岩溶工程—地下水知识下
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 在紧密褶皱区，可溶盐岩与非可溶盐岩相 间分布，地表侵蚀与溶蚀地貌景观亦呈相 间分布，地下洞穴系统横向发展受限，岩 溶主要沿岩层走向发育。
3
3.岩层组合特征的影响
• 碳酸盐岩与非可溶盐岩的组合特点不同， 就会形成各具特色的水文地质结构，从而 控制岩溶的发育和空间分布。大致可以分 为以下4种。
4
（1）厚而纯的碳酸盐岩
• 虽然地下水的径流排泄条件较好，但因 地下水位不断下降，侧向岩溶作用较弱
• 水平溶洞和暗河不发育，而以垂直形态 的岩溶（溶隙、垂直管道）为主，岩溶 作用的深度虽较大，但其差异性和岩溶 空间分布的不均匀性都不显著。
15
悬托河
五、新构造运动的影响
• 处于地壳上升运动的碳酸盐岩山区，有时 发现河谷中的地下水位低于河水位，甚至
• 2．按库水漏失的特点分类
– （1）暂时性渗漏 库水饱和库底包气带的岩溶 洞穴和裂隙所消耗的水量。洞穴、裂隙饱水后 渗漏停止。库水贮藏于岩体空隙中，不造成水 量的损失。
22
• 大流量、高流速渗漏精确探测及堵漏是关 系水库岩溶渗漏处理成败的关键
• 猫跳河四级水电站深岩溶渗漏精确探测 • 引子渡水电站厂房基坑大流量高流速涌水
溶洞精确探测和防渗堵漏处理等
23
24
25
澧水三江口水电枢纽
• 澧水三江口水电枢纽大坝建在覆盖型强岩 溶地基上，是我国首次采用T型墩消力池的 工程
地下水位在河床以下数十米至数百米，这 种河流叫做悬托河。
16
五、新构造运动的影响
悬托河的基本条件
• 形成悬托河的基本条件：
– ①具深厚的碳酸盐岩； – ②地下水向排泄区运动过程中径流通畅； – ③地下水排泄基准面不断下降。
黄河：河水位高于地面
17
五、新构造运动的影响
3.地壳下降
• 地下水的循环交替条件减弱，岩溶作用减 弱。
I-包气带；II-水位季节变化带；III-受河流排泄影响的饱水带；IV-深循环带；图 中箭头示地下水流向
（2）非可溶岩夹碳酸盐岩
• 砂页岩中夹少量碳酸盐岩属于这一类型。 因砂页岩透水性差，可构成相对隔水层， 所夹灰岩中地下水的循环交替条件很差， 因而岩溶发育极弱。
7
（3）碳酸盐岩夹非可溶岩
• 由于非可溶岩的存在影响地下水的运动， 在剖面上地下水的动力分带及岩溶发育不 如（1）类充分，但较其他类型的岩溶发育。
• 当碳酸盐岩厚达百米以上时，在剖面上常 形成按地下水动力特征及其相应岩溶发育 的垂直分带现象（图9-3）。
• 这是对岩溶发育最为有利的情况。常形成 规模大、延展较深的洞穴。其中岩溶作用 最强烈的地方是季节变化带（II）和饱水带 的水平循环亚带（IIIa）。
5
图9-3 厚而纯的碳酸盐岩区岩溶水动力分带
• 当地壳下降幅度较大时，已经形成的岩溶 可能被新的沉积物所覆盖，成为隐伏岩溶
– 1.覆盖层厚度数米至数十米者为覆盖型岩溶 – 2.覆盖层厚度数十米至数百米时为掩埋型岩溶。
18
五、新构造运动的影响
4.组合运动
• 间歇性上升
– 当地壳处于间歇性上升，即上升—稳定—再 上升—再稳定的地区，就会形成水平溶洞成 层分布
• 地表形成溶原、溶洼及峰林地形 • 地下各种岩溶通道十分发育，尤其在地下水面附
近，可形成连通性较好、规模巨大的水平溶洞和 暗河。当地壳相对稳定的时间愈长，则地表与地 下岩溶愈强ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
11
贵州茂兰典型的峰丛溶原
12
桂林孤峰溶蚀平原
13
公路边，2号溶蚀洼地 14
五、新构造运动的影响
2.地壳上升
• 地壳上升，侵蚀基准面相对下降,地下水 位相应下降。
– 各层溶洞高差愈大，则地壳相对上升的幅度 愈大
– 水平溶洞的规模愈大，则地壳相对稳定的时 间愈长
– 这种类型在山区比较常见，并可形成裸露型 岩溶
19
岩溶发育阶段示意图
五、新构造运动的影响
（a）地壳上升时，深成岩溶 阶段
（b）地壳稳定时，侧向岩溶 阶段
（c）地壳再上升时，侧向岩 溶转深成岩溶阶段
五、新构造运动的影响
• 大坝建成后，坝基岩溶渗漏严重，采用了 特殊的动水条件下灌浆堵漏技术工艺，成 功地解决了该坝的岩溶堵漏问题，现工程 运行良好。
26
27
一、渗漏的形式
• 1．按渗漏通道分类
– （1）裂隙分散渗漏 库水通过溶隙或顺层面渗 漏
– （2）管道集中渗漏 库水通过岩溶管道系统集 中渗漏，渗漏量较大
28
一、渗漏的形式
• 在碳酸盐岩与下伏非可溶岩交界面附近， 由于后者的隔水作用，岩溶发育强烈。
8
（4）碳酸盐岩与非可溶岩互层
• 因非可溶岩层次较多，可形成多层含水层 的水动力剖面，每一稳定的非可溶岩层构 成相对隔水层，并起局部溶蚀基准面的作 用。因而在平缓岩层区，岩溶虽不大发育， 但在同一地质时期中可形成多层洞穴。
• 若将这种洞穴与侵蚀地貌进行高程对比时 应予注意。
9
五、新构造运动的影响
五、新构造运动的影响
• 地壳的升降运动关系对岩溶作用影响最大。 • 基本形式：上升、下降、相对稳定
10
五、新构造运动的影响
1.相对稳定
• 局部排泄基准面与地下水面的位置较固定，有利 于水对碳酸盐岩长时间进行溶蚀作用
• 地下水动力分带现象及剖面上岩溶垂直分带现象 都明显，有利于侧向岩溶作用，岩溶形态的规模 较大。
2．褶皱的影响
• 不同构造部位的破裂结构面发育程度是不 同的
• 一般情况下，褶皱核部比翼部的断裂发育 强烈。因此，核部的岩溶比翼部发育强烈。
1
• 褶皱的形态、性质及展布方向，控制着可 溶盐岩及岩溶的空间分布。如溶蚀洼地的 长轴、溶洞和暗河的延伸方向常与褶皱轴 向或翼部岩层的走向一致。
2
• 褶皱开阔平缓时，碳酸盐岩在地表的分布 较广泛，岩溶较为发育，分布亦较广泛；
4.组合运动
• 振荡性升降
– 岩溶作用由强到弱，由弱到强反复进行，以垂 直形态的岩溶为主，水平溶洞规模不大，且其 成层性不显。
• 间歇性下降
– 岩溶多被埋藏于地下，其规模虽不大，但具成 层性，洞穴中常有松散物充填
– 多见于平原或大型盆地区，并能形成覆盖型或 掩埋型岩溶
21
§4 岩溶区水库渗漏问题
• 碳酸盐岩经岩溶作用后，形成各种复杂的 洞穴管道系统，致使岩体水文地质条件更 趋复杂，透水性加大且不均一。在这种地 区兴建水利水电工程时，由于渗漏量较大， 常使水库不能正常蓄水兴利，甚至干涸无 水。因此，岩溶渗漏是水利水电工程中的 主要工程地质问题之一。
3
3.岩层组合特征的影响
• 碳酸盐岩与非可溶盐岩的组合特点不同， 就会形成各具特色的水文地质结构，从而 控制岩溶的发育和空间分布。大致可以分 为以下4种。
4
（1）厚而纯的碳酸盐岩
• 虽然地下水的径流排泄条件较好，但因 地下水位不断下降，侧向岩溶作用较弱
• 水平溶洞和暗河不发育，而以垂直形态 的岩溶（溶隙、垂直管道）为主，岩溶 作用的深度虽较大，但其差异性和岩溶 空间分布的不均匀性都不显著。
15
悬托河
五、新构造运动的影响
• 处于地壳上升运动的碳酸盐岩山区，有时 发现河谷中的地下水位低于河水位，甚至
• 2．按库水漏失的特点分类
– （1）暂时性渗漏 库水饱和库底包气带的岩溶 洞穴和裂隙所消耗的水量。洞穴、裂隙饱水后 渗漏停止。库水贮藏于岩体空隙中，不造成水 量的损失。
22
• 大流量、高流速渗漏精确探测及堵漏是关 系水库岩溶渗漏处理成败的关键
• 猫跳河四级水电站深岩溶渗漏精确探测 • 引子渡水电站厂房基坑大流量高流速涌水
溶洞精确探测和防渗堵漏处理等
23
24
25
澧水三江口水电枢纽
• 澧水三江口水电枢纽大坝建在覆盖型强岩 溶地基上，是我国首次采用T型墩消力池的 工程
地下水位在河床以下数十米至数百米，这 种河流叫做悬托河。
16
五、新构造运动的影响
悬托河的基本条件
• 形成悬托河的基本条件：
– ①具深厚的碳酸盐岩； – ②地下水向排泄区运动过程中径流通畅； – ③地下水排泄基准面不断下降。
黄河：河水位高于地面
17
五、新构造运动的影响
3.地壳下降
• 地下水的循环交替条件减弱，岩溶作用减 弱。
I-包气带；II-水位季节变化带；III-受河流排泄影响的饱水带；IV-深循环带；图 中箭头示地下水流向
（2）非可溶岩夹碳酸盐岩
• 砂页岩中夹少量碳酸盐岩属于这一类型。 因砂页岩透水性差，可构成相对隔水层， 所夹灰岩中地下水的循环交替条件很差， 因而岩溶发育极弱。
7
（3）碳酸盐岩夹非可溶岩
• 由于非可溶岩的存在影响地下水的运动， 在剖面上地下水的动力分带及岩溶发育不 如（1）类充分，但较其他类型的岩溶发育。
• 当碳酸盐岩厚达百米以上时，在剖面上常 形成按地下水动力特征及其相应岩溶发育 的垂直分带现象（图9-3）。
• 这是对岩溶发育最为有利的情况。常形成 规模大、延展较深的洞穴。其中岩溶作用 最强烈的地方是季节变化带（II）和饱水带 的水平循环亚带（IIIa）。
5
图9-3 厚而纯的碳酸盐岩区岩溶水动力分带
• 当地壳下降幅度较大时，已经形成的岩溶 可能被新的沉积物所覆盖，成为隐伏岩溶
– 1.覆盖层厚度数米至数十米者为覆盖型岩溶 – 2.覆盖层厚度数十米至数百米时为掩埋型岩溶。
18
五、新构造运动的影响
4.组合运动
• 间歇性上升
– 当地壳处于间歇性上升，即上升—稳定—再 上升—再稳定的地区，就会形成水平溶洞成 层分布
• 地表形成溶原、溶洼及峰林地形 • 地下各种岩溶通道十分发育，尤其在地下水面附
近，可形成连通性较好、规模巨大的水平溶洞和 暗河。当地壳相对稳定的时间愈长，则地表与地 下岩溶愈强ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
11
贵州茂兰典型的峰丛溶原
12
桂林孤峰溶蚀平原
13
公路边，2号溶蚀洼地 14
五、新构造运动的影响
2.地壳上升
• 地壳上升，侵蚀基准面相对下降,地下水 位相应下降。
– 各层溶洞高差愈大，则地壳相对上升的幅度 愈大
– 水平溶洞的规模愈大，则地壳相对稳定的时 间愈长
– 这种类型在山区比较常见，并可形成裸露型 岩溶
19
岩溶发育阶段示意图
五、新构造运动的影响
（a）地壳上升时，深成岩溶 阶段
（b）地壳稳定时，侧向岩溶 阶段
（c）地壳再上升时，侧向岩 溶转深成岩溶阶段
五、新构造运动的影响
• 大坝建成后，坝基岩溶渗漏严重，采用了 特殊的动水条件下灌浆堵漏技术工艺，成 功地解决了该坝的岩溶堵漏问题，现工程 运行良好。
26
27
一、渗漏的形式
• 1．按渗漏通道分类
– （1）裂隙分散渗漏 库水通过溶隙或顺层面渗 漏
– （2）管道集中渗漏 库水通过岩溶管道系统集 中渗漏，渗漏量较大
28
一、渗漏的形式
• 在碳酸盐岩与下伏非可溶岩交界面附近， 由于后者的隔水作用，岩溶发育强烈。
8
（4）碳酸盐岩与非可溶岩互层
• 因非可溶岩层次较多，可形成多层含水层 的水动力剖面，每一稳定的非可溶岩层构 成相对隔水层，并起局部溶蚀基准面的作 用。因而在平缓岩层区，岩溶虽不大发育， 但在同一地质时期中可形成多层洞穴。
• 若将这种洞穴与侵蚀地貌进行高程对比时 应予注意。
9
五、新构造运动的影响
五、新构造运动的影响
• 地壳的升降运动关系对岩溶作用影响最大。 • 基本形式：上升、下降、相对稳定
10
五、新构造运动的影响
1.相对稳定
• 局部排泄基准面与地下水面的位置较固定，有利 于水对碳酸盐岩长时间进行溶蚀作用
• 地下水动力分带现象及剖面上岩溶垂直分带现象 都明显，有利于侧向岩溶作用，岩溶形态的规模 较大。
2．褶皱的影响
• 不同构造部位的破裂结构面发育程度是不 同的
• 一般情况下，褶皱核部比翼部的断裂发育 强烈。因此，核部的岩溶比翼部发育强烈。
1
• 褶皱的形态、性质及展布方向，控制着可 溶盐岩及岩溶的空间分布。如溶蚀洼地的 长轴、溶洞和暗河的延伸方向常与褶皱轴 向或翼部岩层的走向一致。
2
• 褶皱开阔平缓时，碳酸盐岩在地表的分布 较广泛，岩溶较为发育，分布亦较广泛；
4.组合运动
• 振荡性升降
– 岩溶作用由强到弱，由弱到强反复进行，以垂 直形态的岩溶为主，水平溶洞规模不大，且其 成层性不显。
• 间歇性下降
– 岩溶多被埋藏于地下，其规模虽不大，但具成 层性，洞穴中常有松散物充填
– 多见于平原或大型盆地区，并能形成覆盖型或 掩埋型岩溶
21
§4 岩溶区水库渗漏问题
• 碳酸盐岩经岩溶作用后，形成各种复杂的 洞穴管道系统，致使岩体水文地质条件更 趋复杂，透水性加大且不均一。在这种地 区兴建水利水电工程时，由于渗漏量较大， 常使水库不能正常蓄水兴利，甚至干涸无 水。因此，岩溶渗漏是水利水电工程中的 主要工程地质问题之一。