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1、巖溶及巖溶水學(xué)習要求1、巖溶的形成條件和影響因素2、巖溶地貌類型3、對工程影響及處理措施巖溶作用基本概念與研究意義凡是以地下水為主，地表水為輔，以化學(xué)過程（溶解與沉淀）為主，機械過程（流水侵蝕和沖積、重力崩塌和堆積）為輔的對可溶性巖石的破壞和改造作用都叫巖溶作用。這種作用改造成的地表形態(tài)和地下形態(tài)就叫巖溶地貌。巖溶作用及其新產(chǎn)生的水文現(xiàn)象和地貌現(xiàn)象統(tǒng)稱巖溶。又稱喀斯特(Karst)。19世紀末，南斯拉夫?qū)W者J.Cvijic研究了南斯拉夫喀斯特高原的這種地貌，故得名。可溶性巖石在世界上分布很廣，占全球面積的10.2％。在我國裸露的
2、可溶性巖(碳酸鹽類)面積為90.7萬／km2，占全國面積的9.4％，主要分布于廣西、云南及貴州等地，是世界上喀斯特地貌最發(fā)育的地區(qū)之一，如桂林山水和路南石林皆著名于世。在巖溶地區(qū)，由于存在大量的地下空洞，進行水庫修建是要注意防止?jié)B漏問題，在開挖隧道和建設(shè)礦井時要注意涌水排水問題，在建筑鐵路、橋梁和廠房時要注意地基的塌陷問題?？λ固氐孛矌r溶發(fā)育的基本條件和影響因素巖溶發(fā)育的基本條件：①可溶巖層的存在②可溶巖層必須是透水的③具有侵蝕能力的水④水是流動性的影響巖溶發(fā)育的因素：①氣候②地層的組合、厚度及產(chǎn)狀的影響③構(gòu)造的影響巖石的可溶性
3、可溶性巖層時發(fā)生溶蝕作用的必要前提，它必須具有一定的透水性，使水能進入巖層內(nèi)部進行溶蝕巖石的可溶性按巖性成分可分為三類①易溶的鹵素鹽類，如巖鹽②中等溶度的硫酸鹽類，如石膏和硬石膏③難溶的碳酸鹽類，如石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r巖石的透水性巖溶要發(fā)展，巖石必須具有透水性。一般在斷層破碎帶、裂隙密集帶和褶皺軸部附近，因為巖石裂隙發(fā)育且連通性好，有利于地下水的運動，從而促進了巖溶的發(fā)育，并且往往沿此方向發(fā)育著溶洞、地下河等。另外，地表附近嗎，由于風化裂隙增多，所以巖溶一般比較發(fā)育?！严栋l(fā)育（初始裂隙）→巖溶系統(tǒng)——斷層發(fā)育決定了溶洞的形
4、成水的溶蝕性水對碳酸鹽類巖石的溶解能力，主要取決于水中侵蝕性CO2的含量。水中侵蝕性CO2的含量越多，水的溶蝕能力也越強。其化學(xué)方程式：CaCO2+H2O+CO2==Ca2++2HCO3-該反應(yīng)是可逆的反應(yīng)，當空氣中的CO2減少，或者水中游離CO2減少時，化合的CO2就要向相反的方向轉(zhuǎn)化，使水中碳酸含量減少，這時CaCO3就要發(fā)生沉淀作用。水的流動性地下水的循環(huán)交替式巖溶發(fā)育的充分必要條件水的流動性反映了水在可溶巖層中的交替程度。只有水循環(huán)交替條件好，水的流動速度快，才能將溶解物質(zhì)帶走，同時又促使含有大量CO2的水源源不斷地得到
5、補充，則巖溶發(fā)育速度就快。反之，巖溶發(fā)育就慢，甚至處于停滯狀態(tài)。巖溶的發(fā)育和分布規(guī)律：1水平方向2垂直方向：①垂直循環(huán)帶②水平循環(huán)帶③過渡循環(huán)帶④深部循環(huán)帶Ⅰ-垂直循環(huán)帶；Ⅱ-過渡循環(huán)帶； Ⅲ-水平循環(huán)帶；Ⅳ-深部循環(huán)帶巖溶水存與運移于可溶巖的空隙、裂隙以及溶洞中的地下水叫巖溶水。巖溶含水介質(zhì)是多級次的空隙系統(tǒng)。一般情況下，包含下列尺寸不等的空隙：①巖溶管道，通常直徑數(shù)十厘米到數(shù)米，其中還包括體積十分巨大的溶洞；②各級構(gòu)造裂隙；③成巖過程中形成的各種原生孔隙與裂隙；充填溶洞的松散沉積物。巖溶地貌根據(jù)它們出露的情況分為地表巖溶地貌
6、、地下巖溶地貌以及它們的組合地貌。1地表巖溶地貌：石芽與溶溝；漏斗；豎井；落水洞；溶蝕洼地；坡立谷；干谷和盲谷2地下巖溶地貌：溶洞；地下河3落水洞、豎井、地下通道組合；河谷和暗河組合；塌陷與地下通道組合；溶洞與地下通道組合；溶洞與階地組合；分水嶺風口與溶洞組合巖溶地貌巖溶區(qū)的主要工程問題由于巖溶的發(fā)育致使建筑物和地基的工程地質(zhì)條件大為惡化，因此在巖溶地區(qū)修建各類工程建筑物時必須對巖溶進行工程地質(zhì)研究，以預(yù)測和解決因巖溶而引起的各種工程地質(zhì)問題。歸結(jié)起來，巖溶區(qū)的工程地質(zhì)問題主要有兩類。1地基穩(wěn)定性及塌陷問題2滲漏和突水問題溶洞地
7、基溶洞地基的穩(wěn)定性取決于溶洞的規(guī)模、埋深及充填情況。當溶洞的規(guī)模大、埋深淺、溶洞頂板承受不了建筑物的荷載時，就會使溶洞頂板坍塌、地基失穩(wěn)。當建筑物地基直接遇到溶洞時，可視溶洞的規(guī)模及充填物情況，進行適當處理。規(guī)模小，可采用清除或堵塞，或蓋板跨越；規(guī)模大，則不宜作為建筑物的地基。為了確保溶洞地基的穩(wěn)定性，必須根據(jù)溶洞的規(guī)模、溶洞頂板巖層的性質(zhì)確定洞穴離地面的安全深度，即溶洞頂板的安全厚度。當溶洞埋深大于安全厚度時，地基是穩(wěn)定的；否則地基不穩(wěn)定，必須進行處理。實踐中，對溶洞頂板安全厚度的確定常采用以下方法a.對洞頂完整的溶洞，頂板安
8、全厚度采用厚跨比法確定。認為當溶洞頂板厚度h與建筑物跨過溶洞的長度L之比h/L>0.5時，溶洞頂板安全。b.對頂板不完整、洞頂坍塌的溶洞，頂板安全厚度洞頂板坍塌堵塞計算法。所需塌落高度(H)按下式計算：H=H0/(K-1)式中H0——洞體最大高度（m）；K——巖
