第十二章 岩溶水综述
水文地质学课件 12岩溶水
12.0 概述12.1 岩溶发育机理12.2 影响岩溶发育的因素12.3 岩溶水系统的演变12.4 岩溶水的特征12.5 我国南北方岩溶水的差异12.0 概述12.0.1 岩溶与岩溶水【定义】地下水和地表水对可溶性岩石进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及重力崩坍，在地下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独特的地貌现象以及特殊的水文现象，上述作用及由此产生的各种现象称为“岩溶”。
赋存并运移于岩溶化岩层中的水称为“岩溶水”。
介质的可溶性以及水对介质的差异性溶蚀；岩溶水在流动过程中不断改造着自己的赋存与运动的环境，从而改造着自身的补给、径流、排泄与动态特征。
岩溶水系统是一个能够通过水与介质相互作用不断自我演化的动力系统。
（动态系统）演化初期：岩溶水系统往往与裂隙水系统没有很大的不同演化后期：岩溶水系统，管道系统发育，大范围内的水汇成一个完整的地下河系，某种程度上带有地表水的特征：空间分布极不均一，时间上变化强烈，流动迅速，排泄集中。
水量丰富的岩溶含水系统是理想的供水水源。
岩溶区的奇峰异洞与大泉是宝贵的旅游资源。
但是……12.1 岩溶发育机理溶滤作用的强度回忆1）矿物盐类的溶解度；2）岩土的空隙特征；3）水的溶蚀能力；4）水中气体成分的含量；5）水的流动状况。
12.1 岩溶发育机理岩溶发育的基本条件：1）具有可溶性岩石； 2）可溶岩必须是透水的；3）具有溶蚀能力的水；4）具有良好的水循环交替条件，即具有良好的地下水补给、径流、排泄条件。
最活跃最积极的条件是地下水的循环交替条件，它受控于气候、地形地貌、地质结构、地表非可溶岩覆盖及植被发育条件等。
12.1.1 碳酸岩盐的溶蚀过程1）与水接触的石灰岩，在偶极水分子作用下发生溶解：-++⇔2323CO Ca CaCO 2）水中存在由碳酸、有机酸、无机酸等酸类所解离的H +，与CO 32－结合成HCO 3－，使①右边的CO 32－不断减少而破坏平衡，进而促进CaCO 3的再度溶解。
第十二章 岩溶水
第十二章 岩溶水岩溶（喀斯特）— 可溶岩在水的溶解、冲蚀、崩塌、搬运作用下，在地下形成大小、形状不等的溶蚀裂隙、溶洞、溶穴，在地表形成各种独特地貌的现象。
岩溶发生在地表称为地表岩溶；发生在地下的称为地下岩溶。
岩溶水——赋存并运移在岩溶化岩层中的水。
都可被水溶解，故统称为可溶岩。
其中碳酸盐岩分布最广，约占全国总面积的13%，所以它是岩溶研究的主要对象。
故我们仅讨论灰岩、白云岩的岩溶水的情况。
一、岩溶发育的基本条件与影响因素* * *（一）岩溶发育的基本条件１、可溶的岩石：（基础） 可溶岩是岩溶发育的物质基础。
没有可溶岩，岩溶则不会发生。
碳酸盐岩的成分和结构都控制着岩溶发育。
实验表明，纯方解石的溶解速度是白云岩a. 可溶的岩石； b. 岩石是透水的；c. 水是富含CO 2的；d. 水是流动的 四者缺一不可自然界的 卤化物岩石（岩盐、钾盐、镁盐）硫酸盐岩（石膏CaSO 4）碳酸盐岩（CaCO 3、MgCO 3）灰岩、白云岩的两倍。
所以纯灰岩的岩溶最为发育；白云岩次之；泥质和硅质碳酸岩更次。
其中泥质、硅质本身就不可溶，被带入水中的泥质成分既可附着在岩石孔隙表面，阻塞水的通道，又可限制水与岩石接触而发生反应。
大部分碳酸盐岩属浅海沉积，其沉积模式和岩石结构与碎屑岩相似。
其碎屑颗粒间孔隙的存在，为水的溶解作用提供了前提。
那些致密完整的碳酸岩，孔隙很小，溶解就困难了。
２、岩石透水性（基本条件）总的说来，碳酸盐岩从成分上说是可溶的，但如果岩石完整，结构致密，其中只有微小孔隙且连通性不好，水仍不能进入其间进行有效的溶蚀作用。
只有当可溶岩在地质营力作用下产生了相当多的裂隙，地下水才能进入其间，岩溶现象才会有效地发生。
所以岩石的透水性是溶解作用的必要条件之一。
３、水的侵蚀性（必要条件之一）进入到裂隙中去的水还必须具有一定的侵蚀能力。
因为纯水对CaCO3的溶解能力很低。
即：CaCO3+H2O Ca2++HCO3ˉ+OH ˉ①在25°C时，CaCO3在纯水中的溶解度很低，仅14.2mg/l。
第十二章 岩溶水
在裂隙不发育的条件下孔隙对岩溶发育起控制作用， 多形成岩溶中等发育、比较均一的岩溶含水层。
2
然而，由于岩溶水的奇特又常常使人无可奈何，出 现一些消极作用，如： 我国华北地区大多数煤层矿区，下伏为灰岩承 压含水层，承压水头之高，带来了开采的巨大风险。 云南、广西、贵州省岩溶山区，岩溶水位极低， 山区缺水严重，阻碍当地经济发展，生活贫困现象 严重。
岩溶地区的库水渗漏、地下施工、燧道施工等 困难重重，突水处理很难。
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图12—1 不同构造开启程度岩溶含水系统中岩溶发育条件
1—非可溶岩隔水层；2—石灰岩；3—导水断层；4—不导水断层；
5—潜水面；6—地下水流线；7—泉
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（2）可溶岩与非可溶岩地层组合
在可溶岩与下伏隔水层的接触面上往往会发育成层 的溶洞，这是由于水流下方受阻，流线密集于接触界 面上所致（图12—3）。
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②初期为区域地下水流动系统的水流循环加速，最终发 育为完整的地下河系。
③统一的地下水河系，通常分布在整个碳酸岩盐地区， 范围大、排泄集中，系统内岩溶形态齐全，即：垂直 落水洞，漏斗，过路溶洞（无水），常年有水地下河 道（参见插图12-3）。
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插图12-3 介质改造结果——典型岩溶水系统结构概化图
两种非饱和溶液混合或其它离子(SO42- 、C1- 、Na＋等) 的加入都可增加水的侵蚀性。易溶盐离子降低Ca2＋、 CO32-离子的活度，使原饱和溶液再具有侵蚀性。 16
岩溶水
发育条件之四
h n 其作用：不断更替补充具侵蚀性的水；将溶解与侵蚀 w o r u o n i s i 的物质带走----留下空洞（岩溶） e r u t u f r u O
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1.岩溶发育基本条件和影响因素
影响因素
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桂林溶岩
myliu86@
1.岩溶发育基本条件和影响因素
发育条件
岩溶是水与可溶性岩石相互作用的产物，岩溶化过程是水 作为营力对可溶岩层的改造过程。因此，岩溶发育必不可少的 两个基本条件是：岩层具有可溶性及地下水具有侵蚀能力。考 ！ s d 虑到其相互作用，又将两者一分为二，故基本条件有四个。即： an
可溶岩的界面上，可溶岩中岩溶格外发育。
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2. 岩溶水系统的演变
地下水流对介质的改造
由于裂隙通道规模上的差别引起水流分配的不均匀性，而水流的不均匀性 又造成裂隙溶蚀扩展上的差别，由此便形成了一个岩溶演化的正反馈过程：
不均匀介质
不均匀水流
r u 更不均匀的水流 O
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卤化物岩(岩盐、钾盐、镁盐) our
in s i e r 硫酸盐岩(石膏等) u t u f r u O 分布不广，岩体较小
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碳酸盐岩(石灰岩、白云岩、大理岩等) 分布广、岩体大，有普遍意义
作为溶解对象，不同成分和结构的岩石溶解的难易程度不同。
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2015年4月 成都理工大学
主要内容
！ s • 1.岩溶发育基本条件和影响因素 d an r u o • 2.岩溶水系统的演变 in s i e r u t u f r u • 3.岩溶水的特征 O h n ow
岩溶及岩溶水 PPT
喀 斯 特 地 貌
岩溶发育的基本条件和影响因素
岩溶发育的基本条件： ①可溶岩层的存在
②可溶岩层必须是透水的 ③ 具有侵蚀能力的水 ④ 水是流动性的
影响岩溶发育的因素： ①气候 ②地层的组合、厚度及产状的影响 ③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 水含中量侵越蚀多性，水CO的2的溶含蚀量能。力水也中越侵强蚀。性其C化O学2的方 程式：CaCO2+H2O+CO2==Ca2++2HCO3-
渗漏和突水问题
❖ 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。
❖ 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。
❖ 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(碳酸盐类)面 积为90.7万／km2，占全国面积的9.4％，主 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 南石林皆著名于世。
❖ 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 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。
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：
岩溶水的概念
岩溶水的概念岩溶水是指在岩层中流动、穿透和溶蚀的水，也称为溶蚀水。
岩溶水对地表和地下岩石的溶蚀作用十分重要，是形成溶洞、地下河流、地下水系等岩溶地貌和地下水资源的重要因素之一。
岩溶水的形成是由于地下水与溶蚀性的岩层接触并溶解而产生的。
溶解作用是岩溶水的基本特征之一，它指的是溶质溶于溶剂形成溶液的过程。
在岩溶水中，主要的溶解作用是碳酸盐岩中的碳酸钙溶解，导致溶洞和其他岩溶地貌的形成。
一个岩溶水系统通常由三个主要组成部分组成：供水区、传递区和排水区。
供水区指的是源头区域，也就是岩溶水的来源，一般是地表水、降水或者田地中的水体。
传递区是指岩溶水在岩石中穿透和传输的部分，可以是地表或地下的空隙和裂缝、地下河流或者水下洞穴。
排水区是指岩溶水通过地下河流或者渗透进入地下水系统的部分。
岩溶水对地表和地下的岩石有着很强的溶蚀能力。
碳酸盐岩由于其含有可溶性的碳酸钙晶体，容易受到岩溶水的溶解作用。
溶解作用会加速岩石的侵蚀和溶解，形成各种形状的洞穴和通道。
随着时间的推移，这些洞穴和通道会逐渐扩大，形成复杂的地下洞穴系统。
世界上一些著名的岩溶地貌，如中国的桂林喀斯特地貌、美国的卡尔斯巴德洞穴、马来西亚的槟岛洞穴等，都是由岩溶水的溶蚀作用形成的。
此外，岩溶水还对地下水资源的形成和补给有着重要的影响。
岩溶山区通常有着丰富的地下水资源，这是因为岩溶水可以通过地下洞穴和裂缝快速地储存和传输水分。
这些地下水资源对于人类生活和农业生产是至关重要的。
总的来说，岩溶水是在岩层中流动、穿透和溶蚀的水。
岩溶水通过溶解作用形成各种形状的洞穴和通道，造成了岩溶地貌的形成。
此外，岩溶水还对地下水资源的形成和补给起着重要的作用。
深入研究岩溶水的形成和作用机制，对于认识地貌演化和水资源管理具有重要的意义。
水文地质学基础：12岩溶水
Fundamentals of Hydrogeoloy水文地质学基础本章内容第十一章岩溶水（Karst water）Company Logo 山水甲天下的桂林九马山烟雨漓江塔山象鼻山岩溶水的奇特又使人无可耐何——消积不利金沙江溪洛渡水电站库区岩溶洞穴12.1 岩溶发育的基本条件开放体系中的方解石溶解的基本物理化学模式12.1 岩溶发育的基本条件12.2 岩溶水系统的演变12.2.1 地下水流对介质的改造溶洞的扩张示意图12.2.1 地下水流对介质的改造12.2.2 岩溶水系统演变过程Company Logo甲河乙河甲河乙河A) 岩溶发育初期B)局部岩溶水系统发育阶段Company Logo乙河甲河乙河甲河乙河C) 岩溶水系统的袭夺D)统一地下河系的形成12.3 岩溶水的特征12.3.1 岩溶水的运动特征典型岩溶水系统结构概化图土壤层表层岩溶带岩溶沟谷地下河管道岩溶漏斗地表水系由表层岩溶带、浅部的岩溶管道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、岩溶裂缝和岩溶孔隙等多种岩溶空隙介质体组成的多重复合体系，具有高度的非均质性。
Company Logo岩溶介质中的地下水流动旱季情况下雨季情况下12.3.2 岩溶水的补给、排泄与动态12.3.2 岩溶水的补给、排泄与动态地苏地下河出口地苏地下河出口附近落水洞Company Logo 南方的岩溶地下河排泄成为地表水之源12.3.3 岩溶水的动态Company Logo云南喷水洞地下暗河流量动态曲线山西广胜寺岩溶泉流量动态曲线12.3.3 岩溶水的动态Company Logo 结构性缺水－性缺水地下水位埋深大，地表水基本漏失Company Logo 岩溶山区的分布的落水洞西南岩溶地区的石漠化远景Company Logo 为解决当地饮用水修建的水柜天旱季节时需要远徒跋涉运水Company Logo12.3.4 岩溶水系统的圈定实例——太原西山岩溶水系统边界剖面图平面图。
第十二章岩溶水
12.1 岩溶发育的基本条件与影响因素 12.2 岩溶水系统的演变（差异溶蚀与地下河系化） 12.3 岩溶发育与岩溶水的分带性 12.4 岩溶水的特征 12.5 我国南北方岩溶及岩溶水的差异
概述
1.岩溶：水对可溶岩石进行化学溶解，伴以冲蚀作用及重力崩坍，在地 下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独特的地貌现象以及特殊的 水文现象。也叫喀斯特。 岩溶可以划分为地表岩溶和地下岩溶。
注意：经过白云岩化后的岩石，孔隙度可以增大到百分之十几（由 于白云岩化使岩石体积变小）；在裂隙不发育的条件下孔隙对岩溶发 育起控制作用，多形成岩溶中等发育、比较均一的岩溶含水层。 2.岩石的透水性： 1）碳酸盐岩的透水性确定因素： a.碳酸盐岩形成时的原生孔隙：孔隙度小，孔隙细，连通不好，对透水 性的作用不大； b.成岩后形成的次生裂隙：包括风化裂隙和构造裂隙。尤其是后者对透 水性起决定性作用。 2）各类碳酸盐岩中构造裂隙发育及岩溶透水性特点： a.厚层质纯灰岩：构造裂隙发育很不均匀，比较稀疏、宽而长。各部分 的透水性差别大。有利于形成大型岩溶洞穴，岩溶发育极不均匀。 b.中薄层灰岩：构造裂隙往往发育密集、短小而均匀，连通性好的层面 裂隙尤其发育，有利于形成溶蚀比较均匀的岩溶含水层。但由于厚度 所限，且一般含杂质较多，因此，岩溶发育均匀而不强烈。 c. 泥质灰岩：具有比较强的塑性，形成的裂隙张开宽度比较小，延伸 性也比较差，不溶的泥质充填裂隙会阻碍水的循环流动，不利于岩溶 的发育。
2.岩溶水：赋存并运移于岩溶化岩层中的水称为岩溶水。
3.岩溶水作用：岩溶水在流动过程中不断扩展介质的空隙，改变其形状， 改造着自己的赋存与运动的环境，从而改造着自身的补给、径流、排 泄与动态特征。
4.岩溶水总体特点：
岩溶水简介
岩溶水简介摘要：岩溶水是指赋存于可溶性岩层中的溶蚀洞穴和裂隙中的地下水。
本文介绍了岩溶水的概念、分布特征、补、给、排条件，水化学特征。
关键词：岩溶水；分布特征；补给排特征；水化学特征一、溶性岩水的概念贮存于可溶性岩层中的溶蚀洞穴和裂隙中的水称岩溶水。
岩溶水就埋条件而言，可以是上层滯水，也可以是潜水或承压水。
岩溶上层滞水的形成与岩溶岩层中透水性极小的个别透镜体有关。
这些透镜体可以是不透水夹层，也可以是溶蚀残余物充填了裂隙和溶洞而成。
当岩溶岩层大面积出露地表时，贮存并运动于其中的岩溶水主要为潜水。
如我国云贵高原石灰岩区及广西的石灰岩低山丘陵区，广泛发育着岩溶潜水。
当岩溶岩层被不透水岩层覆盖，并被地下水充满后，便形成岩溶承压水。
我国北方奥陶纪石灰岩和南方石炭、二叠纪及三叠纪石灰岩中都埋藏有岩溶承压水。
二、岩溶水的分布特征岩溶含水层，是一种极不均匀的含水介质，因此，岩溶含水层的富水性无论在水平方向或垂直方向都变化很大。
有的地段可能无水，而有的地段则可形成水量极为丰富的岩溶地下水脉或岩溶地下暗河。
所谓岩溶地下水脉，就是岩溶发育比较强烈的、呈脉络状的富水条带。
如如水通过众多的裂隙和小溶洞汇流于巨大的岩溶通道之中，则成为岩溶地下河。
其流量可达每秒数立方米到数百立方米或更多，流动速度也较其他类型地下水为快，此类地下水也具有重要的开采價值。
我国北方的气候条件和地质条件与南方不同，北方的地下岩溶含水空间也有溶洞，但主要是大量分布的溶蚀裂隙，较少像南方那样发育完整的地下水通道系统。
岩溶地下水脉虽然没有地下水那样完整的洞穴通道系统，它与两侧岩溶发育程度较弱的岩层之间也没有明显的截然分界，是逐渐过渡的，但也有一些与地下水相似的特征。
例如，岩溶地下水脉是富水性较强的条形地带，也是地下水运动比较通畅的强径流带。
三、岩溶水的补、径、排排特征由于沿地下水脉地下水径流通畅，所以这里的水位比两侧的水位低，一般都形成相对的低水位带。
在横截面上地下水位呈槽谷形，地下水脉的下游直接或间接地通向地下水排泄口一一岩溶泉。
岩溶水
岩溶水：赋存于各种岩溶空隙中的地下水便是岩溶水。
它的独特性在于不断改造其赋存环境，通过溶蚀的分异作用，使含水空间及本身的赋存趋于不均一性，常造成岩溶区地表严重缺水，而深部地下水富集并趋于“地下河系化”的现象。
基本特点：水量丰富而不均一，在不均一之中又有相对均一的地段；含水系统中多重含水介质并存，既具有统一水位面的含水网络，又有相对孤立的管道流；既有向排泄区的运动，又有导水通道与蓄水网络之间的互相补排运动；水质水量动态受岩溶发育程度的控制，在强烈发育区，动态变化大，对大气降水或地表水的补给响应快；岩溶水既是赋存于溶孔、溶隙、溶洞中的水，又是改造其赋存环境的动力，不断促进含水空间的演化。
岩溶含水层的含水介质特征：碳酸盐岩地区并不一定都是岩溶含水层，在那些岩溶不发育，岩块致密，仍以原生孔隙为主的地区或地段，实际上是碳酸盐岩地区的“相对隔水层”。
岩溶水含水体中存在着溶蚀孔隙、微裂隙，层面等扩散流介质，溶蚀大裂隙含水介质和管道流介质。
岩溶水的运动特征岩溶含水体中多重含水介质并存，为四个并存：层流和紊流并存；在压流和无压流并存；统一水流与孤立水流并存；明流与伏流并存。
岩溶水的运动速度变化很大。
在溶孔、溶隙中，地下水缓慢地渗流，水流流态属于层流状态；而在溶洞、暗河等岩溶管道中，地下水流速大，处于紊流状态；在介于两者之间的大裂隙中则多显示过渡的混合流状态。
岩溶水的补给、排泄、和动态特征1、溶孔裂隙水（ 1）补给仍以缓慢地入渗补给为主，岩溶水量、水位等动态滞后于降雨。
（ 2）具有统一的地下水位面及较完整的降落漏斗，各个方向上渗透性及水力联系相似。
（ 3）地下径流以扩散流为主，排泄以大泉集中式排泄为主，动态相对稳定，年变幅小，不具备暴涨暴落的水文型动态，泉水流量和数年前降水有关。
（ 4）地下水动态常具有多年周期性变化。
（ 5）局部可以发育溶孔溶隙及小管道共同组成的强含水段。
2、管道流：在岩溶强烈发育地区，地下管道极其发育。
岩溶水
岩溶水目录编辑本段裸露型岩溶水岩溶化地层广泛出露地表，特点是以潜水为主。
其主要接受降水入渗补给，地下水循环交替快，常以泉河地下河形式排泄。
动态变化大、水化学成分简单、矿化度低。
覆盖型岩溶水岩溶含水层之上有松散岩层覆盖厚度不同，分为两个亚型。
浅覆盖亚型：上覆第四纪堆积物，厚度一般不超过30m。
其特点是：赋存潜水，但有承压现象；埋藏受基岩面几地貌控制；接受降水、地表水和浅部地下水补给。
有类似裸露型的径流、排泄及动态特征，但变化幅度小。
深覆盖亚型:第四纪覆盖层厚度大于30m。
其特点是：分布范围较大，赋存承压水或部分自流水。
补给来源管饭，径流条件复杂，天然排泄点少。
地下水动态对降水反应滞后，水化学成分稍复杂，但矿化度仍较低。
埋藏型岩溶水岩溶含水层被固结的岩层覆盖。
常以向斜、单斜等蓄水构造等形式出现。
其特点是：埋藏、径流主要受构造控制，赋存承压水或自流水。
补给主要来源于相邻的其他含水层，径流缓慢，极少见有天然排泄点，动态变化幅度小，水化学成分复杂。
编辑本段岩溶水的分布特征岩溶含水层的富水性总的来说是较强的，但是含水又极不均匀。
因岩溶水并不是均匀地遍及整个可溶岩的分布范围，二十埋藏于可溶岩的溶蚀裂隙、溶洞中，所以往往同一岩溶含水层在同一标高范围内，或者同一地段，甚至相距几米，富水性可相差数十倍至数百倍。
例如在广西拔良附近进行水文地质勘探时，在石灰岩和白云岩分布区利用人工开挖的方法，两个点上都找被盗了丰富的集中涌出的地下水。
一个点水位下降8m是出水量为15600m3/d；另一点水位下降5.2m出水量仍达2600m3/d。
两点相距1000m 左右。
而在两点之间打的7个钻孔，降深大于5m时出水量都不到40m3/d，富水性之差达60~360倍。
岩溶的发育具有向深部逐渐减弱的规律，使含水层的富水性相应也具有强弱的分带性。
昆明附近钻探结果说明，该地区石灰岩分布地段，深度不超过100m范围内地下水较丰富。
岩溶水在水力联系上也具有明显的各向异性。
12岩溶及岩溶渗漏的工程地质分析2012
12.5 岩溶渗漏分析
按渗漏途径通常将渗漏分为坝区渗漏和库区渗漏两部 分。前者包括坝基渗漏和绕坝渗漏。因为其范围限于较小 区域内，在坝区的详细勘察中，产生这种渗漏的条件是易 于查清的，预防这种渗漏的措施也都包括于枢纽主体工程 之中，通常采用的是防渗帷幕、截水墙、铺盖等。库区渗 漏包括向邻谷或向远排泄区的渗漏，或通过河湾或支谷向 下游渗漏。因为可能产生渗漏的范围很广，所以必须先在 广大范围内根据地质、地貌和水文地质条件预测渗漏可能 地段，然后在可能地段中进行专门研究。可能产生渗漏的 地段需具备以下条件，即：有透水岩层，地形地貌和地质 构造的配合有利于透水岩层将库水导向库外，不具地下水 分水岭或地下水分水岭低于水库正常高水位。
纯水中碳酸钙的溶解：
HCO3 OH CO32 H 2O
快
慢 2 2 CaCO3 Ca CO 3
H 2CO3 OH HCO3 H 2O
快
任何酸所解离出来的离子加入，都会减少反应方程右 侧离子的浓度而使反应继续不断向右方进行，亦即不断减 小CO3-离子和HCO3-离子的浓度，于是反应就必然不断向 右方进行，结果是碳酸钙的溶解度比纯水中的溶解度大为 增加。
岩溶最早是以其独特景观受到地貌工作者的重 视与研究；而其独特的溶洞体系则是洞穴学 (speleology)的探测和研究的主要对象；由于岩溶区 地表水系多转为伏流河，研究和追索地下水流通道 就成为岩溶水文地理学(karsthydrography)的研究内 容；近年来更多的水文学者重视岩溶水文学 (karsthydrology)的研究，以便掌握岩溶区地下水的 运动、水文动态、水均衡等方面的规律性。
岩溶地区也有其特有的工程地质问题。最突出的是 由于其地下溶洞、溶蚀缝隙发育，修建水工建筑物往往 会遇到强烈渗漏问题。岩溶区修建其它工程也有特有的 工程地质问题。例如作为厂房地基有埋藏深溶蚀槽和软 弱土层以及土层塌陷问题；作为重型结构物基础就有岩 石因溶洞化而承载能力不足的问题；开挖矿山坑道、隧 洞或地下厂房也有突然涌水、使隧道结构复杂化等问题。 岩溶洞穴的地表塌陷是岩溶区常风的地质灾害。所以岩 溶研究在工程地质工作中占有重要地位。 除碳酸盐岩溶外，可溶硫酸盐如石膏、硬石膏，以 及岩盐也可形成岩溶。但这两类岩石在地表分布有限， 所以这里不予论述。
第12章岩溶水
第十二章岩溶水学习目的和要求：掌握岩溶发育的基本条件与影响因素、岩溶水的特征，了解岩溶水的垂直分带、我国南北方岩溶及岩溶水的差异。
12．1 岩溶发育的基本条件与影响因素岩溶水——贮存并运移于岩溶化岩层中的水称为岩溶水（喀斯特水）。
岩溶发育应具备四个条件：（1）可溶岩的存在；（2）可溶岩必须是透水的；（3）具有侵蚀能力的水；（4）水是流动的。
1．碳酸盐岩的成分与结构（1）成分；（2）结构；（3）构造2．碳酸盐岩、水、二氧化碳体系（1）岩溶化过程（方解石）是CaCO3－H2O－CO2体系间相互作用的过程，用CaCO3的饱和指数判断水是否仍具有侵蚀性。
（2）如果CaCO3－H2O－CO2形成一个封闭体系，用不了多久，这一体系中因CO2的消耗及溶解CaCO3的积累而达到平衡状态，岩溶化作用不再继续进行；如果CaCO3－H2O－CO2形成一个开放体系，不断有新的CO2进来，溶解下来的CaCO3又不断被流动的水流所带走，则岩溶化作用继续进行。
（3）二氧化碳的主要来源：土壤中微生物分解有机质使之氧化，以及植物根系呼吸作用产生的CO2是地下水中CO2的主要来源（土壤空气中CO2含量通常为1% ~ 3%）。
（4）小结：在CaCO3－H2O－CO2体系中，通过大气降水的入渗，CO2不断地补给地下水，CaCO3的排出也必须依靠径流和排泄来完成。
因此，地下水的循环交替是保证岩溶发育的充要条件。
12．2 岩溶水系统的演变1．地下水流对介质的改造不均匀的介质→不均匀的水流→差异性溶蚀→更不均匀的介质→更不均匀的水流→进一步的差异性溶蚀。
岩溶发展的过程实质上便是介质的非均质化过程和水流的集中化过程。
岩溶发育的三个阶段：起动阶段、快速发展阶段、停滞衰亡阶段。
2．地下水流动系统与岩溶发育的空间特征（1）地下水径流条件是控制岩溶最活跃最关键的因素；（2）岩溶发育部位；（3）岩溶发育的垂直分带：总的来看，从上→下，岩溶发育由强→弱；从补给区→排泄区，岩溶发育由弱→强。
2011-09第12章岩溶水
第十二章岩溶水12.1 概述喀斯特(又称岩溶)地貌是由喀斯特作用而成的现象总称。
岩溶：是水与可溶性岩石相互作用的产物。
作用过程包括：溶解、迁移、沉积。
作用形式：溶蚀、冲蚀、侵蚀。
作用结果：形成各种岩溶形态。
地下：暗河、溶洞、溶隙等。
地表：石林、孤峰、坡立谷等。
沟通地表与地下的：漏斗、落水洞、竖井、天窗等。
岩溶水（Karst Water）：赋存或运移于岩溶化岩层中的地下水。
由于岩溶水在运移过程中仍不断进行溶蚀，改造其赋存和运移空间，构成岩溶水独特的性质，因而有必要专门研究它。
※研究岩溶水的意义：1.供水水源：如山西娘子关大泉等。
2.旅游资源：如山东济南诸岩溶泉。
3.岩溶充水威胁采矿安全，增大采矿成本。
4.蓄、引水工程的渗漏。
5.岩溶塌陷。
12.2 岩溶地貌喀斯特区的喀斯特作用遍及地表和地下，所成的地貌也分成地表地貌和地下地貌两大类。
二者各自发展，但又互相影响和转化。
以下主要介绍地表地貌，按形态、成因特点可分9种：溶沟与石芽、溶斗、溶蚀洼地、大型溶蚀盆地、干谷与盲谷、喀斯特石山和溶蚀平原1.溶沟与石芽溶沟是雨雪水溶蚀岩石表面而成的沟槽，深数厘米至数米，宽数厘米至数十厘米，呈楔形或槽形，与地面垂直。
它主要沿岩石裂隙或层理面等发育，先由溶痕逐渐扩大成为沟槽。
石芽为突出在溶沟之间的岩石，呈笋状、菌状、柱状或尖刀状等。
排列成车轨状(互相平行)、棋盘状(方格)、或山脊状(不规则)。
高数厘米至数米，有的高达l0m以上。
如云南的石林，最高超过35m，那里石芽密布如林，故得名。
它是在亚热带气候环境下，台地被溶蚀破坏而成的。
2. 溶斗(漏斗)溶斗是喀斯特地面上的一种封闭性小型洼地，呈碟状、漏斗状或竖井状。
直径多为数十米，深数米至十余米溶斗按成因可分为三种：a溶蚀溶斗是地表水沿可溶性岩的地面裂隙密集处向下溶蚀而成。
b沉陷溶斗发生在有厚层碎屑物覆盖的地面上，当地下可溶性岩存在裂隙时，水流在下渗过程中带走了部分细粒碎屑物，使地面下沉，形成沉陷溶斗。
岩溶水的特征
岩溶水的特征岩溶水是指通过岩石中的裂隙和溶洞流动的地下水。
它具有以下几个特征。
岩溶水具有丰富的溶解物质。
岩石中的溶解物质通过水的作用被溶解并带走，使得岩溶水中含有丰富的矿物质和离子。
这些矿物质和离子对生物生长和地质作用具有重要影响。
岩溶水具有很高的溶解能力。
由于岩溶水中含有丰富的二氧化碳，形成了碳酸水，具有较强的溶解能力。
它可以溶解石灰石等碳酸盐岩，形成溶洞和地下河道。
在溶洞中，岩溶水溶解的岩石部分会沉积下来，形成钟乳石、石笋等奇特的地下岩石景观。
第三，岩溶水具有高度的活性和流动性。
岩溶水可以通过裂隙和溶洞迅速流动，形成地下河道和地下水系。
它对地表和地下的岩石具有侵蚀和破坏作用，形成地下溶蚀地貌，如溶洞、溶壑、峡谷等。
岩溶水的流动性还使得它可以携带溶解的矿物质和离子，对地下水环境和生态系统产生重要影响。
岩溶水具有一定的渗透性和储存能力。
由于岩石中的裂隙和溶洞，岩溶水可以在地下形成一定规模的水库，储存大量的地下水资源。
同时，岩溶水具有较强的渗透性，可以通过岩石的裂隙和孔隙进入地下水层，补给地下水资源。
岩溶水还具有一些特殊的性质。
例如，岩溶水中的溶解氧含量较低，对水生生物的生存和繁殖有一定限制。
岩溶水中还含有一些特殊的微生物，如岩溶细菌和真菌，对岩石的溶解和侵蚀有一定的作用。
岩溶水具有丰富的溶解物质、高度的溶解能力、活性和流动性强、渗透性和储存能力大等特征。
它对地下水资源的形成和分布、地下水环境和生态系统的维持和保护具有重要意义。
同时，岩溶水也是地下水资源利用和地质灾害防治的重要研究对象，对于人类社会的可持续发展具有重要意义。
第12章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质分析
a 3 2
首先是碳酸钙在水的作用下溶解。 碳酸根与水反应
3)影响其它离子的作用
1酸效应 任何酸所解离出来 的H+离子都能与CaCO3 溶解形成的CO32-结合 形成HCO3-，从而增加 CaCO3的溶解度。 2同离子效应 如果有相同的离子 会抑制反应的进行 3离子强度效应 溶液中有与碳酸钙不相关的强电解质离子时，这些离子就 会以较强的吸引力吸引钙和碳酸根离子。
比溶蚀度K r
比融解度K cr
试样溶解速度（试样单位时间的溶蚀量） 标准溶解速度（标准试样单位时间的溶蚀量）
灰岩＞ 白云岩＞泥灰岩＞方解石＞大理岩＞泥质灰岩＞ 灰云岩 ＞ 泥质灰云岩＞白云岩＞泥质白云岩
纯碳酸盐中，随其中白云石成分增多其溶解度降低。
最大比溶解度的总趋势
比溶解度
白云石含量（%） 图12-8 比溶解度与白云石含量的关系曲线
12.2.3 关于混合溶蚀效应√
不同成分的水混合后，对碳酸岩的溶蚀性有所增强，即混合溶 蚀效应。
12.2.4 碳酸盐岩性变化对溶蚀作用的影响
1）成分变化对溶蚀的影响 可溶性岩石是岩溶发育的基础。 碳酸盐岩主要有方解石、白云石和酸不溶物（泥 质、硅质等）组成。
方解石（Ca[CO3]）
白云石（CaMg[CO3]2）
3.岩溶地基的稳定性问题 4.岩溶隧道突水
岩 溶 渗 漏
2005年7月2日莱芜西泉河村岩溶塌陷
May 8, 1981, Winter Park, FL (a parking lot with two Porsches was destroyed)
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第十二章岩溶水
一、名词解释
1．岩溶：水对可溶岩进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及重力崩塌，在地下形成大小不等的空洞，在地表形成各种独特的地貌以及特殊的水文现象称为岩溶。
2．岩溶水：赋存并运移于岩溶化岩层中的水。
3．混合溶蚀效应：两种不同含量二氧化碳的饱和碳酸钙溶液混合后会变为不饱和而重新具有侵蚀性，这种现象称为混合溶蚀作用。
二、填空
1．岩溶可划分为地表岩溶和地下岩溶。
2．常见的地下岩溶形态有溶孔、溶蚀裂隙、溶洞和管道。
3．岩溶发育应具备的四个条件为：可溶岩的存在、可溶岩必须是透水的、具有侵蚀性的水以及水是流动的。
4. 可溶岩一般有卤化物岩、硫酸盐岩和碳酸盐岩三类。
5. 保证岩溶发育的充要条件是水的流动性。
6. 岩溶的发育基本上可划分为三个阶段：起始阶段、快速发展阶段及停滞衰亡阶段。
7. 在一个裸露碳酸盐岩层中，岩溶发育与地下水流动是相适应的。
地下水的流动系统可以区分为非饱和流动系统、局部流动系统与区域流动系统。
三、判断题
1．水中二氧化碳含量愈高，溶解碳酸盐及硅酸盐的能力愈强。
（√）
2．巨厚的纯灰岩有利于形成大型岩溶洞穴，其主要原因是成分较纯，而不是构造裂隙的发育。
（×）
3．碳酸镁的溶解度比碳酸钙大，所以白云岩岩溶发育。
（×）
4．地下水二氧化碳主要来源于大气，其次是土壤中产生的二氧化碳。
（×）
5．水的流动是保证岩溶发育的最活跃最关键的因素。
（√）
6．地下水径流强烈，地下水的侵蚀性愈强，可溶岩中留下的空洞的总体积便愈大。
（√）7．断层带往往也是岩溶集中发育处，此处透水性良好，流线密集。
（√）
8．在一个裸露碳酸盐岩层中，局部流动系统，岩溶最为发育。
（√）
9．在区域流动系统中，地下水流动时间长，对碳酸盐溶蚀时间长，所以区域流动系统岩溶
最发育。
（×）
10．岩溶水与孔隙水和裂隙水相比其分步更不均匀。
（√）
11．我国南方地下多发育较为完整的地下河系，北方地下多为溶蚀裂隙、溶孔和少量溶洞。
（√）
12．我国北方岩溶泉流量动态季节变化很大，南方流量动态比较稳定。
（×）
四、简答题
1．为什么说地下水径流条件是控制岩溶发育最活跃最关键的因素？
可溶岩、水、二氧化碳体系的能量输入通过地下水不断的入渗补给来实现。
这一体系的物质输出即溶解碳酸钙的排出也必须依靠水的径流和排泄来完成。
因此地下水的循环交替是保证岩溶发育的充要条件。
五、论述题
1．岩溶发育的快速演化阶段，介质场与流速场发生哪些变化？
(1) 地下水流对介质的改造由化学溶蚀变为机械侵蚀与化学溶蚀共存机械侵蚀变得愈益重要。
(2) 地下出现各种规模的洞穴。
(3) 地表形成溶斗及落水洞，并以它们为中心形成各种规模的洼地，汇集降水。
(4) 随着介质导水能力迅速提高，地下水位总体下降，新的地下水面以上洞穴干枯。
(5) 通道争夺水流的竟争变得更加剧烈。
(6) 不同地下河系发出袭夺，地下河系不断归并，流域不断扩大。
2．岩溶水的特征？
(1) 空间分布极不均匀
(2) 岩溶水具各向异性;
(3) 岩溶水的运动，通常是层流和紊流共存;
(4) 局部流向和整体流向常常不一致;
(5) 岩溶水的补给，通常以垂直岩溶通道为主，排泄常以泉的形式排泄;
(6) 岩溶水水位随季节变化大。
3．我国南北方岩溶有哪些差异？造成这些差异的因素有哪些？。