泰莱盆地位于山东省的中部,区域内可溶岩分布广泛,降水量时空变化较大,导致地下水位波动较大,构造及其影响为地下水提供了良好赋存空间和运移通道,这些地质环境条件为岩溶塌陷提供了便利,使研究区岩溶塌陷频发,破坏建筑物,影响交通,毁坏农田,严重威胁了人民群众生命财产安全。虽然对该地区岩溶塌陷前人已经做了大量的调查和研究,但缺乏对岩溶塌陷的稳定性的定量研究。本文针对泰莱盆地岩溶塌陷现状,概化典型塌陷区的地质模式,分析成因以及演化形成机理,在此基础上使用flac3d软件建立数值模型,对典型区域进行稳定性预警。本文在收集前人的研究成果基础上,结合实际调查的资料,对研究区地质环境条件以及泰莱盆地研究塌陷现状及危害性进行概括。区域内塌陷区分布广泛,多个塌陷区目前仍然处于塌陷频发阶段,塌陷主要分布在以下几个区域:①泰安市的城区及旧县水源地一带;②莱芜铁矿区的孟公清、孟家庄、西泉河一带;③莱芜市莱城区大王庄镇孤山-寨里镇枯河一带。此外在泰安市徂徕镇桥沟地区、边家庄地区以及莱芜市莱城区鹏山水源地、清泥沟水源地地区也有零星分布。塌陷的频繁发生对铁路、公路等基础设施安全、农田、居民建筑以及地下水都造成了危害。通过分析典型塌陷区的特征及塌陷成因,建立岩溶塌陷单层结构模式、双层结构模式和多层结构模式三类地质模式。针对三种地质模式分析主要作用机理,单层结构中,真空吸蚀作用形成初始土洞,然后在地下水等综合作用下形成塌陷坑;双层结构中,渗透变形形成初始土洞,在多因素影响下土洞继续发育,最终形成塌陷坑;多层结构中,受到真空吸蚀作用形成初始土洞,土洞向上发展,扩展至砂卵石层,渗流作用下土颗粒发生潜蚀,最终导致塌陷。在以上对泰莱盆地研究的基础上,选择两个典型区域建立模型,选取訾家灌庄建立单层结构模型,选取羊娄塌陷区建立双层结构地质模型。根据计算结果表明:单层黏土结构中,土洞的发育程度对模型稳定性影响较大,而渗透作用影响较小。对于双层结构,下层为中粗砂的情况下,渗透作用对模型稳定性影响较大,本身抗剪强度就比较差,在渗流作用下,抗剪强度进一步降低;同时上覆盖层厚度的增加有利于稳定,反之不利于。根据模型计算结果,分析模型应力分布、位移变化、塑性区分布以及稳定性系数,判定土层稳定性,确定临界安全土洞。土层含水率较高情况下,单层结构中,黏土层厚度为8.5m,临界安全土洞半径为0.46m;双层结构中,黏土层厚度为5.5m,中粗砂8.5m,临界安全土洞半径为0.44m。根据模型中计算出的临界安全土洞大小,运用物探手段,对塌陷区土洞进行勘测,探测塌陷区土洞大小,单层结构中如果塌陷区域土洞半径未大于安全土洞半径0.46m,则稳定,否则,反之。双层结构中如果塌陷区域土洞半径未大于安全土洞半径0.44m,则稳定,否则,反之。本文通过对泰莱盆地岩溶塌陷形成机理及数值模拟研究,定量分析塌陷区稳定性,对泰莱盆地岩溶塌陷地质灾害防治工作提供决策依据,其研究成果对地质灾害防治具有现实意义。