岩溶及岩溶水课件.ppt

1、岩溶及岩溶水学习要求1、岩溶的形成条件和影响因素2、岩溶地貌类型3、对工程影响及处理措施基本概念与研究意义基本概念与研究意义 v凡是以地下水为主，地表水为辅，以化学过程（溶凡是以地下水为主，地表水为辅，以化学过程（溶解与沉淀）为主，机械过程（流水侵蚀和冲积、重力解与沉淀）为主，机械过程（流水侵蚀和冲积、重力崩塌和堆积）为辅的崩塌和堆积）为辅的 对可溶性岩石的破坏和改造作用对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫都叫岩溶作用岩溶作用。这种作用改造成的地表形态和地下形。这种作用改造成的地表形态和地下形态就叫态就叫岩溶地貌岩溶地貌。岩溶作用及其新产生的水文现象和。岩溶作用及其新产生的水文现象和地貌现象统称地

2、貌现象统称岩溶岩溶。v又称喀斯特又称喀斯特(Karst)。19世纪末，南斯拉夫学者世纪末，南斯拉夫学者J. Cvijic研究了南斯拉夫喀斯特高原的这种地貌，故得研究了南斯拉夫喀斯特高原的这种地貌，故得名。名。v可溶性岩石在世界上分布很广，占全球面积的可溶性岩石在世界上分布很广，占全球面积的10.2。在我国裸露的可溶性岩。在我国裸露的可溶性岩(碳酸盐类碳酸盐类)面面积为积为90.7万万km2，占全国面积的，占全国面积的9.4，主，主要分布于广西、云南及贵州等地，是世界上喀要分布于广西、云南及贵州等地，是世界上喀斯特地貌最发育的地区之一，如桂林山水和路斯特地貌最发育的地区之一，如桂林山水和路南石林

3、皆著名于世。南石林皆著名于世。v在岩溶地区，由于存在大量的地下空洞，进行在岩溶地区，由于存在大量的地下空洞，进行水库修建是要注意防止渗漏问题，在开挖隧道水库修建是要注意防止渗漏问题，在开挖隧道和建设矿井时要注意涌水排水问题，在建筑铁和建设矿井时要注意涌水排水问题，在建筑铁路、桥梁和厂房时要注意地基的塌陷问题。路、桥梁和厂房时要注意地基的塌陷问题。 4喀斯特地貌6岩溶发育的基本条件和影响因素岩溶发育的基本条件： 可溶岩层的存在 可溶岩层必须是透水的 具有侵蚀能力的水 水是流动性的影响岩溶发育的因素：气候地层的组合、厚度及产状的影响构造的影响水的溶蚀性 水对碳酸盐类岩石的溶解能力，主要取决于水中侵

4、蚀性CO2的含量。水中侵蚀性CO2的含量越多，水的溶蚀能力也越强。其化学方程式：CaCO2+H2O+CO2=Ca2+2HCO3- 该反应是可逆的反应，当空气中的CO2减少，或者水中游离CO2减少时，化合的CO2就要向相反的方向转化，使水中碳酸含量减少，这时CaCO3就要发生沉淀作用。12 地下水的循环交替式岩溶发育的充分必要条件 水的流动性反映了水在可溶岩层中的交替程度。 只有水循环交替条件好，水的流动速度快，才能将溶解物质带走，同时又促使含有大量CO2的水源源不断地得到补充，则岩溶发育速度就快。反之，岩溶发育就慢，甚至处于停滞状态。岩溶的发育和分布规律： 1水平方向 2垂直方向： 垂直循环带

5、 水平循环带 过渡循环带 深部循环带14 岩溶地貌根据它们出露的情况分为地表岩溶地貌、地下岩溶地貌以及它们的组合地貌。 1 地表岩溶地貌：石芽与溶沟；漏斗；竖井；落水洞；溶蚀洼地；坡立谷；干谷和盲谷 2 地下岩溶地貌：溶洞；地下河 3 落水洞、竖井、地下通道组合；河谷和暗河组合；塌陷与地下通道组合；溶洞与地下通道组合；溶洞与阶地组合；分水岭风口与溶洞组合岩溶地貌17 由于岩溶的发育致使建筑物和地基的工程地质条件大为恶化，因此在岩溶地区修建各类工程建筑物时必须对岩溶进行工程地质研究，以预测和解决因岩溶而引起的各种工程地质问题。归结起来，岩溶区的工程地质问题主要有两类。 1地基稳定性及塌陷问题 2

6、 渗漏和突水问题实践中，对溶洞顶板安全厚度的确定常采用以下方法 a.对洞顶完整的溶洞，顶板安全厚度采用厚跨比法确定。认为当溶洞顶板厚度h与建筑物跨过溶洞的长度L之比h/L0.5时，溶洞顶板安全。 b.对顶板不完整、洞顶坍塌的溶洞，顶板安全厚度洞顶板坍塌堵塞计算法。所需塌落高度(H)按下式计算： H=H0/(K-1) 式中 H0洞体最大高度（m）； K岩体松散（涨余）系数，石灰岩K=1.2，粘土K=1.05。 c.若溶洞顶板不完整，裂隙、节理发育，则可按裂隙节理分布特征采用受力的梁（板）计算弯矩，根据弯矩和岩体应力求洞顶板的厚度。土洞地基 p 在覆盖型岩溶地区，可溶岩的上覆土层中常常发育着空洞，

7、一般叫土洞。当土洞顶板在建筑物荷载作用下失去平衡而产生下陷或塌落时，则危及建筑物的安全。因此，凡是岩溶地区有第四纪土层分布的地段，都要注意土洞发育的可能性，应查明土洞的成因、形成条件，土洞的位置、埋深、大小，以及与土洞发育有关的溶洞、溶沟的分布。p 由于溶洞的形成与地表水和地下水的关系极为密切，土洞的处理首先措施是治水，然后根据具体情况，可采取以下方法处理： a.当土洞埋深较浅时，可采用挖填和梁板跨越； b.对直径较小的深埋土洞，因其稳定性好，危害性小，故可不处理洞体，而仅在洞顶上部采取梁板跨越； c.对直径较大的深埋土洞，可采用顶部钻孔灌砂（砾）或灌碎石混凝土以充填空间。22渗漏和突水问题v

8、地区的岩体中有许多裂隙、管道和溶洞，在进行水库、大坝、隧道、基坑等工由于岩溶程活动时，如存在承压水并有富水优势断裂作为通道，则可能会遇到地下突水而导致基坑、隧道等工程的排水困难甚至淹没，也可能因岩溶渗漏而造成水库无法蓄水。v库区应选在地势低洼，四周地下水位较高，上游有大泉出露而下游无大泉出露，上下游流量没有显著差异的河段上，要避免邻区有深谷大河。如果发现库底有渗漏，可采用堵（堵落水洞）、铺（铺盖粘土）、截（筑截水墙）、围（在落水洞四周建围墙）、引（引入库内或导出库外）等方法进行处理。v对岩溶突水的处理对岩溶突水的处理，原则上以疏导疏导为主。对隧道中的岩溶水，可用水管引入隧道边沟或中心排水沟排出。水量过大时，可用平行导坑排水。 23岩溶地基变形破坏主要形式有： 地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动、地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动、地表坍塌地表坍塌等。目前对岩溶洞体稳定性评价方法有定性、半定量和定量之分。对稳定围岩,将洞体顶板视作结构自承重体系,可用结构力学分析法;对不稳定围岩,一般用散体理论分析法。岩溶地基处理方法视具体情况采取“不处理不处理（观场合）（观场合）”、“绕避（绕避（3种）种）”、“处理处理（4种）种）”三类措施。24 1填垫法 2加固法 3跨越法 4桩基法