土洞因地下水或者地表水流入地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏空成洞穴而形成，这种地质作用的过程称为潜蚀。当土洞发展到一定程度时，上部土层发生塌陷，破坏地表原来形态，危害建筑物的安全和使用。
（一）土洞的形成条件
土洞的形成主要是潜蚀作用导致的。潜蚀是指地下水流在土体中进行溶蚀和冲刷的作用。如果土体内不含有可溶成分则地下水流仅将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走，这种现象可称之为机械潜蚀。其他机械潜蚀也是冲刷作用之一，所不同的是它发生于土体内部，因而也称内部冲刷。如果土体内含有可溶成分，例如黄土、含碳酸盐、硫酸盐或氯化物的砂质土和黏质土等，地下水流先将可溶成分溶解，而后将细小颗粒从大颗粒的孔隙中带走，因而，这种具有溶蚀作用的潜蚀称为溶滤潜蚀。溶滤潜蚀主要是因溶解土中的可溶物使土中颗粒间的联结性减弱和破坏，从而使颗粒分离和散开，为机械潜蚀创造条件。
机械潜蚀的发生，除了土体中的结构和级配成分能容许细小颗粒在其中搬运移动外，地下水的流速是搬运细小颗粒的能力。能起动颗粒的流速称为临界流速（Vcr），不同直径（d）大小的颗粒具有一定的临界流速，其关系列表7-5中。当地下水流速（V）大于（Vcr）时，就要注意发生潜蚀的可能性。
表7-5 临界流速与被挟出的土颗粒直径关系表
（二）土洞的类型
根据我国土洞的生长特点和水的作用形式，土洞可分为由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞和岩溶水流潜蚀作用形成的土洞。
1.由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞
这种土洞的主要形成因素有三点。
（1）土层的性质。土层的性质是造成土洞发育的根据。最易发育成土洞的土层性质和条件是含碎石的亚砂土层内。这样给地表水有向下渗入到碎石亚砂土层中，造成潜蚀的良好条件。
（2）土层底部必须有排泄水流和土粒的良好通道。在这种情况下，可使水流挟带土粒向底部排泄和流失。上部覆盖有土层的岩溶地区，土层底部岩溶发育是造成水流和土粒排泄的最好通道。在这些地区土洞发育一般较为剧烈。(www.xing528.com)
（3）地表水流能直接渗入土层中。地表水渗入土层内有三种方式：第一种是利用土中孔隙渗入；第二种是沿土中的裂隙渗入；第三种是沿一些洞穴或管道流入。其中第二种渗入水流是造成土洞发育的最主要方式。土层中的裂隙是在长期干旱条件下，使地表收缩产生裂隙。随着旱期延长，不仅裂隙数量增多，裂口扩大，而且不断向深延展，使深处含量较高的土层也干缩开裂，裂缝因长期干缩扩大和延长，这就成为下雨时良好的通道，于是水不断地向下潜蚀。水量越大，潜蚀越快，逐渐在土层内形成一条不规则的渗水通道。在水力作用下，将崩散的土粒带走，产生了土洞，并继续发育直至顶板破坏，形成地表塌陷。
2.由岩溶水流潜蚀作用形成土洞
这类土洞与岩溶水有水力联系的，它分布于岩溶地区基岩面与上覆土层（一般是饱和水的松软土层）接触处，如图7-21所示。
图721 土洞的分布与发育示意图
1—土洞；2—裂隙；3—石灰岩；4—黏性土；5—软土或稀泥
这类土洞的生成是由于岩溶地区的基岩面与上覆土层接触处分布有一层饱水程度较高的软塑至半流动状态的软土层。而在基岩表面有溶沟、裂隙、落水洞等发育。这样基岩透水性很强。当地下水在岩溶的基岩表面附近活动时，水位的升降可使软土层软化，地下水的流动能在土层中产生潜蚀和冲刷，可将软土层的土粒带走，于是在基岩表面处被冲刷成洞穴，这就是土洞形成过程。当土洞不断地被潜蚀和冲刷，土洞逐渐扩大，至顶板不能负担上部压力时，地表就发生下沉或整块塌落，使地表呈碟形的，盆形的、深槽的和竖井状的洼地。
本类土洞发育的快慢主要取决于以下因素。
（1）基岩面上覆土层性质。如为软土或高含水量的稀泥则基岩面上容易被水流潜蚀和冲刷，如果基岩面上土层为不透水和很坚实的黏土层，则土洞发育缓慢。
（2）地下水的活动强度。水位变化大，容易产生土洞。地下水位以下土洞发育速度较快，土洞形状呈上面小，下面大的形状。而当地下水位在土层以下时，土洞的发育主要由于渗入水的作用，发育缓慢，土洞多呈竖井状。
（3）基岩面附近岩溶和裂隙发育程度。在基岩面与土层接触面附近，如裂隙和溶洞、溶沟、溶槽等岩溶现象发育较好时，则地下水活动加强，是造成潜蚀的有利条件。故在这些地下水活动强的基岩面上，土洞一般发育都较快。
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