岩溶工程地质研究

岩溶地貌
水平循环带：指旱季潜水位至河床下一定深度范围内
的地带。该带常年有水，地下水主要向河床方向做水平 运动，将可溶岩溶蚀成水平方向的溶洞，这些溶洞常常 相互贯通形成暗河，溶洞形态各异，有时宽如大厅、有 时窄如长廊。溶洞中常有后期渗流水中碳酸钙沉积形成 的石钟乳、石笋、石柱和石幕等。有时还伴有大量的溶 洞洞顶坍塌堆积。
岩溶地貌
季节循环带：指雨季潜水位与旱季潜水位之间的地带。
在雨季，该带充满地下水，地下水向河床方向沿岩层面、 节理面或断裂带作近水平运动。并不断将裂隙溶蚀扩大， 形成近水平方向的洞穴，称为溶洞。在旱季、潜水位下 降，重力水在该带向下渗透，形成落水洞。由于季节循 环带内溶洞和落水洞交错连接，形成复杂的、高低曲折 的、时宽时窄的地下洞穴系统。
溶岩的概念
研究意义：此外，岩溶地面塌陷，风化表土不均匀沉
降或岩溶漏斗覆盖土潜移，也对工程建筑造成危害。因 此，充分认识岩溶作用及岩溶现象，对岩溶地区修建工 程建筑有着重要意义。
岩溶发育的基本条件
①可溶性岩石：可溶岩可分为易溶的卤素盐类（如岩
盐）、中等溶解度的硫酸盐类（石膏、硬石膏、芒硝） 和难溶的碳酸盐类（石灰岩、白云岩）。卤素盐类及硫 酸盐虽易溶解，但分布面积有限，对岩溶的影响远远不 如分布广泛的碳酸盐类岩石。
岩溶发育的基本条件
④水的流动性：水的溶蚀性与水的流动性密切相关。
在水流停滞的条件下，地下水中CO2不断消耗而达到平 衡状态，使水丧失溶蚀能力。当含侵蚀CO2的地下水流 通时，一方面源源不断地补充新的侵蚀性CO2，另一方 面不断带走生成的Ca2+离子和HCO3-离子，使化学反应 不断向右进行，岩溶得以继续。
岩溶发育的基本条件
③水的溶蚀性：水对可溶岩的溶蚀作用是岩溶发育的
主要原因。碳酸盐岩在纯水中的溶解度是很小的，在 16℃时仅为1.31mg/L，在25℃时仅为14.3mg/L ，所以纯 水中岩溶难以发育。 当地下水中含侵蚀性CO2时，CO2与方解石的CaCO3 反应，最终生成Ca2+离子，使碳酸盐岩的溶解度高达几 百mg/L ，大大提高了岩溶发育速度。其化学反应式为 CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2=Ca2++2HCO3-
岩溶地貌
岩溶水：贮藏和运动在可溶岩孔隙、裂隙及溶洞中的地
下水称为岩溶水。岩溶发育以地下水流动为前提，地下 水流强度大的地方，也常常是岩溶发育较强的地方。 按含水层性质，岩溶水可分为孔隙水、裂隙水和溶 洞水。 由岩溶水刻蚀出来的岩溶地貌（地表岩溶地貌和地 下岩溶地貌）与岩溶水的分布和运动方式有着成因上的 联系。主要表现在水平方向和垂直方向上。
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溶岩的概念
研究意义：岩溶与工程建设关系密切。岩溶造成的库
水渗漏，轻则造成水资源或水能损失，重则使水库完全 不能蓄水而失效。在岩溶地区开挖隧道，常遇到溶洞充 填物坍塌，暗河和溶洞封存水突然涌入，溶洞充填物不 均匀沉降导致衬砌开裂等问题。当遇到大型溶洞时，洞 中高填方或桥跨施工困难，造价昂贵，不仅延误工期， 有时甚至需改变线路方案。如天生桥隧道开挖到山体内 部，遇到一个高100m(路基下高度大于50m)、宽120 m、 长90m的大洞穴，建筑物悬空，技术上很难处理，被迫 加设弯道绕避。
溶岩的概念
概念：岩溶是指地表水和地下水对可溶岩以溶蚀为主的
长期地质作用，及其形成的各种岩溶现象的总称。南斯 拉夫的喀斯特高原是岩溶现象的典型地区，国际上最早 在此开展全面研究，并用此地名代表岩溶现象，称为喀 斯特。我国在1966年第二届全国岩溶会议上，按成因确 定用岩溶一词取代喀斯特。
溶岩的概念
溶岩的概念
岩溶地貌
水平方向：岩溶地貌由溶蚀平原，向溶蚀谷地、石林、
溶沟、石芽、岩溶剥蚀面依次过渡。
岩溶地貌
垂直方向：
1.在地表：地表片流或土壤底层水，在可溶岩表面顺坡 向低洼处流动并沿岩石裂隙向下渗流，对岩石进行化学 溶蚀和水力剥蚀，使洼地或裂隙扩大。在地表上形成的 沟槽称做溶沟，深几厘米到几十米，溶沟之间凸起的石 脊称做石芽，溶沟和石芽相间出现。在坡度较大的地面， 它们顺着最大倾斜方向排列，在平坦地面，它们纵横交 错。当溶沟和石芽加深扩大（有时伴随落水洞扩大连 通），使石芽高达十几米到几十米，并成片出露时，远 望之有如树林，称做石林。如云南石林高达50余米， 石峰林立，千姿百态，蔚为奇观。
岩溶发育的基本条件
②岩石的透水性：完整岩石或节理不发育的岩石，地
下水不易渗透到岩石内部，溶蚀只是在岩石表面进行， 故岩溶发育速度相对较低。节理发育的岩石，尤其是构 造节理发育的岩石，节理深达岩体内部，互相连通形成 渗透裂隙网络，岩溶发育速度相对较快。因此，岩溶主 要发育在节理裂隙发育的部位，如褶曲轴部，断层破碎 带及其影响带等。
岩溶地貌
垂直方向：
岩溶地貌
垂直方向：
2.在地下：岩溶水在地下可分为四个运动特征明显带， 即垂直循环带、季节循环带、水平循环带和深部循环带。 各带岩溶发育特征也不相同。
岩溶地貌
垂直循环带：指可溶岩区地表面到雨季潜水位之间的
地带。地下水主要沿节理、裂隙向下渗透。并将裂隙溶 蚀扩大，形成落水洞，多与溶洞或暗河连通，是地表水 渗向地下的通道，有时可以将地表河流部分或全部导入 地下，形成伏流或暗河。落水洞附近地面，常被暂时性 流水和地下水侵蚀成漏斗状洼池，称做溶蚀漏斗。当地 面漏斗群不断扩大汇合，可在地表形成溶蚀洼地，面积 由数十平方米至数万平方米不等。大型的封闭洼地称为 溶蚀盆地，面积由数平方公里到数百平方公里不等，进 一步发展则成为溶蚀平原。
溶岩的概念
分布：可溶岩中以碳酸盐岩分布最为广泛。在我国广西
(13.9万km2)、贵州(15.6万km2)、云南(24.1万km2)、四川 (36.0万km2)、湖南(11.3万km2)、湖北(7.8万km2)等地， 都有大面积连续分布的碳酸盐岩，如贵州面积的51%， 广西面积的33%，都是出露的碳酸盐岩。这些都是著名 的岩溶地区。此外，在我国华南、华东、华北以及青海 (19.0万km2)、西藏(86.3万km2)等地，也有大量碳酸盐岩 分布。因此，我国是一个岩溶发育的国家。全国陆地碳 酸盐岩分布面积344.3万km2，出露面积90.7万km2。