岩溶的工程地质问题
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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。
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
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。
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。
第二节 岩溶发育的基本条件和规律
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。
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”。
(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。
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:
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%。
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
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
“天坑”是岩溶(又称“喀斯特”)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。
(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。
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Βιβλιοθήκη Baidu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。
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。
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
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。
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。
第二节 岩溶发育的基本条件和规律
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。
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”。
(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。
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:
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%。
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
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
“天坑”是岩溶(又称“喀斯特”)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。
(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。
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Βιβλιοθήκη Baidu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。