摘要：四川省多地相繼出現(xiàn)地表下陷形成的“天坑”，通過對四川省大邑縣新場鎮(zhèn)和崇州市懷遠縣的實地考察研究及現(xiàn)場滲透試驗，調查分析當?shù)靥炜有纬稍�因，初步證明了“天坑”的形成與地下水的波動和土壤的滲透破壞有密切關系。

　　關鍵詞：天坑,地下水,滲透試驗

　　1 “天坑”介紹

　　從地質科學的角度來說，“天坑”屬于地質專業(yè)術語，專指某種特殊的地貌形態(tài)。當人們發(fā)現(xiàn)地面無故出現(xiàn)一個大坑時，因不解其因便稱其為“天坑”，其實這是一種誤解。我國從事洞穴科學研究的著名專家朱學穩(wěn)[1]指出，“天坑”是指寬度和深度不小于100米的塌陷漏斗，并由直立的周壁構成陡峭的剖面。在巖溶作用強烈的地方，長年累月的發(fā)展，地下形成的空洞一旦造成頂部巖層坍塌[2,3]，便會在地表形成坑的形狀，若規(guī)模和形狀達到一定程度，便可稱為“天坑”。

　　2010年上半年，四川省達州、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，如大邑縣新場鎮(zhèn)“天坑”只有一個直徑為5m的土洞(如圖1)，而宣漢縣三墩鄉(xiāng)方圓10公里內發(fā)現(xiàn)超過數(shù)千的“天坑”，可以稱為“天坑”群，而宜賓長寧縣出現(xiàn)的“天坑”直徑為40m之大(如圖2)。為對“天坑”的形成進行初步的調查分析，對四川省大邑縣新場鎮(zhèn)和崇州市懷遠縣進行了實地考察研究。

 

　　2 現(xiàn)場取樣及現(xiàn)場滲透試驗

　　2.1現(xiàn)場調查

　　對兩處天坑進行了實地調研，如圖3~圖5所示。大邑新場 “天坑”整體呈壇子狀，坑口相對較小，直徑約1.7米，腔內較大，腔壁間最大直徑約2.2米，坑內可見深度約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，地表水充足。但地下水埋深較深(>10m)，且該地區(qū)有3個磚廠，用水量較大。同年，該地降雨量較往年大，而天坑出現(xiàn)時田里正處于澆灌種水稻時。

　　崇州懷遠：“天坑”整體呈壇子狀，坑口相對較小，直徑約1米，腔內較大，腔壁間最大直徑約1.5米，出現(xiàn)“天坑”時，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)用水來源于附近河流。該地曾進行過地震物探勘探，對土體有過爆破震動及用過沖擊鉆探。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)。

 

　　對現(xiàn)場土樣進行了采集，將現(xiàn)場土樣進行取樣封存，為室內試驗提供試驗樣品。

　　2.2現(xiàn)場滲透試驗

　　現(xiàn)場試驗地點取在四川省大邑縣新場鎮(zhèn)“天坑”旁2m。試驗前，先在現(xiàn)場挖圓形試坑，深度為0.5m，在試坑底部挖深15—20cm的注水坑，修平坑底。保證試驗土層的結構不被擾動。放入直徑為20cm的標準試驗環(huán)，環(huán)外用粘土填實，確保四周不漏水。試環(huán)插入土體約5cm，試環(huán)內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)：

 

　　通過對現(xiàn)場試驗進行了滲透注水試驗，試驗記錄如表1所示。圖6~圖9為現(xiàn)場試驗照片。

 

　　由于地下水過度開采也是天坑形成的原因之一[4]，通過本調查和現(xiàn)場的滲透試驗表明，試環(huán)面積測得結果為490.625 cm2，單位時間內注水流量F平均值為0.1227 L/min。由此可直接算出現(xiàn)場滲透系數(shù)K=2.5×10-4 cm/s。土壤的相對滲透系數(shù)較大，土的滲水性也相對較強。

 

　　3 結論

　　從現(xiàn)場單環(huán)注水試驗得出的滲透系數(shù)K=2.5×10-4 cm/s可以發(fā)現(xiàn)，土壤的滲透系數(shù)相對較大，初步證明了“天坑”的形成與地下水的波動和土壤的滲透破壞有很大的關系。同時，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力才能提供足夠的動力將塌落巖土沖走。

　　4 致謝

　　感謝成都理工大學環(huán)境與土木工程學院陳國慶老師在“天坑”調查中的大力指導和幫助，在此表示衷心感謝。

　　參考文獻

　　[1] 朱學穩(wěn), TonyWAL THAM. 天坑釋義[J]. 中國巖溶，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，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”-地下水過度開采的警鐘[J]. 科教前沿，2010， 25(1):464-505.