“天坑”直徑相差較大，從1m到50m都有出現(xiàn)。“天坑”的數(shù)量和分布情況也不確定的，如大邑縣新場(chǎng)鎮(zhèn)“天坑”只有一個(gè)直徑為5m的土洞(如圖1)，而宣漢縣三墩鄉(xiāng)方圓10公里內(nèi)發(fā)現(xiàn)超過(guò)數(shù)千的“天坑”，可以稱為“天坑”群，而宜賓長(zhǎng)寧縣出現(xiàn)的“天坑”直徑為40m之大(如圖2)。為對(duì)“天坑”的形成進(jìn)行初步的調(diào)查分析，對(duì)四川省大邑縣新場(chǎng)鎮(zhèn)和崇州市懷遠(yuǎn)縣進(jìn)行了實(shí)地考察研究。

 

　　2 現(xiàn)場(chǎng)取樣及現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)

　　2.1現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

　　對(duì)兩處天坑進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，如圖3~圖5所示。大邑新場(chǎng) “天坑”整體呈壇子狀，坑口相對(duì)較小，直徑約1.7米，腔內(nèi)較大，腔壁間最大直徑約2.2米，坑內(nèi)可見(jiàn)深度約1.5米。此處位于西嶺雪山下，常年有西嶺雪山的雪融水流過(guò)，地表水充足。但地下水埋深較深(>10m)，且該地區(qū)有3個(gè)磚廠，用水量較大。同年，該地降雨量較往年大，而天坑出現(xiàn)時(shí)田里正處于澆灌種水稻時(shí)。

　　崇州懷遠(yuǎn)：“天坑”整體呈壇子狀，坑口相對(duì)較小，直徑約1米，腔內(nèi)較大，腔壁間最大直徑約1.5米，出現(xiàn)“天坑”時(shí)，有水柱噴出，高約為4m。離“天坑”大約500米處有一條大河，河流寬度約為8m，地下水埋深較淺(約3m左右)，附近有一大型磚廠，其工業(yè)用水來(lái)源于附近河流。該地曾進(jìn)行過(guò)地震物探勘探，對(duì)土體有過(guò)爆破震動(dòng)及用過(guò)沖擊鉆探。同年，該地降雨量較大，附近河流出現(xiàn)洪水現(xiàn)象，天坑出現(xiàn)是正值水稻播種季節(jié)。

 

　　對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土樣進(jìn)行了采集，將現(xiàn)場(chǎng)土樣進(jìn)行取樣封存，為室內(nèi)試驗(yàn)提供試驗(yàn)樣品。

　　2.2現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)

　　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)地點(diǎn)取在四川省大邑縣新場(chǎng)鎮(zhèn)“天坑”旁2m。試驗(yàn)前，先在現(xiàn)場(chǎng)挖圓形試坑，深度為0.5m，在試坑底部挖深15—20cm的注水坑，修平坑底。保證試驗(yàn)土層的結(jié)構(gòu)不被擾動(dòng)。放入直徑為20cm的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)，環(huán)外用粘土填實(shí)，確保四周不漏水。試環(huán)插入土體約5cm，試環(huán)內(nèi)土體表面鋪上一層碎石(如圖5所示)。

 

　　向試環(huán)中注水，保證試環(huán)中的水位始終高于坑底約10cm。求出單位時(shí)間從坑底滲出的水量Q，除以坑底面積，即得平均滲透系數(shù)：

 

　　通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行了滲透注水試驗(yàn)，試驗(yàn)記錄如表1所示。圖6~圖9為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)照片。

 

　　由于地下水過(guò)度開(kāi)采也是天坑形成的原因之一[4]，通過(guò)本調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)的滲透試驗(yàn)表明，試環(huán)面積測(cè)得結(jié)果為490.625 cm2，單位時(shí)間內(nèi)注水流量F平均值為0.1227 L/min。由此可直接算出現(xiàn)場(chǎng)滲透系數(shù)K=2.5×10-4 cm/s。土壤的相對(duì)滲透系數(shù)較大，土的滲水性也相對(duì)較強(qiáng)。

 

　　3 結(jié)論

　　從現(xiàn)場(chǎng)單環(huán)注水試驗(yàn)得出的滲透系數(shù)K=2.5×10-4 cm/s可以發(fā)現(xiàn)，土壤的滲透系數(shù)相對(duì)較大，初步證明了“天坑”的形成與地下水的波動(dòng)和土壤的滲透破壞有很大的關(guān)系。同時(shí)，天坑的形成要具備以下條件：一為地下水豐富。二為降雨量大。這樣地下河的流量和動(dòng)力才能提供足夠的動(dòng)力將塌落巖土沖走。

　　4 致謝

　　感謝成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院陳國(guó)慶老師在“天坑”調(diào)查中的大力指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心感謝。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 朱學(xué)穩(wěn), TonyWAL THAM. 天坑釋義[J]. 中國(guó)巖溶，2006，25(8):35-43.

　　[2] 王家偉，段玉山. “天坑”與“地陷”辨析[J].地理數(shù)學(xué)，2010，15(1):6-7.

　　[3] 馬志飛. “天坑”是如何形成的?[J]. 科技視野，2010，7(1):17-18.

　　[4] 李義峰，許宏斌，賈玉珍. “天坑”還是“水坑”-地下水過(guò)度開(kāi)采的警鐘[J]. 科教前沿，2010， 25(1):464-505.