第7章岩溶教程文件.ppt

第7章岩溶￿￿￿￿Still￿waters￿run￿deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深￿￿￿￿Where￿there￿is￿life,￿there￿is￿hope有生命必有希望有生命必有希望主要内容主要内容§1概述概述§2§2岩溶发育机理岩溶发育机理§3§3影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素§4§4岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题§5§5岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义 三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义二、我国岩溶分布特征二、我国岩溶分布特征第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义 岩溶：岩溶：水（包括地表水和地下水）对水（包括地表水和地下水）对可溶性岩石可溶性岩石的的破坏和改造作用叫破坏和改造作用叫岩溶作用岩溶作用由此产生的地貌及水文由此产生的地貌及水文地地质现象质现象的总称叫的总称叫岩溶岩溶（喀斯特）（喀斯特） 岩溶作用：岩溶作用：以化学溶蚀为主，同时还包括机械破碎、以化学溶蚀为主，同时还包括机械破碎、沉积、坍塌、搬运等作用，是一个化学－物理相结合的沉积、坍塌、搬运等作用，是一个化学－物理相结合的综合作用。

综合作用 可溶性岩石：可溶性岩石：包括碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物等包括碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物等 岩溶现象：岩溶现象：1 1 1 1、形成独特的地貌、形成独特的地貌、形成独特的地貌、形成独特的地貌大的地貌形态地貌形态及蚀变：峰丛（溶蚀）；峰林（溶盆）； 溶蚀平原 地表形态：地表形态： 正形态：石林、石笋、峰林、孤峰 负形态：溶沟、溶孔、溶槽、溶水洞、 漏斗、洼地、溶盆、溶原 地下形态：地下形态：溶洞、溶隙、暗河2 2 2 2、形成独特的水文地质现象、形成独特的水文地质现象、形成独特的水文地质现象、形成独特的水文地质现象 水文地质条件复杂化；透水性增大，流态 动态及不均匀性增大等第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义 贵州省毕节县的织金洞贵州省毕节县的织金洞，原名打鸡洞。

位于县城东北23公里处织金洞是一个多格局、多层次、多类型的高位旱洞，洞内岩溶生长独特，景物规模宏大，雄伟壮观，千姿百态，精妙绝伦全洞初勘长12.1公里，面积达70万平方米，两壁最宽处173米，垂直高度多在50至60米，最高处达150米洞内空间开阔，地形起伏迭宕，岩溶堆积物达40多种，囊括了世界溶洞所有的囊括了世界溶洞所有的形态类别形态类别 贵州省毕节县的织金洞贵州省毕节县的织金洞第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义 “ “天坑天坑””是岩溶是岩溶( (又称又称““喀斯特喀斯特”)”)地区地下河运行地区地下河运行形成大面积塌陷造成的，它与常说的形成大面积塌陷造成的，它与常说的““岩溶漏斗岩溶漏斗””不同，岩溶不同，岩溶漏斗一般是斜坡，上宽下窄，天坑则是四壁岩石峭立，深度百漏斗一般是斜坡，上宽下窄，天坑则是四壁岩石峭立，深度百米至数百米以上，犹如一个巨大无比的米至数百米以上，犹如一个巨大无比的““桶桶””这个““桶桶””，，口径从近百米至数百米不等，容积从口径从近百米至数百米不等，容积从1010万立方米至万立方米至1 1亿立方米以亿立方米以上。

天坑形状奇特，地处僻壤，坑上坑下林木葱郁，如果能进上天坑形状奇特，地处僻壤，坑上坑下林木葱郁，如果能进入入““桶桶””底，更觉神奇底，更觉神奇 天坑在国内外均有发现我国天坑在国内外均有发现我国重庆开隆县、奉节县，四川重庆开隆县、奉节县，四川兴文县，广西乐业县、巴马县等兴文县，广西乐业县、巴马县等地都先后发现了天坑，当地人地都先后发现了天坑，当地人分别称其为分别称其为““石围石围””、、““石院石院””、、””岩湾岩湾””、、““漩坑漩坑””、、““龙龙缸缸””等，国外说法也不一样，一般称为等，国外说法也不一样，一般称为Great doline(Great doline(大漏斗大漏斗) )我国有关专家认为称其为我国有关专家认为称其为““天坑天坑””最确切，故取名为最确切，故取名为““岩溶天岩溶天坑坑””(Karst tiankeng)(Karst tiankeng)，简称，简称““天坑天坑”” 第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义第一节第一节 概述概述 一、定义一、定义二、我国岩溶分布特征二、我国岩溶分布特征 世界大陆世界大陆75%75%为沉积岩，为沉积岩，15%15%为碳酸盐岩，约为碳酸盐岩，约40004000万万KmKm2 2为可溶岩。

为可溶岩 我国碳酸盐分布面积约为我国碳酸盐分布面积约为200200万万KmKm2 2 ，约占国，约占国土面积的土面积的20%20%川、黔、桂、滇川、黔、桂、滇、、湘、鄂等是我国湘、鄂等是我国主要的岩溶区主要的岩溶区 我国地跨热带、亚热带和温带不同气候区，我国地跨热带、亚热带和温带不同气候区，形成不同气候区独特的岩溶类型及特征形成不同气候区独特的岩溶类型及特征 第一节第一节 概述概述二、我国岩溶分布特征二、我国岩溶分布特征第一节第一节 概述概述二、我国岩溶分布特征二、我国岩溶分布特征第一节第一节 概述概述l 我国我国南南方方地区化学地区化学作用为主作用为主l 地貌景地貌景观以石芽、观以石芽、石柱峰丛、石柱峰丛、峰林峰林, ,大峡大峡谷谷, ,溶洞等溶洞等为特色二、我国岩溶分布特征二、我国岩溶分布特征第一节第一节 概述概述云台山地处位于河南省修武县云台山地处位于河南省修武县 l我国我国北方北方地地区气温低，区气温低，溶蚀速度要溶蚀速度要慢很多慢很多, ,水不水不是参与作用是参与作用的主要原因，的主要原因，而是以断裂、而是以断裂、崩塌等物理崩塌等物理因素为主的因素为主的破坏。

破坏二、我国岩溶分布特征二、我国岩溶分布特征第一节第一节 概述概述二、我国岩溶分布特征二、我国岩溶分布特征第一节第一节 概述概述溶洞中的石钟乳溶洞中的石钟乳溶洞中的石幔溶洞中的石幔河北邢台临城崆山溶洞河北邢台临城崆山溶洞二、我国岩溶分布特征二、我国岩溶分布特征第一节第一节 概述概述三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义 一方面一方面, ,岩溶地区形成优美的自然风岩溶地区形成优美的自然风景景. .充分利用岩溶洞穴作为地下工程等充分利用岩溶洞穴作为地下工程等 另一方面另一方面, ,生态环境脆弱，水旱及地生态环境脆弱，水旱及地质灾害频繁发生在该地区进行工程建质灾害频繁发生在该地区进行工程建设常常会遇到一些特殊的工程地质问题设常常会遇到一些特殊的工程地质问题主要有：主要有：岩溶渗漏岩溶渗漏，，引发地区塌陷引发地区塌陷，造，造成成坑道涌水坑道涌水、、突水突水、、滑落滑落第一节第一节 概述概述 据广西39个岩溶山地县统计，在已建的260座大水库中，有明显渗漏的（设计效益与实际效益相比低于80％者）有92座1.1.水利水电工程：水利水电工程：渗漏渗漏渗漏渗漏、溃坝、诱发地震、溃坝、诱发地震、溃坝、诱发地震、溃坝、诱发地震三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述 2.道路工程 路基、站场、桥梁路基、站场、桥梁路基、站场、桥梁路基、站场、桥梁地地地地基稳定性基稳定性基稳定性基稳定性、、、、地基塌陷地基塌陷地基塌陷地基塌陷 我国东部岩溶区，铁路4010公里，岩溶塌陷376处，近十年间中断车1860小时，颠覆列车3次。

三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述 2.道路工程 路基、站场、桥梁路基、站场、桥梁路基、站场、桥梁路基、站场、桥梁地地地地基稳定性基稳定性基稳定性基稳定性、、、、地基塌陷地基塌陷地基塌陷地基塌陷 我国东部岩溶区，铁路4010公里，岩溶塌陷376处，近十年间中断车1860小时，颠覆列车3次三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述3.3.地下工程地下工程 涌水、突水、岩溶冒落涌水、突水、岩溶冒落涌水、突水、岩溶冒落涌水、突水、岩溶冒落三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述3.3.地下工程地下工程 涌水、突水、岩溶冒落涌水、突水、岩溶冒落涌水、突水、岩溶冒落涌水、突水、岩溶冒落三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述4. 4.工民建工民建工民建工民建 地基稳定性、塌陷问题地基稳定性、塌陷问题地基稳定性、塌陷问题地基稳定性、塌陷问题4.4.工民建工民建 地基稳定性、塌陷问题地基稳定性、塌陷问题地基稳定性、塌陷问题地基稳定性、塌陷问题 自自19771977年至今，武汉地区先后发生年至今，武汉地区先后发生6 6次岩溶地面塌陷：次岩溶地面塌陷：v19771977年，汉阳中南轧钢常堆料场塌陷；年，汉阳中南轧钢常堆料场塌陷；v19881988年，武昌陆家街塌陷和阮家巷塌陷；年，武昌陆家街塌陷和阮家巷塌陷；v19991999年，毛坦村小学塌陷；年，毛坦村小学塌陷；v20002000年年2 2月，武昌司法学校塌陷；月，武昌司法学校塌陷；v20002000年年4 4月，青菱乡烽火村塌陷月，青菱乡烽火村塌陷 1988 1988年年5 5月月1010日，武昌陆家街地面塌陷，圆形塌坑，直日，武昌陆家街地面塌陷，圆形塌坑，直径径22M22M，，深深1010余米，十间民房、大树、电线杆等塌入坑中，余米，十间民房、大树、电线杆等塌入坑中，引起附近工厂、学校、住宅墙体、地坪变形、开裂。

引起附近工厂、学校、住宅墙体、地坪变形、开裂三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述 20002000年年4 4月月6 6日下午日下午4 4时－时－8 8时，洪山区青菱乡烽火村时，洪山区青菱乡烽火村地面塌陷地面塌陷陷坑陷坑1818个，最大陷坑长个，最大陷坑长6363米、深米、深6 6－－7 7米；最小陷坑米；最小陷坑1 1－－2 2长，深小于长，深小于2 2米 陷坑带呈近东西向分布，散分在东西陷坑带呈近东西向分布，散分在东西300300米、南北米、南北250250米的范围内米的范围内有有2 2栋民房完全倒塌，有栋民房完全倒塌，有1616栋民房出现不同程度的开裂、破损栋民房出现不同程度的开裂、破损三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述2000年年4月月6日武汉市洪山区青菱乡烽火村发生岩溶地面塌陷日武汉市洪山区青菱乡烽火村发生岩溶地面塌陷三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述 桂林至梧州市高速公路桂林至梧州市高速公路与桂林市外环高速路段相与桂林市外环高速路段相接处，发现大量岩溶塌陷。

接处，发现大量岩溶塌陷 这一罕见的岩溶地面塌陷群发生在位于临桂县这一罕见的岩溶地面塌陷群发生在位于临桂县会仙镇马面村以南约会仙镇马面村以南约2 2公里处正在施工的路基公里处正在施工的路基有有8585个塌陷溶洞，分布在个塌陷溶洞，分布在2 2公里长新辟的路基上公里长新辟的路基上，直径最，直径最小为小为1 1米，大至米，大至1010多米，最浅的为多米，最浅的为1 1米，最深的米，最深的3 3米多 三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述佛罗里达州温特帕克的岩溶塌陷佛罗里达州温特帕克的岩溶塌陷（（a a）开）开始沉下去始沉下去不久，注不久，注意昂贵的意昂贵的赛车掉入赛车掉入坑内b b）从）从空中看，空中看，这个坑几这个坑几乎完全对乎完全对称c c）堵）堵塞后的景塞后的景观，落水观，落水洞地区现洞地区现在成了一在成了一个城市公个城市公园园1981年年5月月8日，美国佛罗里达州日，美国佛罗里达州Orlando的的 Winter Park岩溶地面岩溶地面塌陷坑，塌陷坑， 直径达直径达100m三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述The Wink Sink,Kermit, Texas. The road and cars provide scale.三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述岩岩溶溶地地面面塌塌陷陷坑坑，，直直径径10m，，深深3.5m，，桂林榕城饭店旁，桂林榕城饭店旁，1986年年11月月唐山体育场，唐山体育场，1988年年三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述岩溶地面塌陷破坏农田岩溶地面塌陷破坏农田三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述塌陷坑塌陷坑三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述地地面面塌塌陷陷坑坑积积水水成成“湖湖”、、“塘塘”三、岩溶工程地质研究的意义三、岩溶工程地质研究的意义第一节第一节 概述概述 参与岩溶过程的营力及岩溶过程很参与岩溶过程的营力及岩溶过程很复杂。

复杂 主要作用有主要作用有溶蚀、侵蚀、重力坍塌、溶蚀、侵蚀、重力坍塌、堆积堆积、、沉陷等如地表水如地表水——侵蚀、剥蚀、侵蚀、剥蚀、堆积；地下水堆积；地下水——溶蚀、机械潜蚀、堆积、溶蚀、机械潜蚀、堆积、沉陷；重力、气压沉陷；重力、气压——坍塌、冲爆、吸蚀坍塌、冲爆、吸蚀一、溶蚀过程一、溶蚀过程二、混合溶蚀效应二、混合溶蚀效应三、其他离子的作用三、其他离子的作用§2 §2 岩溶发育机理岩溶发育机理一、溶蚀过程一、溶蚀过程 碳酸盐为难溶盐，溶解度碳酸盐为难溶盐，溶解度很低，如很低，如25250 0C C 时，溶解度为时，溶解度为14.2mg/L14.2mg/L，由于水的化学成分，由于水的化学成分复杂，且随环境条件而复化，复杂，且随环境条件而复化，使得碳酸盐岩石处于长期、多使得碳酸盐岩石处于长期、多变、多种溶蚀效应溶蚀反应变、多种溶蚀效应溶蚀反应由表及里，地下岩溶优先并强由表及里，地下岩溶优先并强烈发育的复杂体之中烈发育的复杂体之中 涉及三相体系：固、水、涉及三相体系：固、水、气 主要九个离子平衡体系：主要九个离子平衡体系：COCO2 2，，H H2 2COCO3 3，，HCOHCO3 3——，，COCO3 32—2—，，CaCa2+2+，，CaHCOCaHCO3 3+ +，，CaCOCaCO3 3，，H H+ +，，OHOH—— §2 §2 岩溶发育机理岩溶发育机理溶蚀过程如下（以溶蚀过程如下（以CaCOCaCO3 3 的溶解和沉积为例）的溶解和沉积为例）①①②② 由由①①及及②②上述反应也可表示为离子平衡式：上述反应也可表示为离子平衡式：化简为：化简为： 一、溶蚀过程一、溶蚀过程§2 §2 岩溶发育机理岩溶发育机理 上述表明：上述表明：CaCOCaCO3 3 在水中溶解的实质是在水中溶解的实质是COCO3 32-2- 与与H H+ + 结合生成结合生成HCOHCO3 3- - ，因此，因此H H+ + 的浓度是溶解的关键的浓度是溶解的关键。

天然天然水中，水中， H H+ + 浓度很低，故浓度很低，故CaCOCaCO3 3 在天然纯水中溶解很在天然纯水中溶解很少，形成岩溶主要是因为水中含有过量的少，形成岩溶主要是因为水中含有过量的COCO2 2 ，与水，与水结合电离结合电离H H+ + ，促使，促使CaCOCaCO3 3溶解任何能在水中产生溶解任何能在水中产生H H+ + 的物质均可能使的物质均可能使CaCOCaCO3 3溶解一、溶蚀过程一、溶蚀过程§2 §2 岩溶发育机理岩溶发育机理 水中水中COCO2 2主要取决于外界环境的补给如主要取决于外界环境的补给如大气、土壤的生物作用等大气、土壤的生物作用等 大气、生物、岩石、水构成一个岩溶动态大气、生物、岩石、水构成一个岩溶动态系统，岩溶是一个复杂的物理化学动态过程系统，岩溶是一个复杂的物理化学动态过程 CaCOCaCO3 3溶解或溶解或COCO2 2逸出逸出 平衡，或析出平衡，或析出CaCOCaCO3 3 （沉淀）（沉淀） 不平衡不平衡 , CaCO , CaCO3 3溶解溶解 往复进行往复进行一、溶蚀过程一、溶蚀过程§2 §2 岩溶发育机理岩溶发育机理二、混合溶蚀效应二、混合溶蚀效应 不同成分或不同温度的水不同成分或不同温度的水不同成分或不同温度的水不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强混合后，其溶蚀能力有所增强混合后，其溶蚀能力有所增强混合后，其溶蚀能力有所增强的效应的效应的效应的效应。

1.1.两种不同饱和溶液的混合溶两种不同饱和溶液的混合溶蚀效应蚀效应 指两种或两种以上不同饱和度水指两种或两种以上不同饱和度水溶液，在碳酸盐岩体内相遇，混合后溶液，在碳酸盐岩体内相遇，混合后的溶液较原来的溶液溶解性增强的溶液较原来的溶液溶解性增强 水的溶蚀能力取决于水中侵蚀水的溶蚀能力取决于水中侵蚀COCO2 2的存在情况，右图中曲线表示平衡的存在情况，右图中曲线表示平衡COCO2 2与溶解与溶解CaCOCaCO3 3的关系 两溶液的溶解度相差越大，相混合后，侵蚀性越大实际上，自然两溶液的溶解度相差越大，相混合后，侵蚀性越大实际上，自然界中溶液大都比较接近，相混合一般能再溶解界中溶液大都比较接近，相混合一般能再溶解1%-2%1%-2%的的CaCOCaCO3 3 §2 §2 岩溶发育机理岩溶发育机理2.2.不同温度溶液的混合溶蚀效应不同温度溶液的混合溶蚀效应 如果有两种温度不同而饱和度相同的水相混合，或一种两种温度不同而饱和度相同的水相混合，或一种水溶液由高温变为低温，都可以加大水溶液由高温变为低温，都可以加大COCO2 2的溶解度，从而加的溶解度，从而加强溶液的溶蚀能力。

强溶液的溶蚀能力这是因为温度由高降低时水对CO2吸收系数增大，同时用于饱和CaCO3所需的平衡CO2减少，多余的CO2转化为游离CO2 另一方面，温度降低同时又限制了溶液中分子的游动和扩散，减缓了溶解反应的速度 在地质条件特殊的部位，因上述原因，常使岩溶作用较之其他地方强烈如，垂直渗入水与地下水相混合的地下水渗入水与地下水相混合的地下水面附近面附近；断层交错等地下水下渗流汇合点断层交错等地下水下渗流汇合点；河谷岸坡附近；河谷岸坡附近；温泉出露点附近等温泉出露点附近等二、混合溶蚀效应二、混合溶蚀效应§2 §2 岩溶发育机理岩溶发育机理三、其他离子的作用三、其他离子的作用 天然地下水中成分较复杂，大致有两类离子：一类是天然地下水中成分较复杂，大致有两类离子：一类是与碳酸盐岩溶解产生的相同离子，如与碳酸盐岩溶解产生的相同离子，如CaCa2+2+ 、、MgMg2+2+ 、、COCO3 32-2- 等；另一类是不同的离子，如等；另一类是不同的离子，如NaNa1-1- 、、ClCl1-1- 、、SOSO4 42-2- 等这些离子对溶液的溶解性都有一定影响，即产生离子效应，些离子对溶液的溶解性都有一定影响，即产生离子效应，如下：如下：1.1.酸效应酸效应 任何酸解离出任何酸解离出H+ 后，溶液中后，溶液中H+ 浓度增加，浓度增加，H+ 和和CO32- 结合生成结合生成HCO31- ，从而加速，从而加速CaCO3 的溶解。

如右反应式：的溶解如右反应式： 地质上含硫酸的岩层渗出的地下水有较大溶蚀性地质上含硫酸的岩层渗出的地下水有较大溶蚀性§2 §2 岩溶发育机理岩溶发育机理2.2.同离子效应同离子效应3.3.离子强度效应离子强度效应 加入加入Ca2+ 或或CO32- 等同等离子后，减缓水对碳酸盐的溶蚀能等同等离子后，减缓水对碳酸盐的溶蚀能力力 水中增加与水中增加与CaCOCaCO3 3不相一致的强电解离子时，它们会以较不相一致的强电解离子时，它们会以较强的吸引力吸引强的吸引力吸引CaCa2+2+ 及及COCO3 32-2- 离子，从而降低离子，从而降低CaCa2+2+ 与与COCO3 32-2-的引的引力，从而增大水对力，从而增大水对CaCOCaCO3 3的溶解性的溶解性三、其他离子的作用三、其他离子的作用§2 §2 岩溶发育机理岩溶发育机理 凡是影响上述三个条件的因素均是影响岩溶凡是影响上述三个条件的因素均是影响岩溶发育的因素发育的因素具有可溶性岩石具有可溶性岩石具有溶蚀能力的水具有溶蚀能力的水具有良好的水循环交替条件具有良好的水循环交替条件岩溶发育的条件岩溶发育的条件§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素一、碳酸盐岩岩性的影响一、碳酸盐岩岩性的影响二、气候的影响二、气候的影响四、地质构造的影响四、地质构造的影响三、地形地貌的影响三、地形地貌的影响五、新构造运动的影响五、新构造运动的影响具体表现在具体表现在具体表现在具体表现在5 5方面：方面：方面：方面：一、碳酸盐岩岩性的影响一、碳酸盐岩岩性的影响 碳酸盐岩能否被溶解或溶解程度如何，主碳酸盐岩能否被溶解或溶解程度如何，主要取决于岩石的性质，如物质成分、化学成分、要取决于岩石的性质，如物质成分、化学成分、矿物成分及结构。

矿物成分及结构 碳酸盐岩是指碳酸盐矿物含量超过碳酸盐岩是指碳酸盐矿物含量超过50%50%的的一类沉积岩主要化学成分是一类沉积岩主要化学成分是CaCOCaCO3 3、、MgCOMgCO3 3 、、siosio2 2等 常见的有：灰岩、白云岩、白云质灰岩、常见的有：灰岩、白云岩、白云质灰岩、硅质灰岩、泥质灰岩等硅质灰岩、泥质灰岩等§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素 不同岩石，其溶解性是不同的，不同岩石，其溶解性是不同的，可用两个指标表示：可用两个指标表示：一、碳酸盐岩岩性的影响一、碳酸盐岩岩性的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素标准试样：方解石，要求试样尺寸相同，或粉碎的粒标准试样：方解石，要求试样尺寸相同，或粉碎的粒度大小一样，溶蚀在高浓度度大小一样，溶蚀在高浓度COCO2 2的蒸馏水中的蒸馏水中 K KV V及及K KeVeV越大，说明岩石的溶蚀强度和溶蚀速度也越大，说明岩石的溶蚀强度和溶蚀速度也越大研究表明：研究表明：研究表明：研究表明：★★方解石含量越高方解石含量越高CaO/MgOCaO/MgO比值越大，比值越大， K KV V及及K KCVCV越大；越大；★★酸不溶物含量越高，酸不溶物含量越高， K KV V及及K KeVeV越小。

越小★含有石膏、黄铁矿等的碳酸盐岩含有石膏、黄铁矿等的碳酸盐岩K KV V大★含有机质、沥青等杂质的含有机质、沥青等杂质的碳酸盐岩碳酸盐岩K KV V小一、碳酸盐岩岩性的影响一、碳酸盐岩岩性的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素一、碳酸盐岩岩性的影响一、碳酸盐岩岩性的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素矿物结晶越小，矿物结晶越小， K KV V越大一般而言，泥晶越大一般而言，泥晶> >粒屑粒屑> >亮晶一、碳酸盐岩岩性的影响一、碳酸盐岩岩性的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素二、气候的影响二、气候的影响1.1.降水的影响：降水的影响： （（1 1）水直接参与岩溶作用，充足的降水是）水直接参与岩溶作用，充足的降水是保证岩溶作用强烈进行的必要条件保证岩溶作用强烈进行的必要条件 （（2 2）水是溶蚀作用的介质和载体，充足的）水是溶蚀作用的介质和载体，充足的降水保证了水体的良好的循环交替条件，促进降水保证了水体的良好的循环交替条件，促进岩溶作用的强烈进行岩溶作用的强烈进行§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素2.2.温度的影响：温度的影响： （（1 1）温度升高，）温度升高，水中的水中的COCO2 2的溶解度减小，的溶解度减小，不利于岩溶作用。

一般，水温升高不利于岩溶作用一般，水温升高20200 0 -30 -300 0 C C，溶于水中的，溶于水中的COCO2 2减少一半减少一半 （（2 2）温度升高，生物新陈代谢加快，释放）温度升高，生物新陈代谢加快，释放更多的更多的COCO2 2带入水中，同时温度升高，化学反映带入水中，同时温度升高，化学反映速度大大加快，有利于岩溶作用一般温度升速度大大加快，有利于岩溶作用一般温度升高高10100 0 C C，化学反应速度加快一倍化学反应速度加快一倍 总体上：温度的升高有利于岩溶作用的进总体上：温度的升高有利于岩溶作用的进行二、气候的影响二、气候的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素温热潮湿的热带、亚热带地区：岩溶作用较强烈温热潮湿的热带、亚热带地区：岩溶作用较强烈高寒干旱的地区：岩溶不发育高寒干旱的地区：岩溶不发育 不同气候条件下，岩溶速度、形态、类型都不同气候条件下，岩溶速度、形态、类型都明显不同明显不同我国气候分类我国气候分类热带亚热带温 带三大特征地区三大特征地区青藏高寒地区西北干旱地区南部温热地区二、气候的影响二、气候的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素2.温度的影响：温度的影响：如如溶蚀速度：溶蚀速度： 广西：广西：0.12-0.13mm/a 0.12-0.13mm/a ；； 湖北：湖北：0.06mm/a 0.06mm/a ；； 河北：河北：0.02-0.03mm/a 0.02-0.03mm/a 。

岩溶形态差别：岩溶形态差别：v 广西热带广西热带——溶蚀为主，地表地下岩溶充分强烈，形态诸全；溶蚀为主，地表地下岩溶充分强烈，形态诸全；v 湖北、湖南、四川等地湖北、湖南、四川等地 — — 岩溶发育，以溶丘、溶洞、漏斗岩溶发育，以溶丘、溶洞、漏斗为特征v 河北、山东、山西等地河北、山东、山西等地 — — 不太发育，侵蚀为主，几乎不发不太发育，侵蚀为主，几乎不发育封闭溶蚀地形，以地下隐伏岩溶为主育封闭溶蚀地形，以地下隐伏岩溶为主二、气候的影响二、气候的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素2.温度的影响：温度的影响：三、地形地貌的影响三、地形地貌的影响 地形地貌条件通过影响水的入渗，循环交替条件，进而影地形地貌条件通过影响水的入渗，循环交替条件，进而影响岩溶发育的规模、速度、类型及空间分布例如：响岩溶发育的规模、速度、类型及空间分布例如：v 区域地貌格局，宏观上控制了某地区的地表水文网及地下水区域地貌格局，宏观上控制了某地区的地表水文网及地下水排泄基准面的性状和分布，从而控制了地表地下水的运动趋势，排泄基准面的性状和分布，从而控制了地表地下水的运动趋势，进而控制了岩溶发育的总体形式。

进而控制了岩溶发育的总体形式v 地形平缓地形平缓地貌较之地形较陡地貌，地表径流缓慢，入渗量较地貌较之地形较陡地貌，地表径流缓慢，入渗量较大，大，有利于岩溶发育有利于岩溶发育v 不同地貌条件，因其垂直入渗带埋深和水平径流程度的不同，不同地貌条件，因其垂直入渗带埋深和水平径流程度的不同，垂直岩溶形态及水平岩溶形态的明显差别垂直岩溶形态及水平岩溶形态的明显差别v 地形高差大大影响地下水补、排条件，影响岩溶发育的深度地形高差大大影响地下水补、排条件，影响岩溶发育的深度 §3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素四、地质构造的影响四、地质构造的影响1.1.断裂的影响断裂的影响 成岩、构造、风化、卸荷等作用形成的各种破裂面，为地成岩、构造、风化、卸荷等作用形成的各种破裂面，为地下水入渗和流动提供了通道，同时为地下水有效向深部渗入并下水入渗和流动提供了通道，同时为地下水有效向深部渗入并形成深部岩溶提供了条件形成深部岩溶提供了条件 由于断裂构造的存在，在一定程度上控制了岩溶的发育由于断裂构造的存在，在一定程度上控制了岩溶的发育。

例如，沿断裂面岩溶发育强烈例如，沿断裂面岩溶发育强烈 各组破裂面相互交织、延伸进而控制了岩溶发育的形态、各组破裂面相互交织、延伸进而控制了岩溶发育的形态、规模、速度和空间分布，使得岩溶发育宏观不均一性规模、速度和空间分布，使得岩溶发育宏观不均一性 各种破裂面相互交织，使地下水混合溶蚀效应明显，促进各种破裂面相互交织，使地下水混合溶蚀效应明显，促进岩溶发育岩溶发育§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素2.2.褶皱的影响褶皱的影响 褶皱的类型和部位不同，裂隙发育程度不同，褶皱的类型和部位不同，裂隙发育程度不同，岩溶强度不同如岩溶强度不同如核部比翼部发育，背斜比向斜发核部比翼部发育，背斜比向斜发育育 褶皱的形态、性质、尺寸和方向控制了可溶褶皱的形态、性质、尺寸和方向控制了可溶岩的空间分布从而控制了岩溶发育的特征岩的空间分布从而控制了岩溶发育的特征四、地质构造的影响四、地质构造的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素3.3.岩层组合特征的影响岩层组合特征的影响 可溶碳酸岩与非可溶岩可能在不同地段形可溶碳酸岩与非可溶岩可能在不同地段形成十分复杂的各种组合形式，因而岩石溶蚀性成十分复杂的各种组合形式，因而岩石溶蚀性存在显著差异，从而形成复杂的岩溶现象。

如存在显著差异，从而形成复杂的岩溶现象如下下4 4中类型的组合形式，岩溶发育明显不同中类型的组合形式，岩溶发育明显不同四、地质构造的影响四、地质构造的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素（（1 1）厚而纯的碳酸）厚而纯的碳酸盐岩盐岩最有利于岩溶发育，按地下最有利于岩溶发育，按地下水动力特征剖面上分为四个水动力特征剖面上分为四个带：带：Ⅰ.Ⅰ.包气带：多发育垂直岩包气带：多发育垂直岩溶形态，溶蚀通道间连通性溶形态，溶蚀通道间连通性差Ⅱ.Ⅱ.地下水季节变动带：垂地下水季节变动带：垂直和水平两个方向岩溶均发直和水平两个方向岩溶均发育Ⅲ.Ⅲ.饱水带：有利于形成规饱水带：有利于形成规模大、连续性好的水平岩溶模大、连续性好的水平岩溶Ⅳ.Ⅳ.深循环带：由于水循环深循环带：由于水循环交替迟缓，岩溶发育很弱交替迟缓，岩溶发育很弱ⅠⅡⅢⅣ3.3.岩层组合特征的影响岩层组合特征的影响四、地质构造的影响四、地质构造的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素（（2 2）碳酸盐岩夹非可溶性岩层）碳酸盐岩夹非可溶性岩层 由于非可溶岩的存在影响地下水运动，由于非可溶岩的存在影响地下水运动，岩溶发育没有（岩溶发育没有（1 1））充分充分，不一定具备上述四个分带特点。

但也常有岩溶现象发育，，不一定具备上述四个分带特点但也常有岩溶现象发育，其程度因不可溶岩夹层的厚度和夹层多少而不同其程度因不可溶岩夹层的厚度和夹层多少而不同3 3）非可溶性岩层与碳酸盐岩互层）非可溶性岩层与碳酸盐岩互层 在同一时期，岩溶呈多层发育在同一时期，岩溶呈多层发育 一般一般岩溶作用较弱岩溶作用较弱，往往因非可溶岩隔水作用，形成局部地，往往因非可溶岩隔水作用，形成局部地下水系统，从而可能形成多层岩溶现象下水系统，从而可能形成多层岩溶现象 4 4）非可溶性岩层夹碳酸盐岩）非可溶性岩层夹碳酸盐岩 岩溶发育极弱岩溶发育极弱 非可溶岩隔水作用，地下水循环交替条件很差，岩溶发育极非可溶岩隔水作用，地下水循环交替条件很差，岩溶发育极弱3.3.岩层组合特征的影响岩层组合特征的影响四、地质构造的影响四、地质构造的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素五、新构造运动的影响五、新构造运动的影响 地壳的上升、下降、相对稳定运动的性质、幅地壳的上升、下降、相对稳定运动的性质、幅度、速度和波及范围，控制着水循环交替条件及度、速度和波及范围，控制着水循环交替条件及其变化趋势，从而强烈的控制着岩溶发育的类型、其变化趋势，从而强烈的控制着岩溶发育的类型、规模、速度、空间分布及岩溶作用的变化趋势。

规模、速度、空间分布及岩溶作用的变化趋势§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素v 地壳较快地壳较快上升期上升期：侵蚀基准面相对下降，地下水：侵蚀基准面相对下降，地下水位适应排泄基准面而逐渐下降，侧向岩溶不发育，规位适应排泄基准面而逐渐下降，侧向岩溶不发育，规模小而少见，分带现象不明显，模小而少见，分带现象不明显，以垂直形态的岩溶为以垂直形态的岩溶为主v 地壳相对地壳相对平稳期平稳期：侵蚀基准面和地下水面相对稳：侵蚀基准面和地下水面相对稳定，定，溶蚀作用充分溶蚀作用充分进行，分带现象明显，侧向岩溶规进行，分带现象明显，侧向岩溶规模大，可形成较大规模的水平岩溶和暗河，岩溶地貌模大，可形成较大规模的水平岩溶和暗河，岩溶地貌较明显典型较明显典型v 地壳地壳下降期下降期：常形成覆盖型岩溶，地下水循环条：常形成覆盖型岩溶，地下水循环条件变差，件变差，岩溶作用受到抑制或停止岩溶作用受到抑制或停止五、新构造运动的影响五、新构造运动的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素从更长的地质历史时期来看：从更长的地质历史时期来看：（（1 1）间歇性上升：上升）间歇性上升：上升 稳定稳定 再上升再上升 再稳定再稳定形成水平形成水平溶洞成层溶洞成层溶洞成层溶洞成层分布，分布，高程与阶地相对应高程与阶地相对应高程与阶地相对应高程与阶地相对应。

2 2）振荡升降：岩溶作用由弱到强，由强到弱反复进行）振荡升降：岩溶作用由弱到强，由强到弱反复进行以以垂直形态的岩溶为主垂直形态的岩溶为主垂直形态的岩溶为主垂直形态的岩溶为主，水平溶洞规模不大，而且成层性不明，水平溶洞规模不大，而且成层性不明显3 3）间歇性下降：下降）间歇性下降：下降 稳定稳定 再下降再下降 再稳定再稳定岩溶多被埋岩溶多被埋岩溶多被埋岩溶多被埋于地下，规模不大，但具成层性，洞穴中有松散物于地下，规模不大，但具成层性，洞穴中有松散物充填从层状洞穴的分布情况及充填物的性质，可查明岩溶发育特点从层状洞穴的分布情况及充填物的性质，可查明岩溶发育特点及形成的相对年代及形成的相对年代五、新构造运动的影响五、新构造运动的影响§3 §3 影响岩溶发育的因素影响岩溶发育的因素 总之，岩总之，岩溶发育与水的溶发育与水的循环交替条件循环交替条件密不可分，而密不可分，而这一条件又严这一条件又严格受岩层组合、格受岩层组合、地质构造、地地质构造、地形地貌等诸因形地貌等诸因素控制自然素控制自然界中，水循环界中，水循环交替条件很复交替条件很复杂。

图为几种杂图为几种典型情况：典型情况：岩溶地貌特征岩溶地貌特征溪流消失溪流消失洼地洼地溶蚀沟谷溶蚀沟谷深切河谷中的常年深切河谷中的常年河流河流 在岩溶地区修建储水输水等建筑在岩溶地区修建储水输水等建筑物如水库，水体可能沿其岩溶通道向物如水库，水体可能沿其岩溶通道向周边产生渗漏，有时会严重影响工程周边产生渗漏，有时会严重影响工程的正常使用岩溶渗漏问题是水利水的正常使用岩溶渗漏问题是水利水电等工程中的主要工程地质问题之一电等工程中的主要工程地质问题之一这里以水库渗漏为例介绍渗漏的一些这里以水库渗漏为例介绍渗漏的一些基本问题基本问题§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题一、渗漏的形式一、渗漏的形式二、影响水库渗漏的因素二、影响水库渗漏的因素三、岩溶渗漏的防治三、岩溶渗漏的防治一、渗漏的形式一、渗漏的形式1.1.按渗漏通道分类按渗漏通道分类 裂隙分散渗漏裂隙分散渗漏 管道集中渗漏管道集中渗漏§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题（宏观上可认为是层流）层流）（量大、紊流）紊流）3.3.按渗漏部位分类按渗漏部位分类 绕坝渗漏：绕坝渗漏：坝区坝区 临谷渗漏：临谷渗漏：库区库区2.2.按库水漏失的特点分类按库水漏失的特点分类 暂时性渗漏：暂时性渗漏：饱和包气带的岩溶洞穴、裂隙消耗的水饱和包气带的岩溶洞穴、裂隙消耗的水量一旦饱和，渗漏停止。

量一旦饱和，渗漏停止 永久性渗漏：永久性渗漏：库水不断地通过岩溶通道向下伏河谷、库水不断地通过岩溶通道向下伏河谷、邻谷、低地等处流失邻谷、低地等处流失§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题一、渗漏的形式一、渗漏的形式二、影响水库渗漏的因素二、影响水库渗漏的因素1.1.岩溶的影响岩溶的影响 岩溶发育程度是决定渗漏通道大小的根本因素岩溶发育程度是决定渗漏通道大小的根本因素岩溶发育程度是决定渗漏通道大小的根本因素岩溶发育程度是决定渗漏通道大小的根本因素当以溶隙、溶孔为主时，对渗漏的影响不大；当岩溶发育强当以溶隙、溶孔为主时，对渗漏的影响不大；当岩溶发育强烈，分布广泛，深度较大，又有大型溶洞及地下暗河存在时，烈，分布广泛，深度较大，又有大型溶洞及地下暗河存在时，一旦渗漏，其量很大，常常影响工程的正常使用一旦渗漏，其量很大，常常影响工程的正常使用§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题3. 3. 河谷区水文地质河谷区水文地质 特征的影响特征的影响1.1.岩溶的影响岩溶的影响2.2.地质构造的影响地质构造的影响2.2.地质构造的影响地质构造的影响（（1 1）岩层组合：）岩层组合： 当夹有非可溶岩地层时，可借助该层防止渗透当夹有非可溶岩地层时，可借助该层防止渗透（（2 2）地质构造：）地质构造： ★ ★ 褶皱褶皱 a. a.纵谷纵谷（（河流流向与岩层走向一致河流流向与岩层走向一致））与河流所处褶皱的部与河流所处褶皱的部位有关位有关 b. b.横谷：横谷：修水库不利，但充分利用隔水层，可能防修水库不利，但充分利用隔水层，可能防止坝区渗漏。

止坝区渗漏 c. c.斜交谷：斜交谷：具体分析具体分析§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题二、影响水库渗漏的因素二、影响水库渗漏的因素纵向谷，向斜，隔水层起到封闭纵向谷，向斜，隔水层起到封闭作用，库水不会向邻岩渗漏作用，库水不会向邻岩渗漏横向谷，岩层褶皱，不利于库区防渗，对横向谷，岩层褶皱，不利于库区防渗，对于坝址，若充分利用隔水层可有效隔渗于坝址，若充分利用隔水层可有效隔渗纵向谷，背斜，地层产状纵向谷，背斜，地层产状较缓较缓，，库水沿岩溶通道向邻岩渗漏库水沿岩溶通道向邻岩渗漏纵向谷，背斜，地层产状纵向谷，背斜，地层产状较陡较陡，，库水不会由岩溶通道向邻岩渗漏库水不会由岩溶通道向邻岩渗漏灰岩灰岩隔水层隔水层灰岩隔水层隔水层岩溶灰岩§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题二、影响水库渗漏的因素二、影响水库渗漏的因素断层错动，破坏了良好的隔水边界，断层错动，破坏了良好的隔水边界，形成向邻谷渗漏通道形成向邻谷渗漏通道河间地块存在诸如侵入岩体某相对隔水层，起到较好的隔水作用河间地块存在诸如侵入岩体某相对隔水层，起到较好的隔水作用断层错动，非岩溶地层搭接断层错动，非岩溶地层搭接形成良好隔水边界。

形成良好隔水边界岩溶层岩溶层非岩溶化地层★断层：断层：既可有利于渗漏，又可不利于渗漏既可有利于渗漏，又可不利于渗漏★岩体侵入：岩体侵入：相对隔水层的分布位置相对隔水层的分布位置§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题二、影响水库渗漏的因素二、影响水库渗漏的因素建库前水位建库前水位建库后水位建库后水位可将河谷分为：可将河谷分为：补给型、补给型、排泄型、排泄型、悬托型悬托型三种类型三种类型 3. 3. 河谷区水文地质特征的影响河谷区水文地质特征的影响§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题二、影响水库渗漏的因素二、影响水库渗漏的因素 库水位与两岸地下水位相对高程关系，直接关乎库水能否向邻库水位与两岸地下水位相对高程关系，直接关乎库水能否向邻谷渗漏，两者关系可概括为如下图各种情况谷渗漏，两者关系可概括为如下图各种情况: :1—建库前地下水位建库前地下水位 2—建库后地下水位建库后地下水位 图图a、、b、、c、、d、、e为补给型河谷为补给型河谷建库前地下水补给河水建库前地下水补给河水 a、、b、、 d三种情况下，建库后三种情况下，建库后地下水位仍高于库水位，不产生渗地下水位仍高于库水位，不产生渗漏；漏； c、、e建库后，库水位高于地下建库后，库水位高于地下水位，产生渗漏。

水位，产生渗漏 图图f 、、g属于排泄型，建库前河属于排泄型，建库前河水补给地下水，建库后肯定渗漏水补给地下水，建库后肯定渗漏 图图h是悬托型，天然地下水位位是悬托型，天然地下水位位于谷底以下，建库后肯定渗漏于谷底以下，建库后肯定渗漏§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题二、影响水库渗漏的因素二、影响水库渗漏的因素3. 3. 河谷区水文地质特征的影响河谷区水文地质特征的影响gh三、岩溶渗漏的防治三、岩溶渗漏的防治 归纳起来有两方面措施：归纳起来有两方面措施：一是一是降低岩体透水性，封堵渗漏通道降低岩体透水性，封堵渗漏通道常用常用灌、铺、堵、截灌、铺、堵、截等措施二是二是合理导水导气合理导水导气 1 1、、灌浆灌浆：通过钻孔向岩体灌注水泥、沥青、粘土等浆液，充填：通过钻孔向岩体灌注水泥、沥青、粘土等浆液，充填裂隙、洞穴，降低岩体的透水性，形成防渗墙，达到防渗目的裂隙、洞穴，降低岩体的透水性，形成防渗墙，达到防渗目的 2 2、、铺盖铺盖：在地表水（如库水）入渗地层（如坝上伏）铺设一定：在地表水（如库水）入渗地层（如坝上伏）铺设一定高度的粘土等隔水层，阻止水体向地下入渗。

高度的粘土等隔水层，阻止水体向地下入渗 3 3、、堵洞堵洞：用块石、混凝土等材料对规模较大的渗漏通道进行填：用块石、混凝土等材料对规模较大的渗漏通道进行填塞封堵，截断水流塞封堵，截断水流 4 4 、、截流截流：在地下岩溶管道的集中漏水处，用混凝土：在地下岩溶管道的集中漏水处，用混凝土或浆砌块石等筑成截水墙，已截断地下水平集中渗流通道或浆砌块石等筑成截水墙，已截断地下水平集中渗流通道 由于岩溶洞体循环于水位变动与无水饱气等复杂状态，有时封堵由于岩溶洞体循环于水位变动与无水饱气等复杂状态，有时封堵不当，在洪水期水位突然上升情况下，形成较高的水气压力，或下水不当，在洪水期水位突然上升情况下，形成较高的水气压力，或下水位下降形成负压，即可能对堵体及洞体产生破坏作用，形成塌陷等，位下降形成负压，即可能对堵体及洞体产生破坏作用，形成塌陷等，从而加剧渗漏作用对此，常常还可以采取从而加剧渗漏作用对此，常常还可以采取疏导措施疏导措施§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题三、岩溶渗漏的防治三、岩溶渗漏的防治堵洞堵洞§4 §4 岩溶区水库渗漏问题岩溶区水库渗漏问题三、岩溶渗漏的防治三、岩溶渗漏的防治水平铺盖水平铺盖导水导气导水导气 在岩溶地基上进行建设时，由于荷载等原因，产生在岩溶地基上进行建设时，由于荷载等原因，产生地基塌地基塌陷陷破坏，或失稳，这便是破坏，或失稳，这便是岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题。

§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题一、变形破坏的主要形式一、变形破坏的主要形式二、地表塌陷的成因二、地表塌陷的成因三、岩溶地基稳定性评价三、岩溶地基稳定性评价四、岩溶地基的处理措施四、岩溶地基的处理措施一、变形破坏的主要形式一、变形破坏的主要形式1.1.地表塌陷地表塌陷 ：地基受力层范围内，存在较大的空洞（如：地基受力层范围内，存在较大的空洞（如溶洞）在自然条件下或建筑荷载作用下，产生洞体坍溶洞）在自然条件下或建筑荷载作用下，产生洞体坍塌，引发地面塌陷而导致建筑物破坏塌，引发地面塌陷而导致建筑物破坏 2.2.地基承载力不足地基承载力不足 ：在覆盖型岩溶区，因覆盖层强度较：在覆盖型岩溶区，因覆盖层强度较低，不能满足建筑荷载要求而出现破坏低，不能满足建筑荷载要求而出现破坏3 3. .地基滑动地基滑动：在裸露型岩溶区，在较大的溶沟、溶洞等：在裸露型岩溶区，在较大的溶沟、溶洞等形成临空面，向临空面产生的滑动现象形成临空面，向临空面产生的滑动现象4.4.地基不均匀沉降地基不均匀沉降: :在覆盖型岩溶区，由于溶蚀作用，基在覆盖型岩溶区，由于溶蚀作用，基岩面起伏较大。

使沉降不均匀导致建筑破坏岩面起伏较大使沉降不均匀导致建筑破坏 §5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题地基滑动地基滑动地基不均匀沉降地基不均匀沉降地基承载力不足地基承载力不足§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题一、变形破坏的主要形式一、变形破坏的主要形式 形成塌陷的原因很多如潜蚀、真空吸蚀、振动、形成塌陷的原因很多如潜蚀、真空吸蚀、振动、土体软化、建筑荷载目前认识尚不一致因当地条土体软化、建筑荷载目前认识尚不一致因当地条件不同，产生塌陷的原因而不同，也可能是以一种原件不同，产生塌陷的原因而不同，也可能是以一种原因为主导，多种因素综合作用的结果因为主导，多种因素综合作用的结果 二、地表塌陷的成因二、地表塌陷的成因§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题1 1、潜蚀作用、潜蚀作用 潜蚀论潜蚀论潜蚀论潜蚀论是是18981898年俄国学者巴浦洛夫提出的，年俄国学者巴浦洛夫提出的，在国内外地质界长期被接受并加以应用在国内外地质界长期被接受并加以应用。

在覆盖型岩溶区，下伏存在溶蚀空洞，地下在覆盖型岩溶区，下伏存在溶蚀空洞，地下水经覆盖层向空洞渗流水经覆盖层向空洞渗流( (或地下水位下降时，水力或地下水位下降时，水力梯度增大梯度增大) )在一定的水压力作用下，地下水对土在一定的水压力作用下，地下水对土体或空隙中的充填物进行冲蚀、掏空从而在洞体或空隙中的充填物进行冲蚀、掏空从而在洞体顶板处的土体开始形成土洞体顶板处的土体开始形成土洞, ,随着土洞的不断扩随着土洞的不断扩大，最终引发洞顶塌落当土层较厚或有一定深大，最终引发洞顶塌落当土层较厚或有一定深度时，可以形成塌落拱而维持上伏土层的整体稳度时，可以形成塌落拱而维持上伏土层的整体稳定当土堆较薄时，土洞不能形成平衡当土堆较薄时，土洞不能形成平衡§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题二、地表塌陷的成因二、地表塌陷的成因Formation of the sinkhole in Winter Park, Florida, as a result of the collapse of surface materials into a preexisting cavity in underlying carbonate rocks. From Barbara W. Murck,1996§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题1 1、潜蚀作用、潜蚀作用二、地表塌陷的成因二、地表塌陷的成因§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题1 1、潜蚀作用、潜蚀作用二、地表塌陷的成因二、地表塌陷的成因2 2 真空吸蚀说真空吸蚀说 真空吸蚀论真空吸蚀论真空吸蚀论真空吸蚀论是我国徐卫国等于是我国徐卫国等于19791979年提出的，年提出的，国内也普遍接受这一论点。

国内也普遍接受这一论点 岩溶网络的封闭空腔（溶洞或土洞）中，当地岩溶网络的封闭空腔（溶洞或土洞）中，当地下水位大幅度下降到空腔盖层底面下时，空腔上部下水位大幅度下降到空腔盖层底面下时，空腔上部便形成低气压状态的真空，产生抽吸力便形成低气压状态的真空，产生抽吸力, ,吸蚀顶板的吸蚀顶板的土颗粒土颗粒. .同时内外压作用，覆盖层表面出现一种同时内外压作用，覆盖层表面出现一种““冲冲压压””作用，从而加速土体破坏作用，从而加速土体破坏§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题二、地表塌陷的成因二、地表塌陷的成因3 3 压强差效应压强差效应 压强差是指岩溶空腔与松散介质（或土洞）压强差是指岩溶空腔与松散介质（或土洞）接触面上下侧水、气流体，因岩溶管道水位变接触面上下侧水、气流体，因岩溶管道水位变化而产生相应的压强差值化而产生相应的压强差值. .4 4 自重效应自重效应 雨水入渗后，盖层饱和重度比干重度一般雨水入渗后，盖层饱和重度比干重度一般增加增加30%-40%30%-40%使土拱承受更大的重量，导致塌使土拱承受更大的重量，导致塌陷5 5 浮力效应浮力效应 岩土体位于地下水位之中，当地下水位下岩土体位于地下水位之中，当地下水位下降时，除产生压强差效应外，土体的浮托力也降时，除产生压强差效应外，土体的浮托力也随之减小，产生塌陷。

随之减小，产生塌陷§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题二、地表塌陷的成因二、地表塌陷的成因6 6 土体强度效应土体强度效应 土体吸水饱和后，土体抗剪强度降低，土体吸水饱和后，土体抗剪强度降低，土拱抗塌力减小，产生塌陷土拱抗塌力减小，产生塌陷7 7 其他效应其他效应 振动效应振动效应 荷载效应荷载效应 酸液效应酸液效应§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题二、地表塌陷的成因二、地表塌陷的成因由于抽水引起灰岩由于抽水引起灰岩充填物的地下侵蚀充填物的地下侵蚀:A.A.水位下降前的水位下降前的平衡状态；平衡状态；B.B.水位下降，随水位下降，随着向上侵蚀过程着向上侵蚀过程使通道被排空，使通道被排空，出现活跃的地下出现活跃的地下侵蚀（潜蚀进入侵蚀（潜蚀进入开阔的洞穴）；开阔的洞穴）；C.C.洞穴的顶部逐洞穴的顶部逐渐坍陷，可能短渐坍陷，可能短期内受钙化砾石期内受钙化砾石层的抑制；层的抑制；D.D.最后的拱顶坍最后的拱顶坍陷，形成了被同陷，形成了被同心球状张力裂缝心球状张力裂缝包围的落水洞包围的落水洞§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题二、地表塌陷的成因二、地表塌陷的成因图图6-2 6-2 充泥洞穴压密作用引起坍陷充泥洞穴压密作用引起坍陷 A.A.原水面原水面 B.B.水平下降引起钙质红土和充填物压密水平下降引起钙质红土和充填物压密1 1、、覆盖层厚度覆盖层厚度：覆盖层薄，易于塌陷且形成时间短：覆盖层薄，易于塌陷且形成时间短; ; 覆盖覆盖层厚层厚, ,不易塌陷或形成时间相对较长。

不易塌陷或形成时间相对较长90%90%塌陷出现在覆盖层塌陷出现在覆盖层厚度厚度<10m<10m，厚度，厚度>30m>30m者很少产生塌陷者很少产生塌陷2 2、、水的作用水的作用：常常因为地下水位下降或降雨期间产生，常出：常常因为地下水位下降或降雨期间产生，常出现于降落漏斗中心，土体含水量达现于降落漏斗中心，土体含水量达60%60%以上的状态以上的状态3 3、、土质条件土质条件：砂性土比粘性土易于塌陷，结构愈散软愈易塌：砂性土比粘性土易于塌陷，结构愈散软愈易塌陷且速度愈快陷且速度愈快4 4、覆盖层下伏有较大的、覆盖层下伏有较大的溶蚀空洞溶蚀空洞是形成塌陷的有利条件是形成塌陷的有利条件§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题二、地表塌陷的成因二、地表塌陷的成因产生塌陷主要与以下条件有关：产生塌陷主要与以下条件有关：三、岩溶地基稳定性评价三、岩溶地基稳定性评价 场地可否产生塌陷，在查明岩溶发育分布特征、场地可否产生塌陷，在查明岩溶发育分布特征、覆盖层厚度及荷载作用等条件后，进行稳定性评价覆盖层厚度及荷载作用等条件后，进行稳定性评价一般可根据如下情况作出定性评价一般可根据如下情况作出定性评价：：1 1、在地基受压层范围内，当下部基岩面起伏较、在地基受压层范围内，当下部基岩面起伏较大，而上部又有一定厚度软土层时，应考虑地基大，而上部又有一定厚度软土层时，应考虑地基的不均匀沉陷问题。

的不均匀沉陷问题2 2、基础砌置于基岩上，且附近存在岩溶空体时，、基础砌置于基岩上，且附近存在岩溶空体时，应考虑地基沿倾向邻空面滑动的可能性应考虑地基沿倾向邻空面滑动的可能性§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题3 3、基础底板以下土层厚度大于地基压缩层计算、基础底板以下土层厚度大于地基压缩层计算深度，同时又不具备水动力变化条件时，可以深度，同时又不具备水动力变化条件时，可以不考虑地基稳定性问题反之，应视具体情况不考虑地基稳定性问题反之，应视具体情况对覆盖层以下洞体特性作出评价对覆盖层以下洞体特性作出评价4 4、在地基受压层内，当溶洞洞体尺寸大于基础、在地基受压层内，当溶洞洞体尺寸大于基础尺寸，溶洞顶板厚度小于洞跨，岩性破碎时，尺寸，溶洞顶板厚度小于洞跨，岩性破碎时，且洞内未被充填物填满或洞内有水流时，应考且洞内未被充填物填满或洞内有水流时，应考虑为不稳定溶洞虑为不稳定溶洞5 5、对于三层及三层以下的一般性建筑物，无特、对于三层及三层以下的一般性建筑物，无特重荷载等特征要求时，可不考虑溶洞对地基稳重荷载等特征要求时，可不考虑溶洞对地基稳定性影响定性影响§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题三、岩溶地基稳定性评价三、岩溶地基稳定性评价（（1 1）覆盖型岩溶区）覆盖型岩溶区 计算模式如右图计算模式如右图极限状态时：极限状态时：Hk=h+Z+D式中：式中：Hk —极限状态时极限状态时（最小的）（最小的）上覆土层上覆土层 的厚度的厚度 h—土洞塌陷至天然平衡拱的高度土洞塌陷至天然平衡拱的高度 D—基础砌置深度基础砌置深度 Z—基础底板以下建筑荷载的有效基础底板以下建筑荷载的有效 影响深度影响深度 结合岩溶地基稳定性分析评价，应作出定量计算评价。

目前，结合岩溶地基稳定性分析评价，应作出定量计算评价目前，评价的理论方法尚不成熟，原则上可以分如下二种情况考虑：评价的理论方法尚不成熟，原则上可以分如下二种情况考虑：§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题三、岩溶地基稳定性评价三、岩溶地基稳定性评价当当H> H> H Hk k时，地基是稳定的时，地基是稳定的当当H< H< H Hk k时，地基是不稳定的，是建筑荷载和土洞共同作用时，地基是不稳定的，是建筑荷载和土洞共同作用的结果的结果当当H< H< h h时，仅土洞的发展就可导致地表塌陷时，仅土洞的发展就可导致地表塌陷h h的高度按普氏理论确定：的高度按普氏理论确定：b b为岩溶洞顶宽度之半；为岩溶洞顶宽度之半； f f为土的坚固性系数为土的坚固性系数粘性土：粘性土：非粘性土：非粘性土：（（ 为压应力，为压应力，C、、 为土体强度指标）为土体强度指标）§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题三、岩溶地基稳定性评价三、岩溶地基稳定性评价h范围内的范围内的σv ; f 的经验值可查有关表的经验值可查有关表（（2 2）裸露型岩溶区：）裸露型岩溶区： 如图模型，假设基础以下存在溶洞。

简单地按如图模型，假设基础以下存在溶洞简单地按顶板塌陷堵顶板塌陷堵顶板塌陷堵顶板塌陷堵塞法塞法塞法塞法估算地基塌陷稳定性对建筑物的影响估算地基塌陷稳定性对建筑物的影响 假设洞穴原体积为假设洞穴原体积为V V0 0 ，产生塌陷部分的体积为，产生塌陷部分的体积为V V1 1 V V1 1的计算根据地质条件评估可能产生塌落的形状一般有，的计算根据地质条件评估可能产生塌落的形状一般有，柱体：柱体： 棱锥体：棱锥体：（（F为塌落体底面积）为塌落体底面积）§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题三、岩溶地基稳定性评价三、岩溶地基稳定性评价 假设塌陷发生后，塌落部分完全填塞所有空间，假设塌陷发生后，塌落部分完全填塞所有空间，便有：便有： （（K K为膨胀系数，一般可取为膨胀系数，一般可取1.21.2）） 粗略估算时假设：粗略估算时假设： 便有，便有， 塌落锥体：塌落锥体： 塌落柱体：塌落柱体： 判断：当基础底板距洞顶顶板距离判断：当基础底板距洞顶顶板距离h<15hh<15h0 0 （或（或5h5h0 0 ）时，认为存在塌落对基础的影响。

时，认为存在塌落对基础的影响§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题三、岩溶地基稳定性评价三、岩溶地基稳定性评价四、岩溶地基的处理措施四、岩溶地基的处理措施 当岩溶地基不能满足要求时，必须进行处理根据实当岩溶地基不能满足要求时，必须进行处理根据实当岩溶地基不能满足要求时，必须进行处理根据实当岩溶地基不能满足要求时，必须进行处理根据实际情况可考虑选择如下措施：际情况可考虑选择如下措施：际情况可考虑选择如下措施：际情况可考虑选择如下措施：（（1 1））挖填：挖填：浅埋洞体，可挖除软弱充填物，回填强度高的土浅埋洞体，可挖除软弱充填物，回填强度高的土石体2 2））跨盖：跨盖：当基础下有小溶洞时，可以采用梁板跨越或柱、当基础下有小溶洞时，可以采用梁板跨越或柱、支架的办法保证基础稳定性支架的办法保证基础稳定性3 3））灌浆加固：灌浆加固：对于洞体埋深较大时，可采用钻孔灌浆的办对于洞体埋深较大时，可采用钻孔灌浆的办法堵填洞穴法堵填洞穴4 4）对于覆盖层薄时，可采用）对于覆盖层薄时，可采用夯实夯实等处理办法等处理办法此外，可以此外，可以改变基础形式改变基础形式。

如桩基础，或采取如桩基础，或采取绕避绕避等措施§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题避开避开§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题四、岩溶地基的处理措施四、岩溶地基的处理措施挖填；挖填；•垮越；垮越；•灌注加固；灌注加固；•压浆、旋喷桩；压浆、旋喷桩；•桩基；桩基；当堆积物不易清当堆积物不易清除或不被冲失流除或不被冲失流走时，可根据建走时，可根据建筑物需要作支承筑物需要作支承桩或摩擦桩桩或摩擦桩§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题四、岩溶地基的处理措施四、岩溶地基的处理措施强夯强夯合理疏导水气合理疏导水气多种方法综合利用多种方法综合利用§5 §5 岩溶地基稳定性问题岩溶地基稳定性问题四、岩溶地基的处理措施四、岩溶地基的处理措施。