摘要：四川省多地相繼出現地表下陷形成的“天坑”，通過對四川省大邑縣新場鎮和崇州市懷遠縣的實地考察研究及現場滲透試驗，調查分析當地天坑形成原因，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”屬于地質專業術語，專指某種特殊的地貌形態。當人們發現地面無故出現一個大坑時，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[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。“天坑”的數量和分布情況也不確定的，如大邑縣新場鎮“天坑”只有一個直徑為5m的土洞(如圖1)，而宣漢縣三墩鄉方圓10公里內發現超過數千的“天坑”，可以稱為“天坑”群，而宜賓長寧縣出現的“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和崇州市懷遠縣進行了實地考察研究。

 

　　2 現場取樣及現場滲透試驗

　　2.1現場調查

　　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“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，附近河流出現洪水現象，天坑出現是正值水稻播種季節。

 

　　對現場土樣進行了采集，將現場土樣進行取樣封存，為室內試驗提供試驗樣品。

　　2.2現場滲透試驗

　　現場試驗地點取在四川省大邑縣新場鎮“天坑”旁2m。試驗前，先在現場挖圓形試坑，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，環外用粘土填實，確保四周不漏水。試環插入土體約5cm，試環內土體表面鋪上一層碎石(如圖5所示)。

 

　　向試環中注水，保證試環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：

 

　　通過對現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]，通過本調查和現場的滲透試驗表明，試環面積測得結果為490.625 cm2，單位時間內注水流量F平均值為0.1227 L/min。由此可直接算出現場滲透系數K=2.5×10-4 cm/s。土壤的相對滲透系數較大，土的滲水性也相對較強。

 

　　3 結論

　　從現場單環注水試驗得出的滲透系數K=2.5×10-4 cm/s可以發現，土壤的滲透系數相對較大，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, 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.