三、土洞與潛蝕

土洞因地下水或者地表水流入地下土體內，將顆粒間可溶成分溶濾，帶走細小顆粒，使土體被掏空成洞穴而形成。這種地質作用的過程稱為潛蝕。當土洞發展到一定程度時，上部上層發生塌陷，破壞地表原來形態，危害建（構）築物的安全和使用。

（一）土洞的形成條件

土洞的形成主要是潛蝕作用導致的。潛蝕是指地下水流在土體中進行溶蝕和沖刷的作用。如果土體內不含有可溶成分，則地下水流僅將細小顆粒從大顆粒間的孔隙中帶走，這種現象我們稱之為機械潛蝕。其實機械潛蝕也是沖刷作用之一，所不同者是它發生於土體內部，因而也稱內部沖刷。如果土體內含有可溶成分，例如黃土，含碳酸鹽、硫酸鹽或氯化物的砂質土和粘質土等、地下水流先將土中可溶成分溶解，而後將細小顆粒從大顆粒間的孔隙中帶走，因而這種具有溶濾作用的潛蝕稱之為溶濾潛蝕。溶濾潛蝕主要是因溶解土中可溶物而使土中顆粒間的聯結性減弱和破壞，從而使顆粒分離和散開，為機械潛蝕創造條件。

（二）土洞的類型

根據我國土洞的生長特點和水的作用形式，土洞可分為由地表水下滲發生機械潛蝕作用形成的土洞和岩溶水流潛蝕作用形成的土洞。

1.由地表水下滲發生機械潛蝕作用形成的土洞，這種土洞的主要形成因素有三點：

（1）土層的性質

土層的性質是造成土洞發育的根據。最易發育成土洞的土層性質和條件是含碎石的亞砂土層內。這樣給地表水有向下滲入到碎石亞砂上層中，造成潛蝕的良好條件。

（2）土層底部必須有排泄水流和土粒的良好通道

在這種情況下，可使水流挾帶土粒向底部排泄和流失。上部覆蓋有上層的岩溶地區，上層底部岩溶發育是造成水流和土粒排泄的最好通道。在這些地區土洞發育一般較為劇烈。

（3）地表水流能直接滲入土層中

地表水滲入土層內有三種方式：第一種是利用上中孔隙滲入；第二種是沿土中的裂隙滲入；第三種是沿一些洞穴或管道流入。其中以第二種滲人水流造成土洞發育的最主要方式。

2.由岩溶水流潛蝕作用形成土洞

這類土洞與岩溶水有水力聯繫，它分布於岩溶地區基岩面與上復的土層（一般是飽水的鬆軟土層）接觸處。

這類土洞的生成是由於岩溶地區的基岩面與上復上層接觸處分布有一層飽水程度較高的軟塑至半流動狀態的軟上層，而在基岩表面有溶溝、裂隙、落水洞等發育。這樣，基岩透水性很強。當地下水在岩溶的基岩表面附近活動時，水位的升降可使軟土層軟化，地下水的流動能在上層中產生潛蝕和沖刷可將軟上層的上粒帶走，於是在基岩表面處被沖刷成洞穴，這就是土洞形成過程。當土洞不斷地被潛蝕和沖刷，土洞逐漸擴大，致頂板不能負擔上部壓力時，地表就發生下沉或整塊塌落，使地表呈蝶形的，盆形的，深槽的和豎井狀的窪地。參見圖8-1。

本類土洞發育的快慢主要取決於基岩面上復土層性質：如為軟土或高含水量的稀泥則基岩面上容易被水流潛蝕和沖刷，如果基岩面上土層為不透水的和很堅實的粘土層，則土洞發育緩慢。

地下水的活動強度：水位變化大，容易產生土洞。地下水位以下土洞的發育速度較快，土洞形狀多呈上面小，下面大的形狀。而當地下水位在上層以下時，上洞的發育主要由於滲入水的作用，發育較緩，土洞多呈豎井狀 （參見圖8-1）。

基岩面附近岩溶和裂隙發育程度：當基岩面與土層接觸面附近，如裂隙和溶洞溶溝溶槽等岩溶現象發育較好時，則地下水活動加強，造成潛蝕的有利條件。故在這些地下水活動強的基岩面上，土洞一般發育都較快。