工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)講義第五章巖溶工程地質(zhì)研究

第五章巖溶工程地地質(zhì)研究概述述碳酸鹽巖的的溶蝕機(jī)理理影響巖溶發(fā)發(fā)育的因素素巖溶區(qū)水庫(kù)庫(kù)滲漏問(wèn)題題巖溶地基穩(wěn)穩(wěn)定性問(wèn)題題提要第一節(jié)概概述巖溶：水（包括地地表水和地地下水）對(duì)對(duì)可溶性巖巖石進(jìn)行的的以化學(xué)溶溶蝕作用為為主的改造造和破壞地地質(zhì)作用以以及由此產(chǎn)產(chǎn)生的地貌貌及水文地地質(zhì)現(xiàn)象的總稱。巖溶作用：：以化學(xué)溶蝕蝕為主，同同時(shí)還包括括機(jī)械破碎碎、沉積、、坍塌、搬搬運(yùn)等作用用，是一個(gè)個(gè)化學(xué)－物物理相結(jié)合合的綜合作作用。可溶性巖石石包括碳酸酸鹽巖、硫硫酸鹽巖、、鹵化物等等。巖溶現(xiàn)象：：1、形成獨(dú)特特的地貌大的地貌形形態(tài)及蝕變變：峰叢（（溶蝕）；；峰林（溶溶盆）；溶蝕平原地表形態(tài)正正形態(tài)：石石林、石筍筍、峰林、、孤峰。負(fù)形態(tài)：溶溶溝、溶孔孔、溶槽、、溶水洞、、漏斗、洼地、溶盆盆、溶原。。地下形態(tài)：：溶洞、溶溶隙、暗河河。2、形成獨(dú)特特的水文地地質(zhì)現(xiàn)象：：水文文地地質(zhì)質(zhì)條條件件復(fù)復(fù)雜雜化化；；透透水水性性增增大大，，流流態(tài)態(tài)動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)及及不不均均勻勻性性增增大大等等。。孤峰峰峰林林峰叢叢喀斯斯特特平平原原溶隙隙溶蝕蝕溝溝谷谷溶洞洞地下下暗暗河河天坑坑天坑坑二、、我我國(guó)國(guó)巖巖溶溶分分布布特特征征世界界大大陸陸75%為沉沉積積巖巖，，15%為碳碳酸酸鹽鹽巖巖，，約約4000萬(wàn)Km2為可可溶溶巖巖。。我我國(guó)國(guó)碳碳酸酸鹽鹽分分布布面面積積334萬(wàn)Km2，約約占占國(guó)國(guó)土土面面積積的的36%。川川、、黔黔、、桂桂、、湘湘、、鄂鄂等等是是我我國(guó)國(guó)主主要要的的巖巖溶溶區(qū)區(qū)。。我國(guó)國(guó)地地跨跨熱熱帶帶、、亞亞熱熱帶帶和和溫溫帶帶不不同同氣氣候候區(qū)區(qū)，，形形成成不不同同氣氣候候區(qū)區(qū)獨(dú)獨(dú)特特的的巖巖溶溶類類型型及及特特征征。。三、巖溶工程程地質(zhì)研究的的意義巖溶區(qū)水庫(kù)滲滲漏問(wèn)題；巖溶區(qū)修建隧隧道、地下洞洞庫(kù)和開采礦礦產(chǎn)等突水問(wèn)問(wèn)題；巖溶地基塌陷陷問(wèn)題。據(jù)廣西39個(gè)巖溶山地縣縣統(tǒng)計(jì)，在已已建的260座大水庫(kù)中，，有明顯滲漏漏的（設(shè)計(jì)效效益與實(shí)際效效益相比低于于80％者）有92座。1.水利水電工程程：2.道路工程路基、站場(chǎng)、橋梁梁地基穩(wěn)定性性、地基塌陷我國(guó)東部巖溶溶區(qū)，鐵路4010公里，巖溶塌塌陷376處，近十年間間中斷車1860小時(shí)，顛覆列列車3次。3.地下工程4.工民建地基穩(wěn)定性、、塌陷問(wèn)題自1977年至今，武漢漢地區(qū)先后發(fā)發(fā)生6次巖溶地面塌塌陷：1977年，漢陽(yáng)中南南軋鋼常堆料料場(chǎng)塌陷；1988年，武昌陸家家街塌陷和阮阮家巷塌陷；；1999年，毛坦村小小學(xué)塌陷；2000年2月，武昌司法法學(xué)校塌陷；；2000年4月，青菱鄉(xiāng)烽烽火村塌陷1988年5月10日，武昌陸家家街地面塌陷陷，圓形塌坑坑，直徑22M，深10余米，，十間民房、、大樹、電線線桿等塌入坑坑中，引起附附近工廠、學(xué)學(xué)校、住宅墻墻體、地坪變變形、開裂。2000年4月6日下午4時(shí)－8時(shí)，洪山區(qū)青青菱鄉(xiāng)烽火村村地面塌陷。。陷坑18個(gè)，最大陷坑坑長(zhǎng)63米、深6－7米；最小陷坑坑1－2長(zhǎng)，深小于2米。陷坑帶呈近東東西向分布，，散分在東西西300米、南北250米的范圍內(nèi)。。有2棟民房完全倒倒塌，有16棟民房出現(xiàn)不不同程度的開開裂、破損。。該村196戶、990余名村民無(wú)一一人傷亡。正在進(jìn)行路基基施工的桂林林至梧州市高高速公路與桂桂林市外環(huán)高高速路段相接接處，近期發(fā)發(fā)現(xiàn)大量巖溶溶塌陷。這一罕見的巖巖溶地面塌陷陷群發(fā)生在位位于臨桂縣會(huì)會(huì)仙鎮(zhèn)馬面村村以南約2公里處正在施施工的路基。。至少有85個(gè)塌陷溶洞，，分布在2公里長(zhǎng)新辟的的路基上，直直徑最小為1米，大至10多米，最淺的的為1米，最深的3米多。幾乎所有的塌陷洞洞內(nèi)都涌積清清澈的地下水水，水位埋深深1～3米，可測(cè)水深深達(dá)3米多，不少塌塌陷洞內(nèi)可見見基巖出露。。洞內(nèi)的水位位抽幾天都不不見下降。經(jīng)經(jīng)壓路機(jī)碾壓壓過(guò)的泥土路路基，陷坑分分布密度驚人人，僅在1處約100多米長(zhǎng)的路段段，就發(fā)現(xiàn)有有32個(gè)。在今年4月修路基時(shí)就就陸續(xù)發(fā)現(xiàn)塌塌陷，修涵洞洞時(shí)就遇到過(guò)過(guò)2個(gè)溶洞，投了了100多立方石頭才才填滿?，F(xiàn)在在看到的塌陷陷大部分都經(jīng)經(jīng)挖掘機(jī)車清清理，準(zhǔn)備填填充石料。據(jù)據(jù)了解隨著工工程施工鋪開開，近日又新新出現(xiàn)了10多個(gè)塌陷。第二節(jié)碳酸酸鹽巖的溶蝕蝕機(jī)理參與巖溶過(guò)程程的營(yíng)力及巖巖溶過(guò)程很復(fù)復(fù)雜。主要營(yíng)營(yíng)力是水,水的侵蝕、溶溶蝕作用是經(jīng)經(jīng)常性、緩慢慢的長(zhǎng)期作用用過(guò)程。主要作用有溶溶蝕、侵蝕、、重力坍塌、、堆積、沉陷陷等。如地表表水—侵蝕、剝蝕、、堆積；地下下水—溶蝕、機(jī)械潛潛蝕、堆積、、沉陷；重力力、氣壓—坍塌、沖爆、、吸蝕。一、溶蝕過(guò)程程碳酸鹽為難溶溶鹽，溶解度度很低，如250C時(shí)，溶解度為為14.2mg/L，由于水的化化學(xué)成分復(fù)雜雜，且隨環(huán)境境條件而變化化，使得碳酸酸鹽巖石處于于長(zhǎng)期、多變變、多種溶蝕蝕效應(yīng)。涉及三相體系系：固、水、、氣。主要九個(gè)離子子平衡體系：：CO2，H2CO3，HCO3—，CO32—，Ca2+，CaHCO3+，CaCO3，H+，OH-溶蝕過(guò)程如下下：上述反應(yīng)也可可表示為離子子平衡式：化簡(jiǎn)為：上述表明：CaCO3在水中溶解的的實(shí)質(zhì)是CO32—與H+結(jié)合生成HCO3—，因此H+的濃度是溶解解的關(guān)鍵。天天然水中，H+濃度很低，故故CaCO3在天然純水中中溶解很少，，形成巖溶主主要是因?yàn)樗泻羞^(guò)量量的CO2，與水結(jié)合電電離H+，促使CaCO3溶解。任何能能在水中產(chǎn)生生H+的物質(zhì)均可能能使CaCO3溶解。H+含量多少用PH表示，當(dāng)PH小于6.36時(shí)，具強(qiáng)烈侵侵蝕性；PH=10以上時(shí)，不具具侵蝕性。二、混合溶蝕蝕效應(yīng)不同成分或不不同溫度的水水混合后，其其溶蝕能力有有所增強(qiáng)的效效應(yīng)。1.兩種不同飽和和溶液的混合合溶蝕效應(yīng)指兩種或兩種種以上不同飽飽和度水溶液液，在碳酸鹽鹽巖體內(nèi)相遇遇，混合后的的溶液較原來(lái)來(lái)的溶液溶解解性增強(qiáng)。水的溶蝕能力力取決于水中中侵蝕CO2的的存在情況況，右圖中曲曲線表示平衡衡CO2與溶解CaCO3的關(guān)系。兩溶液的溶解解度相差越大大，相混合后后，侵蝕性越越大。實(shí)際上上，自然界中中溶液大都比比較接近，相相混合一般能能再溶解1%-2%的CaCO3。2.不同溫度溶液液的混合溶蝕蝕相效應(yīng)如果有兩種溫溫度不同而飽飽和度相同的的水相混合，，或一種水溶溶液由高溫變變?yōu)榈蜏?，都都可以加大CO2的溶解度，從從而加強(qiáng)溶液液的溶蝕能力力。這是因?yàn)闉闇囟扔筛呓到档蜁r(shí)水對(duì)CO2吸收系數(shù)增大大，以及用于于飽和CaCO3所需的平衡CO2減少，多余的的CO2轉(zhuǎn)化為游離CO2。實(shí)際上，溫溫度降低同時(shí)時(shí)又限制了溶溶液中分子的的游動(dòng)和擴(kuò)散散，減緩了溶溶解反應(yīng)的速速度。在地質(zhì)質(zhì)條件件特殊殊的部部位，，因上上述原原因，，常使使巖溶溶作用用較之之其他他地方方強(qiáng)烈烈。如如，地地下水水面附附近；；斷層層交錯(cuò)錯(cuò)等地地下水水下滲滲流匯匯合點(diǎn)點(diǎn)；河河谷岸岸坡附附近；；溫泉泉出露露點(diǎn)附附近等等。三、其其他離離子的的作用用天然地地下水水中成成分較較復(fù)雜雜，大大致有有兩類類離子子：一一類是是與碳碳酸鹽鹽巖溶溶解產(chǎn)產(chǎn)生的的相同同離子子，如如Ca2+、Mg2+、CO32-等；另另一類類是不不同的的離子子，如如Na-、Cl-、SO42-等。這這些離離子對(duì)對(duì)溶液液的溶溶解性性都有有一定定影響響，即即產(chǎn)生生離子子效應(yīng)應(yīng)，如如下：：1.酸效應(yīng)應(yīng)任何酸酸解離離出H+后，溶溶液中中H+濃度增增加，，H+和CO32-結(jié)合生生成HCO31-，從而而加速速CaCO3的溶解解。如如右反反應(yīng)式式：地質(zhì)上上含硫硫酸的的巖層層滲出出的地地下水水有較較大溶溶蝕性性。2.同離子子效應(yīng)應(yīng)3.離子強(qiáng)強(qiáng)度效效應(yīng)加入Ca2+或CO32-等同等等離子子后，，減緩緩水對(duì)對(duì)碳酸酸鹽的的溶蝕能能力。。水中增增加與與CaCO3不相一一致的的強(qiáng)電電解離離子時(shí)時(shí)，它它們會(huì)會(huì)以較較強(qiáng)的的吸引引力吸吸引Ca2+及CO32-離子，，從而而降低低Ca2+與CO32-的引力力，從從而增增大水水對(duì)CaCO3的溶解解性。。第三節(jié)節(jié)影影響響巖溶溶發(fā)育育的因因素凡是影影響上上述三三個(gè)條條件的的因素素均是是影響響巖溶溶發(fā)育育的因因素。。具有可溶性巖石具有溶蝕能力的水具有良好的水循環(huán)交替條件巖溶發(fā)育的條件一、碳碳酸鹽鹽巖巖巖性的的影響響碳酸鹽鹽巖能能否被被溶解解或溶溶解程程度如如何，，主要要取決決于巖巖石的的性質(zhì)質(zhì)，如如物質(zhì)質(zhì)成分分、化化學(xué)成成分、、礦物物成分分及結(jié)結(jié)構(gòu)。。碳酸鹽鹽巖是是指碳碳酸鹽鹽礦物物含量量超過(guò)過(guò)50%的一類類沉積積巖。。主要要化學(xué)學(xué)成分分是CaCO3、MgCO3、SiO2等。常見的的有：：灰?guī)r巖、白白云巖巖、白白云質(zhì)質(zhì)灰?guī)r巖、硅硅質(zhì)灰灰?guī)r、、泥質(zhì)質(zhì)灰?guī)r巖等。。碳酸鹽鹽巖三三角分分類圖圖不同巖巖石，，其溶溶解性性是不不同的的，可可用兩兩個(gè)指指標(biāo)表表示：：標(biāo)準(zhǔn)試試樣：：方解解石，，要求求試樣樣尺寸寸相同同，粉粉碎的的粒度度大小小一樣樣，溶溶蝕在在高濃濃度CO2的蒸餾餾水中中。Kr及Kcr越大，，說(shuō)明明巖石石的溶溶蝕強(qiáng)強(qiáng)度和和溶蝕蝕速度度也越越大。。研究表表明：：(1)方解石石含量量越高高CaO/MgO比值越越大，，Kr及Kcr越大；；反之之白云云石含含量越越小。。(2)酸不溶溶物含含量越越高，，Kr及Kcr越小。。二、氣氣候的的影響響氣候是是巖溶溶發(fā)育育的一一個(gè)重重要因因素，，它直直接影影響著著參與與巖溶溶作用用的水水的溶溶蝕能能力，，控制制著巖巖溶發(fā)發(fā)育的的類型型、規(guī)規(guī)模和和速度度。1.降水的的影響響：（1）降水水通過(guò)過(guò)空氣氣，尤尤其是是通過(guò)過(guò)土壤壤滲透透補(bǔ)給給地下下水的的過(guò)程程中所所獲得得的游游離CO2,能夠大大大加加強(qiáng)水水對(duì)碳碳酸巖巖的溶溶蝕能能力。。（2）水是是溶蝕蝕作用用的介介質(zhì)和和載體體，充充足的的降水水保證證了水水體的的良好好的循循環(huán)交交替條條件，，促進(jìn)進(jìn)巖溶溶作用用的強(qiáng)強(qiáng)烈進(jìn)進(jìn)行。。2.溫度的的影響響：（1）溫度度升高高，水中的的CO2的溶解解度減減小，，不利利于巖巖溶作作用。。一般般，水水溫升升高20-30℃℃，溶于于水中中的CO2減少一一半。。（2）溫度度升高高，生生物新新陳代代謝加加快，，釋放放更多多的CO2帶入水水中，同時(shí)時(shí)溫度度升高高，化化學(xué)反反映速速度大大大加加快，，有利利于巖巖溶作作用。。一般般溫度度升高高10℃℃，化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)速度度加快快一倍倍。總體上上：溫溫度的的升高高有利利于巖巖溶作作用的的進(jìn)行行。溫?zé)岢背睗竦牡臒釒?、亞亞熱帶帶地區(qū)區(qū)：巖巖溶作作用較較強(qiáng)烈烈高寒干干旱的的地區(qū)區(qū)：巖巖溶不不發(fā)育育如溶蝕蝕速度度：廣廣西：：0.12-0.13mm/a；湖北：：0.06mm/a；河北：：0.02-0.03mm/a。巖溶形形態(tài)差差別：：廣西亞亞熱帶帶—溶蝕為為主，，地表表地下下巖溶溶充分分強(qiáng)烈烈，形形態(tài)諸諸全；；湖北、、湖南南、四四川等等地—巖溶發(fā)發(fā)育，，以溶溶丘、、溶洞洞、漏漏斗為為特征征。河北、、山東東、山山西等等地—不太發(fā)發(fā)育，，侵蝕蝕為主主，幾幾乎不不發(fā)育育封閉閉溶蝕蝕地形形，以以地下下隱伏伏巖溶溶為主主?？傊?，，降水水量大大，氣氣溫高高的地地區(qū)，，植物物繁茂茂，死死亡的的植物物在土土壤中中微生生物的的作用用下，，能產(chǎn)產(chǎn)生大大量的的CO2及各種種有機(jī)機(jī)酸。。同時(shí)時(shí)，各各種化化學(xué)反反應(yīng)速速度較較快。。因此此，濕濕熱氣氣候區(qū)區(qū)比其其他氣氣候區(qū)區(qū)的巖巖溶發(fā)發(fā)育規(guī)規(guī)模和和速度度要大大。三、地形地地貌的影響響地形地貌條條件通過(guò)影影響水的入入滲，循環(huán)環(huán)交替條件件，進(jìn)而影影響巖溶發(fā)發(fā)育的規(guī)模模、速度、、類型及空空間分布。。區(qū)域地貌貌格局，宏宏觀上控制制了某地區(qū)區(qū)的地表水水文網(wǎng)及地地下水排泄泄基準(zhǔn)面的的性狀，從從而控制了了地表地下下水的運(yùn)動(dòng)動(dòng)趨勢(shì)，進(jìn)進(jìn)而控制了了巖溶發(fā)育育的總體形形式。地形平緩地地貌較之地地形較陡地地貌，地表表徑流緩慢慢，入滲量量較大，有有利于巖溶溶發(fā)育。不同地貌部部位上發(fā)育育的巖溶形形態(tài)也不相相同。地形地貌所所構(gòu)成的補(bǔ)補(bǔ)給區(qū)與排排泄區(qū)的高高差越大，，距離越短短，則地下下水循環(huán)交交替條件越越好，巖溶溶發(fā)育強(qiáng)烈烈，深度也也越大。地形地貌條條件還影響響小氣候及及區(qū)域氣候候的變化。。四、地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造的影響響1.斷裂的影響響成巖、構(gòu)造造、風(fēng)化、、卸荷等作作用形成的的各種破裂裂面，為地地下水入滲滲和流動(dòng)提提供了通道道，同時(shí)為為地下水有有效向深部部滲入并形形成深部巖巖溶提供了了條件。由于斷裂構(gòu)構(gòu)造的存在在，在一定定程度上控控制了巖溶溶的發(fā)育。。例如，沿沿?cái)嗔衙鎺r巖溶發(fā)育強(qiáng)強(qiáng)烈。各組破裂面面相互交織織、延伸進(jìn)進(jìn)而控制了了巖溶發(fā)育育的形態(tài)、、規(guī)模、速速度和空間間分布，使使得巖溶發(fā)發(fā)育宏觀不不均一性。。各種破裂面面相互交織織，使地下下水混合溶溶蝕效應(yīng)明明顯，促進(jìn)進(jìn)巖溶發(fā)育育。2.褶皺的影響響褶皺的類型型和部位不不同，裂隙隙發(fā)育程度度不同，巖巖溶強(qiáng)度不不同。如核核部比翼部部發(fā)育，背背斜比向斜斜發(fā)育。褶皺的形態(tài)態(tài)、性質(zhì)、、尺寸和方方向控制了了可溶巖的的空間分布布從而控制制了巖溶發(fā)發(fā)育的特征征。3.巖層組合特特征的影響響可溶碳酸巖巖與非可溶溶巖可能在在不同地段段形成十分分復(fù)雜的各各種組合形形式，因而而巖石溶蝕蝕性存在顯顯著差異，，從而形成成復(fù)雜的巖巖溶現(xiàn)象。。如下4種類型的組組合形式，，巖溶發(fā)育育明顯不同同。（1）厚而純的的碳酸鹽巖巖最有利于巖巖溶發(fā)育，，按地下水水動(dòng)力特征征剖面上分分為四個(gè)帶帶：Ⅰ.包氣帶：多多發(fā)育垂直直巖溶形態(tài)態(tài)，溶蝕通通道間間連通性差差。Ⅱ.地下水季節(jié)節(jié)變動(dòng)帶：：垂直和水水平兩個(gè)方方向巖溶均均發(fā)育。Ⅲ.飽水帶：有有利于形成成規(guī)模大、、連續(xù)性好好的水平巖巖溶Ⅳ.深循環(huán)帶：：由于水循循環(huán)交替遲遲緩，巖溶溶發(fā)育很弱弱。（2）碳酸鹽巖巖夾非可溶溶性巖層由于非可溶溶巖的存在在影響地下下水運(yùn)動(dòng)，，巖溶發(fā)育育沒有（1）充分，不不一定具備備上述四個(gè)個(gè)分帶特點(diǎn)點(diǎn)。但也常常有巖溶現(xiàn)現(xiàn)象發(fā)育，，其程度因因不可溶巖巖夾層的厚厚度和夾層層多少而不不同。（3）非可溶性性巖層與碳碳酸鹽巖互互層在同一時(shí)期期，巖溶呈呈多層發(fā)育育。一般巖溶作作用較弱，，往往因非非可溶巖隔隔水作用，，形成局部部地下水系系統(tǒng)，從而而可能形成成多層巖溶溶現(xiàn)象。。（4）非可溶性性巖層夾碳碳酸鹽巖巖溶發(fā)育極極弱非可溶巖隔隔水作用，，地下水循循環(huán)交替條條件很差，，巖溶發(fā)育育極弱。五、新構(gòu)造造運(yùn)動(dòng)的影影響地殼的上升升、下降、、相對(duì)穩(wěn)定定運(yùn)動(dòng)的性性質(zhì)、幅度度、速度和和波及范圍圍，控制著著水循環(huán)交交替條件及及其變化趨趨勢(shì)，從而而強(qiáng)烈的控控制著巖溶溶發(fā)育的類類型、規(guī)模模、速度、、空間分布布及巖溶作作用的變化化趨勢(shì)。地殼較快上上升期：侵侵蝕基準(zhǔn)面面相對(duì)下降降，地下水水位適應(yīng)排排泄基準(zhǔn)面面而逐漸下下降，側(cè)向向巖溶不發(fā)發(fā)育，規(guī)模模小而少見見，分帶現(xiàn)現(xiàn)象不明顯顯，以垂直直形態(tài)的巖巖溶為主。。地殼相對(duì)平平穩(wěn)期：侵侵蝕基準(zhǔn)面面和地下水水面相對(duì)穩(wěn)穩(wěn)定，溶蝕蝕作用充分分進(jìn)行，分分帶現(xiàn)象明明顯，側(cè)向向巖溶規(guī)模模大，可形形成較大規(guī)規(guī)模的水平平巖溶和暗暗河，巖溶溶地貌較明明顯典型。。地殼下降降期：常常形成覆覆蓋型巖巖溶，地地下水循循環(huán)條件件變差，，巖溶作作用受到到抑制或或停止。。地殼上升升時(shí)深成成巖溶階階段地殼穩(wěn)定定時(shí)側(cè)向向巖溶階階段地殼再上上升時(shí)的的側(cè)向巖巖溶轉(zhuǎn)深成成巖溶階階段從更長(zhǎng)的的地質(zhì)歷歷史時(shí)期期來(lái)看：：（1）間歇性性上升：：上升----穩(wěn)定----再上升----再穩(wěn)定形成水平平溶洞成成層分布布，高程程與階地地相對(duì)應(yīng)應(yīng)。（2）振蕩升升降：巖巖溶作用用由弱到到強(qiáng)，由由強(qiáng)到弱弱反復(fù)進(jìn)進(jìn)行以垂直形形態(tài)的巖巖溶為主主，水平平溶洞規(guī)規(guī)模不大大，而且且成層性性不明顯顯。（3）間歇性性下降：：下降----穩(wěn)定----再下降----再穩(wěn)定巖溶多被被埋于地地下，規(guī)規(guī)模不大大，但具具成層性性，洞穴穴中有松松散物充充填。從層狀洞洞穴的分分布情況況及充填填物的性性質(zhì)，可可查明巖巖溶發(fā)育育特點(diǎn)及及形成的的相對(duì)年年代懸托河：：處于地地殼上升升運(yùn)動(dòng)的的碳酸鹽鹽巖山區(qū)區(qū)，有時(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)河河谷中的的地下水水位低于于河水位位，甚至至地下水水在河床床一下數(shù)數(shù)十米甚甚至數(shù)百百米，這這種河流流叫做懸懸托河。。懸托河存存在的三三個(gè)條件件：（1）具有深厚厚的碳酸酸鹽巖；；（2）地下水水向排泄泄區(qū)運(yùn)動(dòng)動(dòng)過(guò)程中中徑流通通暢；（3）地下水水排泄基基準(zhǔn)面不不斷下降降。第四節(jié)巖巖溶區(qū)區(qū)水庫(kù)滲滲漏問(wèn)題題在巖溶地地區(qū)修建建儲(chǔ)水輸輸水等建建筑物如如水庫(kù)，，水體可可能沿其其巖溶通通道向周周遍產(chǎn)生生滲漏，，有時(shí)會(huì)會(huì)嚴(yán)重影影響工程程的正常常使用。。巖溶滲滲漏問(wèn)題題是水利利水電等等工程中中的主要要工程地地質(zhì)問(wèn)題題之一。。這里以以水庫(kù)滲滲漏為例例介紹滲滲漏的一一些基本本問(wèn)題。。一、滲漏漏的形式式1.按滲漏通通道分類類裂隙分散散滲漏管管道集集中滲漏漏3.按滲漏部部位分類類繞壩滲漏漏：壩區(qū)區(qū)臨谷滲漏漏：庫(kù)區(qū)區(qū)2.按庫(kù)水漏漏失的特特點(diǎn)分類類暫時(shí)性滲滲漏：飽飽和包氣氣帶的洞洞、隙消消耗的水水量一旦旦飽和，，滲漏停停止。永久性滲滲漏：庫(kù)庫(kù)水不斷斷地通過(guò)過(guò)巖溶通通道向下下伏河谷谷、鄰谷谷、低地地等處流流失。二、影響響水庫(kù)滲滲漏的因因素預(yù)測(cè)水庫(kù)庫(kù)是否產(chǎn)產(chǎn)生滲漏漏及其嚴(yán)嚴(yán)重程度度時(shí)，應(yīng)應(yīng)該抓住住兩個(gè)關(guān)關(guān)鍵：（1）滲漏漏通道，，即通道道的類型型、規(guī)模模、位置置、延伸伸方向及及連通性性；（2）水文文地質(zhì)條條件，即即擬建水水庫(kù)的河河流和庫(kù)庫(kù)水位與與地下水水位的關(guān)關(guān)系。1.巖溶的影影響巖溶的發(fā)發(fā)育程度度決定滲滲漏通道道大小，，而且又又是影響響其連通通性的重重要因素素。一個(gè)地區(qū)區(qū)的巖溶溶在平面面分布上上具有分分帶性規(guī)規(guī)律，即即巖溶具具有不均均勻規(guī)律律，這種種現(xiàn)象受受控于地地層巖性性、地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造、、地形地地貌和水水文地質(zhì)質(zhì)條件等等綜合因因素，一一般來(lái)說(shuō)說(shuō)，質(zhì)純純易容的的灰?guī)r區(qū)區(qū)、褶皺皺核部、、斷層和和裂隙密密集帶、、可溶巖巖鹽與非非可溶巖巖鹽接觸觸帶和碳碳酸鹽巖巖硫化礦礦床的演演化帶等等位置和和分布處處，就可可能巖溶溶發(fā)育較較其他地地帶更為為強(qiáng)烈。。山區(qū)巖溶溶在剖面面上具成成層性，，即不同同高程上上有多層層水平溶溶洞分布布，各層層溶洞間間有溶隙隙或規(guī)模模不大的的垂直洞洞穴所溝溝通。2.地質(zhì)構(gòu)造造的影響響（1）褶褶皺a.縱谷：與與河流所所處褶皺皺的部位位有關(guān)b.橫谷：修修水庫(kù)不不利，但但充分利利用隔水水層，可可能防止止壩區(qū)滲滲漏?？v向谷，，向斜，，隔水層層起到封封閉作用用，庫(kù)水水不會(huì)向向鄰巖滲滲漏橫向谷，，巖層褶褶皺，不不利于庫(kù)庫(kù)區(qū)防滲滲，對(duì)于于壩址充充分利用用隔水層層可有效效隔滲。?？v向谷，，背斜，，地層產(chǎn)產(chǎn)狀較緩緩，庫(kù)水水沿巖溶溶通道向向鄰巖滲滲漏?？v向谷，，背斜，，地層產(chǎn)產(chǎn)狀較陡陡，庫(kù)水水不會(huì)由由巖溶通通道向鄰鄰巖滲漏漏?；?guī)r灰?guī)r隔水層隔水層灰?guī)r隔水層隔水層巖溶灰?guī)r斷層錯(cuò)動(dòng)動(dòng)，破壞壞了良好好的隔水水邊界，，形成間鄰鄰谷滲漏漏通道。。河間地塊塊存在諸諸如侵入入巖體某某相對(duì)隔隔水層，，起到較較好的隔隔水作用用。斷層錯(cuò)動(dòng)，非非巖溶地層搭搭接形成良好隔水水邊界。巖溶層巖溶層非巖溶化地層★斷層：既可有利于滲滲漏，又可不不利于滲漏★巖體侵入：相對(duì)隔水層的的分布位置可將河谷分為為補(bǔ)給型、排排泄型、懸托托型三種類型型。3.河谷區(qū)水文地地質(zhì)特征庫(kù)水位與兩岸岸地下水位相相對(duì)高程關(guān)系系，直接關(guān)乎乎庫(kù)水能否向向鄰谷滲漏，，兩者關(guān)系可可概括為如下下圖各種情況況:1—建庫(kù)前地下水水位2—建庫(kù)后地下水水位圖a、b、c、d、e為補(bǔ)給型河谷谷。建庫(kù)前地地下水補(bǔ)給河河水。a、b、d三種情況下，，建庫(kù)前地下下水位仍高于于庫(kù)水位，不不產(chǎn)生滲漏；；c、e建庫(kù)前，庫(kù)水水位高于地下下水位，產(chǎn)生生滲漏。圖g、f屬于排泄型，，建庫(kù)前河水水補(bǔ)給地下水水，建庫(kù)后肯肯定滲漏。圖h是懸托型，天天然地下水位位位于谷底以以下，建庫(kù)后后肯定滲漏。。三、巖溶滲漏漏的防治措施施歸納起來(lái)有兩兩方面措施：：一是降低巖巖體透水性；；二是封堵滲滲漏通道。常常用灌、鋪、、堵、截等措措施。1.灌漿：通過(guò)鉆鉆孔向巖體灌灌注水泥、瀝瀝青、粘土等等漿液，充填填裂隙、洞穴穴，降低巖體體的透水性，，形成防滲墻墻，達(dá)到防滲滲目的。2.鋪蓋：在地表表水（如庫(kù)水水）入滲地層層（如壩上伏伏）鋪設(shè)一定定高度的粘土土等隔水層，，阻止水體向向地下入滲。。3.堵截：用塊石石、混凝土等等材料對(duì)規(guī)模模較大的滲漏漏通道進(jìn)行填填塞封堵，截截?cái)嗨鳌?.截滲：在地下下巖溶管道的的集中漏水處處，用混凝土土或漿砌石等等筑成截水墻墻，以截?cái)嗟氐叵滤郊兄袧B流通道。。5.疏導(dǎo)：由于巖巖溶洞體循環(huán)環(huán)于水位變動(dòng)動(dòng)與無(wú)水飽氣氣等復(fù)雜狀態(tài)態(tài)，有時(shí)封堵堵不當(dāng)，在洪洪水期水位突突然上升情況況下，形成較較高的水氣壓壓力，或下水水位下降形成成負(fù)壓，即可可能對(duì)堵體及及洞體產(chǎn)生破破壞作用，形形成塌陷等，，從而加劇滲滲漏作用。對(duì)對(duì)此，常常還還可以采取疏疏導(dǎo)措施。自動(dòng)啟閉閘防防滲鋪蓋煙囪式調(diào)壓井井臥管式調(diào)壓井井第五節(jié)巖巖溶地基穩(wěn)定定性問(wèn)題在巖溶地基上上進(jìn)行建設(shè)時(shí)時(shí)，由于荷載載等原因，產(chǎn)產(chǎn)生地基塌陷陷破壞，或失失穩(wěn)，這便是是巖溶地質(zhì)穩(wěn)穩(wěn)定性問(wèn)題。。一、變形破壞壞的主要形式式1.地表塌陷：：地基受力層層范圍內(nèi)，存存在較大的空空洞（如溶洞洞）。在自然然條件下或建建筑荷載作用用下，產(chǎn)生洞洞體坍塌，引引發(fā)地面塌陷陷而導(dǎo)致建筑筑物破壞。2.地基承載力不不足：覆蓋蓋巖溶區(qū)，因因覆蓋層強(qiáng)度度較低，不能能滿足建筑筑荷載要求而而出現(xiàn)破壞。。3.地基不均勻沉沉降：在覆蓋蓋型巖溶去，，下伏石芽、、溶溝、落水水洞、漏斗等等造成基巖頂頂面起伏較大大，當(dāng)其上部部有性質(zhì)不同同，厚度不等等的細(xì)粒土分分布時(shí)，產(chǎn)生生不均勻沉降降。4.地基滑動(dòng)：較較大的溶溝、、溶洞等形成成臨空面，向向臨空面產(chǎn)生生的滑動(dòng)現(xiàn)現(xiàn)象。二、地基塌陷陷的成因形成塌陷的原原因很多。如如潛蝕、真空空吸蝕、振動(dòng)動(dòng)、土體軟化化、建筑荷載載。目前認(rèn)識(shí)識(shí)尚不一致。。因當(dāng)?shù)貤l件件不同，產(chǎn)生生塌陷的原因因而不同，也也可能是以一一種原因?yàn)橹髦鲗?dǎo)，多種因因素綜合作用用的結(jié)果。1、潛蝕作用潛蝕論是1898年俄國(guó)學(xué)者巴巴浦洛夫提出出的，在國(guó)內(nèi)內(nèi)外地質(zhì)界長(zhǎng)長(zhǎng)期被接受并并加以應(yīng)用。。在覆蓋型巖溶溶區(qū)，下伏存存在溶蝕空洞洞，地下水經(jīng)經(jīng)覆蓋層向空空洞滲流(或地下水位下下降時(shí)，水力力梯度增大)。在一定的水水壓力作用下下，地下水對(duì)對(duì)土體或空隙隙中的充填物物進(jìn)行沖蝕、、掏空。從而而在洞體頂板板處的土體開開始形成土洞洞,隨著土洞的不不斷擴(kuò)大，最最終引發(fā)動(dòng)洞洞頂塌落。當(dāng)當(dāng)土層較厚或或有一定深度度時(shí)，可以形形成塌落拱而而維持上伏土土層的整體穩(wěn)穩(wěn)定。當(dāng)土堆堆較薄時(shí)，土土洞不能形成成平衡。地表塌陷過(guò)程程示意圖2.真空吸蝕效應(yīng)應(yīng)真空吸蝕論是是我國(guó)徐衛(wèi)國(guó)國(guó)等于1979年提出的，國(guó)國(guó)內(nèi)也普遍接接受這一論點(diǎn)點(diǎn)。巖溶網(wǎng)絡(luò)的封封閉空腔（溶溶洞或土洞））中，當(dāng)?shù)叵孪滤淮蠓榷认陆档娇涨磺簧w層底面下下時(shí)，地下水水由承壓轉(zhuǎn)為為無(wú)壓,空腔上部便形形成低氣壓狀狀態(tài)的真空，，產(chǎn)生抽吸力力,吸蝕頂板的土土顆粒.同時(shí)內(nèi)外壓作作用，覆蓋層層表面出現(xiàn)一一種“沖壓””作用，從而而加速土體破破壞。三、巖溶塌陷陷的分布特征征主要分布巖溶溶洞穴發(fā)育強(qiáng)強(qiáng)烈，地下水水動(dòng)態(tài)變化很很大、上部覆覆蓋厚度較小小且性質(zhì)較松松軟的地區(qū)。。覆蓋層厚度較較小的地區(qū)；；巖溶發(fā)育強(qiáng)烈烈的地區(qū)；在抽排地下水水的降落漏斗斗中心附近；；地表塌陷常沿沿地下水的主主要徑流方向向；在接近地下水水的排泄區(qū)，，因地下水位位受河；水位位變化的影響響頻繁而強(qiáng)烈烈；地形低洼及河河谷兩岸平緩緩處易于塌陷陷。三、塌陷地基基穩(wěn)定性評(píng)