岩溶的工程地质问题
岩溶地区,地下存在大量的空洞,所以进行水库修建要防 止渗透,在开凿隧道和建设矿井时要注意涌水、排水问题; 在建设铁路、桥梁和厂房时要注意地基的塌陷问题。
我国南方地区化学作用 为主,地貌景观以石芽、 峰丛、峰林,大峡谷, 溶洞等为特色。。
云台山位于河南省修武县
我国北方地区气温低, 溶蚀速度要慢很多, 水不是参与作用的主 要原因,而是以断裂、 崩塌等物理因素为主 的破坏。
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。
2.道路工程——路基、站场、桥梁地基稳定性
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。
3.地下工程——涌水、突水、岩溶冒落
(3)岩石的透水性
只有当岩石具有透水性时,含CO2的水才能在岩 石中流动,与岩石发生充分作用,进行溶蚀而不 易饱和。岩石的透水性主要取决于岩石的孔隙度 和裂隙度,后者比前者更为重要。
一.喀斯特发育的基本条件
➢可溶性岩石(岩石的可溶性) ➢岩石的透水性 ➢水的溶解能力(水的溶蚀性) ➢水的运动状态(水的流动性)
(1)可溶性岩石(岩石的可溶性)
可溶性岩石的存在是岩溶形成的物质基础。
➢卤化物类岩石 食盐、钾盐、镁盐等
➢硫酸盐类岩石 石膏、芒硝等
➢碳酸盐类岩石 石灰岩、白云岩、大理岩等
(2)水的溶解能力(水的溶蚀性) 水的溶蚀性是岩溶发育的必要条件 水对碳酸盐岩的化学溶蚀过程
CO2(溶解)+H2O +CaCO3
Ca+2 +CO3-2 +H+1+ HCO3-1
CO2(空气)
Ca+2+ 2HCO3-1
由上式可以看出,水中CO2含量越高,H+1也越多。由 于H+1是非常活跃的离子,当和石灰岩作用时,H+1就 会与CaCO3中的CO2—结合成HCO3-1 ,分离出Ca+2, 从而使CaCO3溶解于水。上述反应是可逆的,正反应 速度取决于CO2的浓度。
天坑在国内外均有发现。我国重庆开隆县、奉节县,四川兴文 县,广西乐业县、巴马县等地都先后发现了天坑,当地人分别 称其为“石围”、“石院”、”岩湾”、“漩坑”、“龙缸” 等,国外说法也不一样,一般称为Great doline(大漏斗)。我国 有关专家认为称其为“天坑”最确切,故取名为“岩溶天坑” , 简称“天坑”。
水文地质条件复杂化;透水性增大,流态及不均匀 性增大等。
自下向上生长的是石笋,从上往下生 长的是石钟乳。石笋和石钟乳是怎样 形成的?
洞内奇观——石钟乳
溶洞都分布在石灰岩组成的山地中, 石灰岩的主要成分是碳酸钙,当遇到 溶有二氧化碳的水时,会反应生成溶 解性较大的碳酸氢钙;溶有碳酸氢钙 的水遇热或当压强突然变小时,溶解 在水里的碳酸氢钙就会分解,重新生 成碳酸钙沉积下来,同时放出二氧化 碳。
4.工民建——地基稳定性、塌陷问题
如武汉地区: 自1977年至今,武汉地区先后发生6次岩溶地面塌陷:
1977年,汉阳中南轧钢常堆料场塌陷; 1988年,武昌陆家街塌陷和阮家巷塌陷; 1999年,毛坦村小学塌陷; 2000年2月,武昌司法学校塌陷; 2000年4月,青菱乡烽火村塌陷。
”)地区地下河运行形成大 面积塌陷造成的,它与常说的“岩溶漏斗”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,深度百米至数 百米以上,犹如一个巨大无比的“桶”。这个“桶”,口径从 近百米至数百米不等,容积从10万立方米至1亿立方米以上。天 坑形状奇特,地处僻壤,坑上坑下林木葱郁,如果能进入“桶” 底,更觉神奇。
渗流水中碳酸钙沿溶洞壁或倾斜的洞 顶向下沉淀成层状堆积而成,因形如 布幔而得名,又称石帘、石帷幕。
石幔
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形态类别。
三、岩溶工程地质研究的意义
一方面,岩溶地区形成优美的自然风景。充分利用岩 溶洞穴作为地下工程等。
另一方面,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设常常会遇到一些特殊的工程地质问 题。主要有:岩溶渗漏,引发地区塌陷,造成坑道涌水、 突水、滑落。
1.水利水电工程——渗漏、溃坝、诱发地震
二、我国岩溶分布特征
世界大陆75%为沉积岩,15%为碳酸盐岩,约4000万Km2 为可溶岩。
岩溶在我国分布广泛,我国碳酸盐分布面积334万Km2 ,约 占国土面积的36%。
广西的桂林、云南的石林,这些奇观都发育在碳酸盐岩地 区;广西碳酸盐岩出露的面积占全区面积的60%,贵州和云 南东部碳酸盐岩分布的面积占该地的总面积50%以上,整个 西南地区石灰岩地区联成一片,面积共550000km 2,占全国 的13.2%。
岩溶的工程地质问题 主要内容
第一节 概述 第二节 岩溶发育的基本条件和规律 第三节 岩溶区水库渗漏问题 第四节 岩溶地基稳定性问题
石林
坡立谷
溶洞
溶洞
坡立谷 孤峰
漓江胜景——九马图
峰丛
漓江胜景——螺蛳峰
峰丛
阳朔胜景——月亮洞
石钟乳
暗河
第一节 概述
一、定义
岩溶(karst,因南斯拉夫西北部喀斯特高原最典型,故 名 ):水(包括地表水和地下水)对可溶性岩石进行的以 溶蚀作用为主的改造和破坏地质作用以及由此产生的地貌 及水文地质现象的总称。
岩溶作用: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-物理相结合的综合 作用。
可溶性岩石包括碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物等。
岩溶现象:
1、形成独特的地貌 大的地貌形态:峰丛;峰林;孤峰;溶蚀平原;干谷
地表形态 石林、石笋、峰林、孤峰。 溶沟、落水洞、漏斗。
地下形态:溶洞、溶隙、暗河。 2、形成独特的水文地质现象: