摘要：四川省多地相继出现地表下陷形成的“天坑”，通过对四川省大邑县新场镇和崇州市怀远县的实地考察研究及现场渗透试验，调查分析当地天坑形成原因，初步证明了“天坑”的形成与地下水的波动和土壤的渗透破坏有密切关系。
关键词：天坑,地下水,渗透试验
1 “天坑”介绍
从地质科学的角度来说，“天坑”属于地质专业术语，专指某种特殊的地貌形态。当人们发现地面无故出现一个大坑时，因不解其因便称其为“天坑”，其实这是一种误解。我国从事洞穴科学研究的著名专家朱学稳[1]指出，“天坑”是指宽度和深度不小于100米的塌陷漏斗，并由直立的周壁构成陡峭的剖面。在岩溶作用强烈的地方，长年累月的发展，地下形成的空洞一旦造成顶部岩层坍塌[2,3]，便会在地表形成坑的形状，若规模和形状达到一定程度，便可称为“天坑”。
2010年上半年，四川省达州、宜宾、都江堰等地相继出现土地下陷形成的“天坑”，这些“天坑”直径相差较大，从1m到50m都有出现。“天坑”的数量和分布情况也不确定的，如大邑县新场镇“天坑”只有一个直径为5m的土洞(如图1)，而宣汉县三墩乡方圆10公里内发现超过数千的“天坑”，可以称为“天坑”群，而宜宾长宁县出现的“天坑”直径为40m之大(如图2)。为对“天坑”的形成进行初步的调查分析，对四川省大邑县新场镇和崇州市怀远县进行了实地考察研究。
2 现场取样及现场渗透试验
2.1现场调查
对两处天坑进行了实地调研，如图3~图5所示。大邑新场 “天坑”整体呈坛子状，坑口相对较小，直径约1.7米，腔内较大，腔壁间最大直径约2.2米，坑内可见深度约1.5米。此处位于西岭雪山下，常年有西岭雪山的雪融水流过，地表水充足。但地下水埋深较深(>10m)，且该地区有3个砖厂，用水量较大。同年，该地降雨量较往年大，而天坑出现时田里正处于浇灌种水稻时。
崇州怀远：“天坑”整体呈坛子状，坑口相对较小，直径约1米，腔内较大，腔壁间最大直径约1.5米，出现“天坑”时，有水柱喷出，高约为4m。离“天坑”大约500米处有一条大河，河流宽度约为8m，地下水埋深较浅(约3m左右)，附近有一大型砖厂，其工业用水来源于附近河流。该地曾进行过地震物探勘探，对土体有过爆破震动及用过冲击钻探。同年，该地降雨量较大，附近河流出现洪水现象，天坑出现是正值水稻播种季节。
对现场土样进行了采集，将现场土样进行取样封存，为室内试验提供试验样品。
2.2现场渗透试验
现场试验地点取在四川省大邑县新场镇“天坑”旁2m。试验前，先在现场挖圆形试坑，深度为0.5m，在试坑底部挖深15—20cm的注水坑，修平坑底。保证试验土层的结构不被扰动。放入直径为20cm的标准试验环，环外用粘土填实，确保四周不漏水。试环插入土体约5cm，试环内土体表面铺上一层碎石(如图5所示)。
向试环中注水，保证试环中的水位始终高于坑底约10cm。求出单位时间从坑底渗出的水量Q，除以坑底面积，即得平均渗透系数：
通过对现场试验进行了渗透注水试验，试验记录如表1所示。图6~图9为现场试验照片。
由于地下水过度开采也是天坑形成的原因之一[4]，通过本调查和现场的渗透试验表明，试环面积测得结果为490.625 cm2，单位时间内注水流量F平均值为0.1227 L/min。由此可直接算出现场渗透系数K=2.5×10-4 cm/s。土壤的相对渗透系数较大，土的渗水性也相对较强。
3 结论
从现场单环注水试验得出的渗透系数K=2.5×10-4 cm/s可以发现，土壤的渗透系数相对较大，初步证明了“天坑”的形成与地下水的波动和土壤的渗透破坏有很大的关系。同时，天坑的形成要具备以下条件：一为地下水丰富。二为降雨量大。这样地下河的流量和动力才能提供足够的动力将塌落岩土冲走。
4 致谢
感谢成都理工大学环境与土木工程学院陈国庆老师在“天坑”调查中的大力指导和帮助，在此表示衷心感谢。
参考文献
[1] 朱学稳, TonyWAL THAM. 天坑释义[J]. 中国岩溶，2006，25(8):35-43.
[2] 王家伟，段玉山. “天坑”与“地陷”辨析[J].地理数学，2010，15(1):6-7.
[3] 马志飞. “天坑”是如何形成的?[J]. 科技视野，2010，7(1):17-18.
[4] 李义峰，许宏斌，贾玉珍. “天坑”还是“水坑”-地下水过度开采的警钟[J]. 科教前沿，2010， 25(1):464-505.
