工程地质(岩溶与土洞部分)
谈一谈岩溶和土洞对建筑物稳定性和安全性的影响
1.谈一谈岩溶和土洞对建筑物稳定性和安全性的影响？（1）溶洞或土洞的埋深对地基稳定性影响；（2）抽水对土洞或溶洞顶板稳定的影响；（3）溶洞或土洞分布密度和发育情况2.泥石流的防护措施有哪些？1)预防：在上游汇水区，做好水土保持工作；调整地表径流，以降低流速；加固岸坡，尽力减少固体物质来源。
2）拦截：在中游流通区，设置一系列拦截构筑物，以阻挡泥石流中夹带的物质。
3）排导3.何谓崩塌？崩塌的防治措施有哪些？陡峻或极陡斜坡上，某些大块或巨石岩块，突然的崩落或滑落，顺山坡猛烈的翻滚跳跃，岩块相互撞击破碎，最后堆积于坡脚，这一系列过程称为崩塌。
防止产生的措施包括削坡·清除危石，胶结岩石裂隙，引导地表水流，以避免演示强度迅速变化，防止差异风化以避免斜坡进一步变形及提高斜坡稳定性等。
4.说出阶地的三大类型及其特点。
（1）侵蚀阶地，特点：阶面上的基岩毕露，或覆盖的冲击物很薄。
一般分布于山间河谷原始流速较大的河段，或者分布在河流的上游。
（2）堆积阶地，特点：完全由冲击所组成，土层深厚，阶地面不见基岩。
可分为上迭阶地，内迭阶地及嵌入阶地。
（3）基座阶地，特点：属于侵蚀阶地到堆积阶地的过渡类型。
阶地面上有冲积物覆盖，但在阶地陡坎的下部仍可见到基岩出露。
5.岩石风化治理的方法有哪些？（1）挖除方法：采取挖出一部分危及建筑物安全的风化厉害的岩层。
（2）采取防止风化作用继续发展，或采用人工加固风化岩的措施，如1）覆盖防止风化营力入侵的材料；2）灌注胶结和防水材料；3）整平地区，加强排水，这是以防为主的方法。
6.特殊性土有哪些种类？各自特点？（1）软土,特点：富含有机质，天然含水量w大于液限，天然孔隙比大于或等于1.0。
工程特性：高含水量和高孔隙性；渗透性低；压缩性高；抗剪强度低；较显著的触变性和蠕变性（2）湿陷性黄土，特点：颜色多呈黄色,颗粒组成以粉粒土为主，约占60%~70%，颗粒大小较均匀，粘粒含量较少，一般仅占10%~20%；含碳酸盐，硫酸盐及少量易溶盐；含水量小，一般仅8%~20%；孔隙比大，一般在1.0左右。
岩溶地区的主要工程地质问题与处理措施方案
三、岩溶地貌的工程处理实例
1、工程概况 某工程位于广州市白云区内，是一个以住宅为主，集商业、娱乐 综合建设的小区。有多幢单层、低层及多层建筑物，最高为十层住宅 楼。 2、地质条件 该工程场区位于广花高速公路庆丰收费站附近，地处丘陵-洪冲 积地带。从初步地质钻探资料反映，场地内基岩以石炭系灰岩为主， 局部为炭质页岩，并存在溶洞等不良现象。场地地层自上而下分别为： 人工填土层，耕植土，第四系冲积层（由淤泥、中砂、淤泥质土、粉 砂、砾砂、细砂、粉质粘土、粘土等构成），全风化、强风化炭质页 岩、中风化、微风化灰岩。其中全风化岩带厚度变化较大，从2m5.5m。 强风化岩层厚1.9m-12.8m。场地地下水主要赋存于第四系冲积砂 层、溶洞及基岩裂隙中。粉质粘土及粘土层为弱透水层，连续性较差， 大部分地区阻隔孔隙水与岩溶水、裂隙水的联系。有部分砂层直接与 基岩接触，孔隙水与岩溶水、裂隙水水力联系密切。
c.若溶洞顶板不完整，裂隙、节理发育，则可按裂隙节理分布特征采用受 力的梁（板）计算弯矩，根据弯矩和岩体应力求洞顶板的厚度。
பைடு நூலகம்
2、渗漏和突水问题
（1）、库区的选择 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、铺、截、围、引等方法进 行处理。多数情况下，由于渗漏形式和通道较复杂，需要采取综合处 理。 堵：是处理集中渗漏通道的主要办法。可利用不同的材料堵塞空洞， 堵塞材料可因地制宜采用块石、砂、混凝土或粘土等。 截：系指在地下管道的集中渗水出筑隔水墙截断渗漏通路。 围：库区有个别大溶洞或反复泉 ，采用简单的堵法不能见效，可以修 筑高烟筒圆形围墙，将其与水库隔离以达到防渗的目的。 铺：是处理地表呈面状或带状的分散渗漏带的常用办法。库岸斜坡常 用混凝土盖板或粘土斜墙。库底则常用粘土铺盖。 灌：灌入浆液充塞孔洞和裂隙，并使经过灌浆的地带连成一帷幕，以 起到防止渗漏的作用，这是防止坝基和绕坝防渗最常用的办法。
工程地质及土力学 2.6岩溶与土洞 2.7 地震
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2.7 地 震
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工程地质及土力学 第2章
建筑工程地质问题
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2.7.1 地震及其产生的原因 岩 石 圈
内力作用 超过岩石 承受限度 内能释放 地面震动 破裂 地震波 （地震）
岩石圈在内力作用下突然发生破裂， 岩石圈在内力作用下突然发生破裂，岩石释放的能 量以地震波的形式强烈释放出来， 地震波的形式强烈释放出来 量以地震波的形式强烈释放出来，从而引起一定范 围内岩石震动的地质现象，称为地震。 岩石震动的地质现象 围内岩石震动的地质现象，称为地震。
工程地质及土力学 第2章
建筑工程地质问题
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2.6.1 岩 溶
二、岩溶的形成条件
1.岩体 岩体可溶 岩体透水 3.水在岩体中的活动 一方面溶蚀岩体， 一方面溶蚀岩体， 一方面冲刷岩体
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2.水质 含有一定量的 侵蚀性CO 侵蚀性 2
工程地质及土力学 第2章
建筑工程地质问题
2.6.2 土洞与潜蚀
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2.6.1 岩 溶
工程地质及土力学 第2章
建筑工程地质问题
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2.6.1 岩 溶
石林
工程地质及土力学 第2章 建筑工程地质问题
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2.6.1 岩溶 武 隆 天 生 三 桥
工程地质及土力学 第2章
建筑工程地质问题
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2.6.1 岩 溶 武隆天生三桥
地震时，震源释放的能量以波动的形式向四面八方传播，这种波称为地震波。 地震时，震源释放的能量以波动的形式向四面八方传播，这种波称为地震波。 波动的形式向四面八方传播
岩溶与土洞
G．暗河：为地下岩溶水汇集和排泄的主要通道。
H．天生桥：溶洞或暗河洞道塌陷直达地表而局 课程 部洞道顶板不发生塌陷，形成的一个横跨水流的 建设 石桥。
南 阳 理 工 学 院
土 木 工 程 系
课程 建设
工程地质学
第六章：不良地质现象
岩溶形态示意图 1-石林；2-溶沟；3-漏斗；4-落水洞；5-溶洞；6暗河；7-钟乳石；8-石笋
课程 建设 流对其围岩的冲刷。
南 工程地质学 第六章：不良地质现象 阳 土洞 理 土洞因地下水或者地表水流人地下土体内，将颗 工 粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏 学 空成洞穴而形成。 院 （1）土洞的形成条件
土 木 工 程 系
课程 建设
土洞主要由潜蚀作用形成。 潜蚀是指地下水流在土体中进行溶蚀和冲 刷的作用。如果土体内不含有可溶成分，则地 下水流仅将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走， 这种现象我们称之为机械潜蚀。如果地下水流 先将土中可溶成分溶解，而后将细小颗粒从大 颗粒间的孔隙中带走，具有溶滤作用的潜蚀称 为溶滤潜蚀。
土 木 工 程 系
课程 建设
象和地貌现象统称岩溶。
（1）岩溶的主要形态
岩溶形态指可溶岩被溶蚀过程中的地质表现， 可分为地表岩溶形态和地下岩溶形态两类。地表 岩溶形态有溶沟（槽）、石芽、漏斗、溶蚀洼地、 坡立谷、溶蚀平原等；地下岩溶形态有落水洞 （井）、溶洞、暗河、天生桥等，
B．漏斗：由地表水的溶蚀和冲刷并伴随塌陷作 用而在地表形成的漏斗状形态。 C．溶蚀洼地：由许多的漏斗不断扩大汇合而成， 土 木 周围常有溶蚀残丘、峰丛、峰林，底部有漏斗和 工 落水洞。 D．坡立谷和溶蚀平原：坡立谷是一种大型的封 程 系 闭洼地，也称溶蚀盆地；坡立谷再发展就形成溶 蚀平原。在坡立谷或溶蚀平原内经常有湖泊、沼 课程 泽和湿地等。底部经常有残积洪积层或河流冲积 建设 层覆盖。
岩溶地区的主要工程地质问题及处理措施分析
岩溶地区的主要工程地质问题及处理措施分析摘要：为使岩溶地区工程修建的安全性得到提升，本文进行分析在岩溶地区的主要工程地质问题。
经过调查发现，岩溶地区容易出现地表塌陷、地面变形、土洞、岩洞等地质问题，严重影响了当地建筑工程的建设，因此需要制定有效的处理措施，促进当地建筑工程顺利开展。
关键词：岩溶地区；工程地质；问题岩溶主要是指可溶性岩石，尤其是碳酸盐类岩石，比如石灰岩、石膏等，其在被含有二氧化碳的流水所蚀之后，受到沉积作用而形成的地貌。
在生活中，表现为各种形状，比如洞穴、石林、溶洞等。
这种地貌地区，在中国有着广泛的分布，多存在于广西、贵州等地区。
岩溶地貌的出现与地下水对碳酸盐类岩石侵蚀息息相关，在水流的冲击下，岩石被溶蚀，从而形状不一的沟壑、峡谷等。
岩溶的出现导致地质更加脆弱，对于建设在岩溶地区的建筑来说具有较大的挑战，所以在岩溶地区开展建筑工程的时候，需要进行地质研究，了解当地岩溶的具体情况，制定有效的处理措施。
1、岩溶地区工程地质问题1.1岩溶地基不稳定在岩溶地区，在厚厚的地表覆盖层下有石芽溶沟，并且岩体也可能存在暗河、溶洞等地貌，因此建筑物的地基处于不够均匀的状态。
而且上覆土层由于下部岩溶受到含有二氧化碳水侵蚀而产生塌陷，最终形成土洞。
而且土洞的塌陷具有一定的突发性，而且土洞的出现地方多为地下岩溶发展区域。
工业与民用建筑物的压力作用直接到达地面10m以下。
所以建筑物的地基和上覆土层进行接触，甚至也会接触到下伏基岩。
岩溶地区的土层最显著的特点是土层厚度过高，土层空隙过多等。
所以地基非常容易出现不均匀沉降，使建筑物的地基出现倾斜，破坏甚至破坏。
1.2岩溶地表塌陷岩溶地表塌陷常发生在覆盖型岩溶分布的区域，由于人为活动所导致岩溶地表出现塌陷的主要原因为施工过程中抽取地下水或者施工不慎导致地下水位明显提升，导致原本的岩溶水流向或者形态出现变化，进而导致土层承受能力下降，导致岩溶地表的脆弱程度加深，出现土体塌陷的现象。
岩溶区溶洞及土洞对建筑地基影响的研究
岩溶区溶洞及土洞对建筑地基影响的研究摘要：就目前来看，我国建筑事业呈现良好的发展态势；同时，岩溶区溶洞及土洞产生的塌陷状况受到了越来越多的关注，主要在于岩溶区溶洞及土洞塌陷现象对于建筑物地基的稳定性有着严重影响，对建筑地基造成损坏。
本文主要针对岩溶区溶洞及土洞对建筑地基造成的影响进行深入分析，结合相关的建筑工程实例，探究岩溶区溶洞、地洞地基的处理方法。
关键词：岩溶区；溶洞；土洞；建筑地基；影响一、前言根据相关调查资料显示，我国可溶性碳酸盐岩的分布占据了我国土地面积的三分之一，为岩溶创造了一个良好的发育条件，贵州、云南以及广西等多个地区均为具有代表性的岩溶分布区域，尤其是广西，主要表现为桂林地区的岩溶区为我国典型的岩溶区。
岩溶区中的溶洞与土洞，实质上就是岩溶地基形成过程中逐渐呈现的一种特殊地质状况，由溶洞与土洞共同组成的岩溶地基，经常会造成地基塌陷与不均匀沉降以及承载力不足等一系列变形破坏问题，如果不对其进行及时、有效的处理，会对建筑物的安全性造成严重影响，导致坍塌事故的发生，对于人民群众的生命财产安全构成威胁。
因此，应当充分重视岩溶区溶洞及土洞对建筑地基造成的影响，采取合理的措施对溶洞、土洞地基进行处理。
二、岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响1、岩溶区溶洞对建筑地基的影响处于独立状态的基础底面以下地层的厚度超过3倍基础底面宽度的时候，且在应用过程中不具备土洞形成条件，如基础位于落水洞近旁与宽度低于1m的竖向熔蚀裂隙地段，可以忽略溶洞对建筑地基稳定性造成的硬性。
当基础底面与溶洞顶板之间的上层厚度低于相关规定标准的时候，应当根据岩溶水活动、洞内充填状况、岩土强度与结构、顶板形状以及洞体大小等一系列因素，对洞体的稳定性进行分析。
如果地质条件与以下其中一种情况相符，那么可以忽略溶洞对建筑物地基稳定性造成的影响：①微风化硬质可溶性岩石中，洞体顶板的厚度大于洞跨；②洞体比较小，溶洞的平面尺寸低于基础尺寸，并且具有十分充足的支承长度；③沉积物在溶洞中堆积密实，溶洞的承载力超过150KPa，并且不可能被水冲蚀。
岩土工程中岩溶及土洞工程地质特征及基础施工
浅谈岩土工程中岩溶及土洞的工程地质特征及基础施工摘要：随着社会主义的建设在不断的发展，其建筑技艺也在不断的提升，对于一些特殊建筑区的处理方式上存在着异同，因此本文就岩溶区域的建筑建设上应该注意的事项以及在此区域中岩溶以及土洞的工程地质特征进行研究，对岩溶区域的岩溶以及土洞的主要性质上进行探讨，为实现安全施工打下坚实的基础，本文就相关的岩溶以及土洞施工上采取合理的措施，以此来实现整个建筑工程的安全施工，同时为在熔岩区域进行施工建设的同仁提供借鉴意见。
关键词：岩土；岩溶；土洞；地质；施工近年来，我国的建筑事业在不断地发展，因此对其建设存着很多的问题，从其地质的选择上由于我国的地质存在着很大的差异性，所以面临的不同建筑施工，可以很好的确保整个工程的安全，尤其是在熔岩区域进行施工，要注重岩溶以及土洞的分布，为从根本上做好基本的建筑工程的基层设计，需要从具体的岩溶情况进行考虑，以此来实现整个工作的顺利而安全的进行，对于岩溶层区域的处理措施，不仅要根据所建设的建筑工程进行分析，而且还要从其地质环境上进行施工措施的设计。
本文从岩溶层的基本情况着手，根据岩溶层的施工指标进行分析，对相应的熔岩层基本特性做好分析，为实现工程的有效施工做出相应的努力。
一、熔岩性的特征概述由于我国的地理环境相当复杂，其岩性的组合上存在着很多的差异，而且根据相应的岩性的不同会造成整个工程的施工方案有所不同。
下面将会以一个实例对熔岩的岩性进行分析，此工程剖面上的岩性非常复杂，在其上部浮土层主要是杂填土，下部的基岩主要是灰岩地层。
从上至下岩土层的基本特征的简述如下概述：最上层为杂填土，其色泽主要呈灰黄色，其土壤构成以粘土为主，并且还夹杂着卵石和碎石（10%～30%），杂填土的粒径大小在20～40mm之间，特殊情况的可以达到300mm以上。
其次为粉质粘土，其色泽呈现出灰黄色，局部包含有少量的圆砾，此种土质的韧性和干强度呈中等，其分布状态呈现出镜体分布，粉质粘土表面略显光滑，没有摇振反应。
岩溶地区土洞的发育机制及治理
方法。
４６０ ） １０７
要 ：简 要 分 析 了 土 洞 的 发 育 机 制 ，结 合 湘 西地 区
和断裂 ；地下水十 分丰富 ，埋深较 浅 ；上覆第 四 系地层 主 要为陆相沉积或 冲洪积形 成 的粘 性土 、砂层 、淤泥等 ，土 质结构较松散 ，大部分 直接沉积 灰岩表 面 ，岩溶 土洞现 象
３ ２ ２ 土 洞 治理 ．．
程投入使用后引起地面下陷或基础失稳，带来严重的安全
隐患 ，造成不 良后 果。 因此在 岩溶 地 区进行 工 程建 设 时 ， 对土洞的勘察及地基 处理 是至关 重要 的，轻则 影响设 计方 案 、投资预算 ，重则影 响业 主的整个投 资取 向以及整个 区
域 的发 展 。
４ ２ 填 充墙 上 口的缝 隙填 嵌 密 实 ．
（ ） 窗台向外 坡度 应大 于 ５ ，窗上 口面砖 作鹰 嘴处 １ ％
理。
框架结构的柱 边、梁底缝 隙处 ，先要 削 除灰疙 瘩 ，洗 刷 干净 ，随即用干硬性 １ ． ： ５水泥砂浆填嵌密实 。处理好门 ２ 窗周边 的缝隙 ，彻底 清扫 门窗周边 与墙体接 触处 ，冲水 湿 润、刷水泥素浆一遍 。随即用 掺 １％Ｕ Ａ膨胀 剂 的 １２ ５ ０ Ｅ ：． 水泥砂浆分二次嵌 塞 ，嵌好后外边 留 ５ｈｍ深 的凹槽 ，待外 ｉ 装饰完成后 ，缝 内嵌 防水密 封胶。窗台下砌 体 的灰缝必 须 饱满 。不得将抹灰抹到窗框下槛 口以上 ，必须从 下 口坐进 ２ ３ｍ ｍ，无遮 阳板的窗台均做 １ ０×１ （ ｍ） ０ ｍ 的滴水线。
１ ２ 土 洞 的发 育条 件 ．
（ ）开挖换填法 。若土洞埋 深 ≤５ｍ，可将 土洞 挖开 ， １
把洞内的充 填物挖 除，换 填碎石 、沙 或毛石 混凝 土。湘西 碗米坡水 电站 的值班宿舍 楼 ，拟采用 筏板基 础 ，在勘 察时
3岩溶与土洞
ch6- 42
•岩溶与土洞的处理
4 ．排导： 5．特殊基础形式：
ch6- 43
ch6- 44
ch6- 45
小结
岩溶的价值和不良影响 1、价值： • 现已探明石油储处多在石灰岩溶洞中，约有一半在 该地貌中。地表奇峰异石，地下有众多溶洞，各种 造型景观奇特，称为丰富的旅游资源。地下洞穴埋 藏的古生物和古人类化石有重大科学价值。 2、不良影响： • 裂隙、孔洞多，地表难吸收水，风化壳薄，会 引起水土缺失，不利农业生产。常发生地基破裂， 水库漏水，不利于工程建设等。
1－石林、2－溶沟、3－漏斗、4－落水洞 5－溶洞、7－暗河、7－石钟乳、8－石笋
ch6- 54
（三）溶蚀洼地和溶蚀谷地 1、溶蚀洼地 • 这是一种面积较大的椭圆形封闭洼地，四周多被低 山丘陵、峰林等围绕。底部堆积着 2-3m 厚的红土层 （较平坦），上面常有耕地和村落分布，雨季时常积涝 为害，旱季时因地下水位下降而干旱，当洼地底部排水 系统堵塞后（发育后期）积水成湖。
ch6- 8
2. 土洞的形成与发育条件
土洞：土洞主要是地表或地下水流在 土体中进行溶蚀和冲刷的作用而形成 的。
(a)土洞未形成前；(b)土洞初步形成；(c)土洞向上 发育； (d)地面塌陷；(e)地面呈碟形洼地。
ch6- 9
3. 土洞的形成与发育条件
土洞发育的快慢主要取决于： 1）基岩面上覆土层的性质： 含碎石的砂质粉土层； 2）地下水的活动强度：
H
当跨中有裂缝，顶板两端支座处的 岩石坚固完整时
两端固定梁
若裂缝位于支座处，顶板较完整时
若支座和顶板岩层均较完整时
简支梁
岩土工程：岩溶与土洞一般规定
岩土工程：岩溶与土洞一般规定第1条在碳酸盐类岩石地区，如有溶洞、溶蚀裂隙、土洞等现象存在时，应考虑其对地基稳定性的影响。
第2条在岩溶地区，当基础底面以下的土层厚度大于三倍独立基础底宽，或大于六倍条形基础底宽，且在使用期间不具备形成土洞的条件时，可不考虑岩溶对地基稳定性的影响，并可按本规范第五章有关规定进行地基计算。
第3条基础位于微风化硬质岩石表面时，对于宽度小于lm的竖向溶蚀裂隙和落水洞近旁地段，可不考虑其对地基稳定性的影响。
当在岩体中存在倾斜软弱结构面时，应按规定进行地基稳定性验算。
第4条当溶洞顶板与基础底面之间的土层厚度小于本规范第6.5.2条规定的要求时，应根据洞体大小、顶板形状、岩体结构及强度、洞内充填情况以及岩溶水活动等因素进行洞体稳定性分析。
如地质条件符合下列情况之一时，可不考虑溶洞对地基稳定性的影响，但必须按本章第二节设计。
1.溶洞被密实的沉积物填满，其承载力超过150kPa，且无被水冲蚀的可能性；2.洞体较小，基础尺寸大于洞的平面尺寸，并有足够的支承长度；3.微风化的硬质岩石中，洞体顶板厚度接近或大于洞跨。
第5条对岩溶水通道堵塞或涌水，有可能造成场地暂时性淹没的地段，或经工程地质评价属于不稳定的岩溶地基，未经处理不宜作建筑地基。
第6条对地基稳定性有影响的岩溶洞隙，应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件综合分析，因地制宜采取下列处理措施：1.对洞口较小的洞隙，宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理；2.对洞口较大的洞隙，宜采用梁、板和拱等结构跨越。
跨越结构应有可靠的支承面。
梁式结构在岩石上的支承长度应大于梁高的1.5倍，也可采用浆砌块石等堵塞措施；3.对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体，可采用灌浆加固和清爆填塞等措施；4.对规模较大的洞隙，可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。
第7条有地下水强烈地活动于岩土交界面的岩溶地区，应考虑由地下水作用所形成的土洞对建筑地基的影响，预估地下水位在使用期间变化的可能性。
《岩溶与土洞》课件
评价方法与标准
安全性评价
评估岩溶与土洞对工程结构的 安全性影响，如稳定性、承载
能力等。
环境影响评价
评估岩溶与土洞对周边环境的 影响，如地下水、土壤质量等 。
经济性评价
评估岩溶与土洞对工程投资的 影响，如工程成本、工期等。
规范标准评价
根据相关规范和标准，对岩溶 与土洞进行评价和分类。
岩溶与土洞的监测与预警
土洞对边坡稳定性的影响
在斜坡地带，土洞发育可能引发边坡 失稳，造成滑坡、泥石流等灾害。
土洞发育可能对地下管线造成威胁， 导致管线破裂、损坏。
岩溶与土洞对工程的影响与防范措施
影响建筑物安全
岩溶和土洞引起的地面塌陷、沉降等 问题，可能对建筑物安全造成威胁， 需采取相应措施防范。
01
02
影响道路安全
地面塌陷、沉降等会导致道路损坏， 影响交通安全，需加强道路的维护和 监测。
保护措施与建议
加强监测与预警
限制工程活动
建立完善的监测网络，对岩溶与土洞进行 实时监测，及时发现异常情况并采取应对 措施。
在岩溶与土洞发育区域，限制大规模的工 程活动，避免对地质环境造成破坏。
生态恢复与治理
加强宣传教育
对已经破坏的岩溶与土洞进行生态恢复和 治理，采取植被恢复、土壤改良等措施， 促进生态系统的恢复和稳定。
岩溶发育的阶段与模式
岩溶发育的阶段
岩溶发育通常分为初期、中期和晚期 三个阶段，每个阶段有不同的特征和 形成机制。
岩溶发育的模式
根据不同地区和不同地质条件，岩溶 发育的模式也不同，常见的有峰林、 峰丛、石林等。
03
土洞的形成与发育
土洞的定义与特征
土洞定义
复杂岩溶,土洞地基处理实例分析
复杂岩溶,土洞地基处理实例分析摘要：岩溶对工程建设的影响很大，通常由于岩溶的存在地基承载力不足，基础发生不均匀沉降，滑动及塌陷。
因此，在工程建设中需要对其进行防治处理。
本文主要就有关岩溶地基的稳定性和处理方法进行了分析和探讨。
关键词: 岩溶；地基；稳定性；处理方法引言：我国岩溶分布广泛，在广西、云南、湖南等各省均有较大面积的分布。
由于岩溶的地质作用，岩溶地基存在溶洞、土洞、塌陷、沟等不良地质现象。
这些不良地质现象常常引起岩溶地基地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏。
随着越来越多的工程兴建在岩溶地区，在工程建设中岩溶地基问题成为一个突出的问题。
因此，加强岩溶地基稳定性分析评价，采用合理、经济的地基处理措施，有着重大的技术价值和经济意义。
1、工程概况广西某市中心广场拟建一座24层的贸易大厦，该大厦地基工程地质条件和水文地质条件复杂，岩溶、土洞发育。
基坑北5m紧邻七层高的图书馆及四层高的电影院，南面相距4m处为该市主干道。
地基处理施工难度大，施工中引进一些新的施工措施进行尝试，并取得了良好效果。
该楼为一层地下室，基坑开挖深度4～4.4m，采用一柱一桩独立基础形式，单桩最大垂直荷载21000kN。
原设计为先开挖基坑，四周用毛石砌挡土墙，坑内采用人工挖孔桩。
由于人工挖孔桩施工中抽取大量地下水，造成电影院、图书馆多处开裂，建筑物地基有向下滑移现象，同时挖孔桩没办法穿过多层溶洞，施工难以进行，造成停工。
在此情况下，对该项工程进行了基础设计修改，采用冲孔和挖孔灌注桩相结合，并制订一套科学、合理、可行的施工程序，以保证相邻建筑物的安全及施工的顺利进行。
2、工程地质及水文地质条件根据勘察报告及桩孔的超前钻资料，基坑开挖已经挖除了人工填土层及淤泥层，基坑底地下有6～9m厚的履盖土层，其下为灰岩。
该地区属于岩溶发育区，地质条件非常复杂，土洞、溶洞发育，尤其主楼部位岩洞最为发育，最深溶洞达32m，方向呈多方位；洞的大小不一，最大的顶底板间距21m，最小的仅有十几厘米，有的溶洞全被充填或部分充填，有的为空洞并形成地下暗沙。
浅谈岩土工程中岩溶及土洞的工程地质特征及基础施工
浅谈岩土工程中岩溶及土洞的工程地质特征及基础施工摘要：文章以某城区中岩溶和土洞的工程性质以及分布进行了探讨，对岩溶区地基施工可能出现的问题展开了讨论，并就此提出了相应的解决对策，以期为岩溶地区工程施工和基层设计提供可供参考的意见和建议。
关键字：岩土工程；岩溶；土洞；地质特征；基础施工一、城区土洞和岩溶分布状况由统计数据资料可知，该城区在1980年至2010年之内先后出现十二次以上的土洞、岩溶塌陷等一系列的地质灾害，并且大多都是发生在中心城区位置，致使道路破坏、房屋倒塌，造成一定经济损失，从岩溶、土洞塌陷产生的频率以及结果来看，最近十几年来其发展态势愈发严重，并且也已经引起了相关部门高度的重视。
二、岩性组合特征通过对多个场地进行勘察可知，该城区特质特征如下：岩性组合复杂，上层为浮土层、杂填土以及第四系全新的统冲洪积物，而下层基岩属于二叠统栖霞组的灰岩地层。
该城区的土层特征由上至下表述如下：（一）溶洞：灰黄色，碎石和卵石所占比例为10%-30%，其余采用粘性土填充，碎石、卵石的成分为灰岩、砂砾岩、石英砂岩。
（二）中风化灰岩：栖霞组灰岩，节理、裂隙较发育，风化中等，方解石填充裂隙面，碎块构造为中厚层块状，下部岩芯完整，上部岩芯破碎。
岩体质量等级为4级，RQD值为0-85%，采取率介于30%-90%之间，本层场地内部均有揭示，其最大揭示厚度为9.5米。
（三）中风化辉绿岩：块状、绿色，矿物成分属于角闪斜长石，致密坚硬，晶粒较细，岩体质量等级为三类，硬岩。
RQD值为30%，采取率为80%，仅在某些地段对场地进行揭示，其最大揭露厚度为1.4米。
（四）泥质碎石：主要为粉质粘土，灰黄色，5%-15%的角砾，50%的碎石，其粒径介于2mm-20mm之间，局部富集，棱角状的石英为其主要成分，呈可硬塑、湿润状态。
（五）土洞：饱和，软流塑状态，灰褐色，部分空洞。
（六）含角砾的粉质粘土：主要为粉质粘土，灰黄色，角砾的比例为10%-20%，分布不均、粒径为2mm-20mm，呈强中-风化状，呈可塑状态，很湿。
不良地质现象的工程地质问题(6.5)
4．溶洞和土洞对地基稳定性的影响。溶洞和 土洞地基稳定性必须考虑如下三个问题： （1）溶洞和土洞分布密度和发育情况。 （2）溶洞或土洞的埋深对地基稳定性影响。 如若H≥1.5b，同时岩石比较完整、裂隙 较少，岩石也较坚硬，则该溶洞顶板作为一般 地基是安全的。 如若H＞3b，岩石裂隙较多，岩石较为 破碎，则溶洞的埋深是安全的。 （3）抽水对土洞和溶洞顶板稳定的影响。
（8）天生桥：是溶洞或暗河洞道塌陷直达地表而 局部洞道顶板不发生塌陷，形成的一个横跨水流 的石桥。称其为天生桥。
贵州省级风景名胜区九洞天（六仲河）
钟乳石(Stalagmites) 和石笋(Stalactites)
地下 暗河
（二）岩溶的形成条件 岩溶的形成是由于水对岩石的溶蚀 结果。因而其形成条件是： 1. 必须有可溶于水而且是透水的岩石； 2. 水在其中是流动的、有侵蚀力的。
（4）深循环带，本带内地下水的流动方向取 决于地质构造和深循环水。这一带中水的交 替强度极小，岩溶发育速度与程度很小，一 般为蜂窝状小洞，或称溶孔。
上述讨论了水的活动引起各种岩溶 的现象，但是水的活动不仅限于其围岩 的溶蚀和冲刷，而很多时候岩溶水还可 以造成很多的堆积现象，最普遍的见到 是在溶洞内沉淀有石钟乳、石笋、石柱、 钙华等。
岩溶的垂直分带
在岩溶地区地下水流动有垂直分带 现象，因而所形成的岩溶也有垂直分带 的特征。
（1）垂直循环带，或称包气带。这里平 时无水，只有降水时有水渗入，形成垂 直方向的地下水通道。大量的漏斗和落 水洞等多发育于本带内。
（2）季节循环带，或称过渡带。这带位于地 下水最低水位和最高水位之间，本带受季节性 影响，在本带形成的岩溶通道是水平的与垂直 的交替。 （3）水平循环带，或称饱水带。这带位于最 低地下水位之下，常年充满着水，地下水作水 平流动或往河谷排泄。因而本带形成水平的通 道，称为溶洞、地下暗河等。
岩溶与土洞
立志当早，存高远岩溶与土洞岩溶也称喀斯特，它是由于地表水或地下水对可溶性岩石溶蚀作用的结果而产生的一系列地质现象。
如溶沟溶槽、溶洞、暗河等。
土洞则是由于地表水或地下水对土层的溶蚀和冲刷而产生空洞，空洞的扩展，导致地表陷落的地质现象。
(一)岩溶岩溶作用的结果是使可溶岩遭受溶蚀，产生一系列地表岩溶形态和地下岩溶形态。
地表岩溶形态有溶沟(槽)、石芽、漏斗溶蚀洼地、坡立谷、溶蚀平原等，地下岩溶形态有落水洞(井)、溶洞、暗河、天生桥等。
(1) 溶沟溶槽是微小的地形形态，它是生成于地表岩石表面，由于地表水溶蚀与冲刷而成的沟槽系统地形。
当沟槽继续发展，以致各沟槽互相沟通，在地表上残留下一些石笋状的岩柱。
这种岩柱称为石芽。
(2)漏斗是由地表水的溶蚀和冲刷并伴随塌陷作用而形成的漏斗状地表岩溶形态。
漏斗的大小不一，常成群地沿构造破碎带方向排列。
如果漏斗底部的通道被堵塞，则漏斗内积水而成湖泊。
(3)溶蚀洼地是由许多漏斗不断扩大汇合而成。
平面上呈圆形或椭圆形，溶蚀洼地周围常有溶蚀残丘、峰丛、峰林，底部有漏斗和落水洞。
(4)坡立谷是一种大型的密闭洼地，也称溶蚀盆地。
坡立谷再发展便形成溶蚀平原。
(5)落水洞是地表与地下深处的通道，其下部多与溶洞或暗河相连。
(6)溶洞是地下水长期溶蚀.冲刷伴随塌陷作用所形成的近于水平发育的岩溶现象。
洞内常伴随发育有一些小的岩溶现象，如石笋、石钟乳、石柱等。
(7)暗河是地下岩溶水汇集和排泄的主要通道。
天生桥是暗河或溶洞洞道塌陷直达地表而局部洞道顶板不发生塌陷，形成的一个横跨水流的石桥。
(二)土洞土洞因地下水或者地表水流入地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏空成洞穴而形成。
工程实践中，土洞发展到一定程度时，上部土层发生塌陷，破坏地表原来形态，危害建(构)筑物安全和使用。
土洞的形成主要是地。
7.4 岩溶与土洞
如果水中的游离CO2含量比平衡所需的数量要 多，那未，这种水与CaCO3接触时，就会发生 CaCO3的溶解。
确定水中的侵蚀性CO2是有意义的，因为水中 含侵蚀性CO2越多，则水的溶蚀能力越大。但是 水中侵蚀性CO2的含量是随水的活动程度不同而 不同的。
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一、岩溶
地下水在向地下流动过程 中，与岩石相互作用而不断 地耗费了其中具有侵蚀性的 二氧化碳，这样造成了地下 水的溶解能力随深度的加深 而减弱。再加上深部水的循 环较慢，溶解能力及冲刷能 力大大减少，使深部的岩溶 作用减弱。
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一、岩溶Βιβλιοθήκη 溶的垂直分带在岩溶地区地下水流动有垂直分带现象，因而 所形成的岩溶也有垂直分带的特征。 （1）垂直循环带 （2）季节循环带 （3）水平循环带 （4）深循环带
的地质现象。
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概述
危害
严重地影响建筑场地 的使用和安全：
岩石结构的破坏； 地表突然塌陷； 地下水循环改变 等。
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一、岩溶
（一）岩溶的主要形态 地表岩溶形态： 溶沟
（槽）、石芽、漏斗、溶 蚀洼地、坡立谷、溶蚀平 原等。
地下岩溶形态：落水洞 （井）、溶洞、暗河、天 生桥等 。
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一、岩溶
暗河
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一、岩溶
（9）天生桥：是溶洞 或暗河洞道塌陷直达 地表而局部洞道顶板 不发生塌陷，形成的 一个横跨水流的石桥。 称其为天生桥。
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一、岩溶
（二）岩溶的形成条件 岩溶的形成是由于水对岩石的溶蚀结
果。因而其形成条件是： 1. 必须有可溶于水而且是透水的岩石； 2. 水在其中是流动的、有侵蚀力的。
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7.1.2 土洞地基
定 义
土洞是岩溶地区可溶性岩 层的上覆土层在地下水冲 蚀或地下水潜蚀作用下形 成的洞穴。 多位于粘性土层中。 凡颗粒细、粘结大、胶结 好、水理性稳定的土层， 不易形成土洞；反之，则 易形成。
73
土洞的形成与发育条件
土洞发育的快慢主要取决于： 1）基岩面上覆土层的性质： 含碎石的砂质粉土层； 2）地下水的活动强度;
3）基岩面附近岩溶和裂隙发育程度：
ch6- 74
（1）地表水下渗形成的土洞 • 当地下水深埋于基岩面以下的岩溶发育区 时，地面水通过土中裂隙、生物孔洞、石芽边 缘等通道渗入地下，当入渗处下部有岩溶通道 时，借冲蚀作用，土洞将自上而下地逐渐形成， 洞体断面呈漏斗形居多；当入渗处下部岩体中 无适宜消纳的通道，开始时入渗的水流逐渐布 满土中空隙，继而可沿邻近基岩面上某通道流 入岩体，最后到达地下水面。这一运动过程， 使最初的土中网状细流汇集为集中的脉状流， 流量增大，在基岩入口处流速加快，加剧对土 体的冲蚀掏空，在邻近岩面通道口的上方形成 土洞，其断面形态多为坛罐状，如向上发展可 形成地面塌陷。
地表喀斯特沉积地貌
钙 华 池 和 边 石 堤
地表喀斯特沉积地貌
钙 华 池 和 边 石 堤
由泉华形成的台地
２.岩溶与工程的关系
• 由于岩溶作用的结果，使可溶性岩体的结 构发生变化，岩石的强度大为降低，岩石的透 水性明显增大，并富含地下水，因此岩溶对工 程建筑兴建及使用往往造成不利的条件。对水 工建筑的坝基稳定及坝库渗漏带来严重威胁。 • 在岩溶地区修建铁路，也会给铁路带来许 多危害。溶洞顶板的突然塌陷或掉块引起建筑 物的破坏或影响施工的进展，严重者迫使铁路 局部改线。施工中，洞穴充填岩溶水的突然涌 水也威胁着施工安全或建筑物的稳定。可见， 岩溶与工程建设事业关系非常密切，对建筑物 的稳定性、正常使用、施工方法及修建工期和 造价等都有很大影响。
第7章 不良地质现象
7.1 岩溶与土洞 7.2 岩质边坡稳定性问题 7.3 泥石流 7.4 地面沉降 7.5 采空区 7.6 活断层 7.7 地 震
7.1.1 岩溶
• 1. 岩溶形态 • 岩溶，又称喀斯特，是指可溶性岩层，如 碳酸盐类岩层（石灰岩、白云岩）、硫酸盐类 岩层（石膏）和卤素盐类岩层（盐岩）等受水 的化学和物理作用产生的沟槽、裂隙和空洞， 以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷穴、洼地 等特殊的地貌形态和水文地质作用的总称。可 溶岩被水溶蚀、迁移、沉积的全过程称“岩溶 作用”过程。而由岩溶作用过程所产生的一切 地质现象称“岩溶现象”。“岩溶”这一术语 是概括性的，是岩溶作用和岩溶现象的总称。
水的溶蚀力
◆水中酸的含量越高，溶蚀力也越强；酸的 来源主要由大气中的CO2溶入水中而成。
◆温度越高，溶蚀力越强；虽然水中CO2的 含量与温度成反比，但水的化学反应速度与 温度成正比。 ◆气压越高，溶蚀力越强；水中CO2的含量 与气压成正比。
◆气候越湿热，水的溶蚀力就越强，喀斯特 发育就越快。
(4)水的流动性
溶沟和石芽
地面喀斯特地貌
石芽
溶沟
埋藏石芽 • 热带土壤空气CO2含量高，地下水有较多的碳酸， 可溶蚀土层下的石灰岩形成石芽和溶沟，但因在地 下未受雨水冲刷，故石芽外形圆滑，溶沟深度不大 （如图）。
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石灰岩中的溶隙
石灰岩中的溶沟
落 水 洞
美国
喀斯特作用与喀斯特地貌
喀斯特漏斗
漏斗
（6）溶蚀洼地及坡立谷
•
溶蚀洼地在峰丛或峰林之间呈封闭或半封 闭状。平面形态为圆形或椭圆形，长轴常沿构 造线而发育，面积约数至数十平方千米。“坡 立谷”一词来源于原南斯拉夫，意即平原，又 称溶蚀平原。它由溶蚀洼地进一步发育而成。 • （7）溶洞 • 溶洞为地下岩溶地貌的主要形态。是地下 水流沿可溶性岩层的各种构造面（如层面、断 裂面、节理裂隙面）进行溶蚀及侵蚀作用所形 成的地下洞穴。洞穴中存在着溶蚀残余堆积、 石钟乳、石笋沉积物及崩塌物等多种类别沉积。
（3）水的溶蚀力
◆水的溶蚀力取决于水的化学成分、温度、气压等 方面因素。 CO2＋H2O —— H2CO3 ； （形成碳酸） H2CO3 —— H＋＋HCO3－ ；（碳酸离解） H＋＋CaCO3 —— HCO3－＋ Ca 2 ＋ （溶解碳酸钙） 总的化学反应方程式： CO2＋H2O＋CaCO3 ——Ca 2＋ ＋2（HCO3）－ ； 其化学反应是可逆的，正反应速度取决于CO2的浓 度，逆反应速度取决于Ca 2＋的浓度。即溶解于水中 的CO2越多，水的溶蚀力就越强；水中的Ca 2＋的含 量越高，水的溶蚀力就越弱。
地下河
广 东 英 德
地 下 河 出 口
贵州威宁的草海，46.6 km2
草海
石 灰 岩 溶 蚀 地 貌 象 鼻 山 ---
天生桥
天 生 桥
天生桥
贵州遵义
地下喀斯特地貌
地下喀斯特地貌
石柱
石钟乳
石笋
地下喀斯特地貌
地下喀斯特地貌
桂 林 芦 笛 岩 溶 洞
湖南波月洞中的石柱、石塔、及地下瀑布华等沉积物
（2）地下水潜蚀形成的土洞
• 上覆有适宜冲蚀的土体，其下有排泄储存 冲蚀物的空间，地下水位频繁升降于岩土交界 面附近，由于地下水潜蚀和吸蚀作用的加剧， 为土洞的形成和发展创造了必要的条件。当地 下水位上升至高于基岩面时，长期处于干燥状 态的土体与水接触，逐渐湿化崩解，在岩土交 界处形成软弱土带；当地下水位下降至低于基 岩面时，使岩面上的软弱土失去了浮托力。与 此同时，岩体裂隙中的地下水体，随着水位的 下降而流向深处，使裂隙空间产生真空、形成 负压。此外，水位波动时，水力坡度亦随之变 化，水位下降，水力坡度增大。
（8）伏流、暗河和岩溶泉 • 地面河潜入地下之后称伏流。暗河是由地 下水汇集而成的地下河道，它具有一定范围的 地下汇水流域，因此，暗河虽有出口，而无入 口。 （9）岩溶湖 岩溶湖分地表岩溶湖及地下岩溶湖两种 类型。 （10）溶隙、溶孔 溶隙及溶孔主要发育在虹吸管式循环亚带 及深循环带，形态呈细缝状及蜂窝状，其直径 从数毫米到数厘米，也有较大的，似小溶洞。
岩溶垂直分带与地下水垂直分带的关系
岩溶发育的部分规律
（5）岩溶发育的地带性 • 不同气候带内，岩溶发育各具不同的形态和特 征。我国岩溶类型主要有热带、亚热带、温带 三大类。此外，还有高寒气候带、干旱区、海 岸岩溶类型等。
４.岩溶的类型
按可溶岩的出露条件分类： （１）裸 露 型 岩层大部分出露地表，低洼 地带分布有厚度不超过10cm的第四系覆盖层，地 表岩溶景观显露，地表水同地下水连通密切。 • （２）浅覆盖型 岩层大部份被第四系土层覆 盖，厚度一般不超过30m，少部分岩溶景观显露 地表，地表水与地下水连通较密切。 • （３）深覆盖型 岩层基本被第四系土层覆 盖，土层厚度一般超过30m，几乎没有岩溶景观 显露地表，地表水同地下水连通不密切。 • （４）埋 藏 型 可溶岩层被不可溶岩层(如砂 岩，页岩等)覆盖，没有岩溶景观显露地表，地表 水同地下水连通不密切。
4. 岩溶发育规律
• • • •
（1）岩溶发育随深度的变化性 岩溶化程度随着深度的增加而逐渐减弱。 （2）岩溶发育的不均一性 所谓不均一性，是指岩溶发育的速度、 程度及其空间分布的不一致性。岩溶的 发育受到岩性、地质构造和岩溶水循环 交替的控制。
（3）岩溶发育的阶段性与多代性 • 岩溶的发育是一个缓慢的地质过程，和其 他自然现象一样，必有其发生、发展和消亡过 程。在岩溶发育条件长期稳定的条件下，它要 经过幼年、青年、中年期到老年期，完成一个 岩溶的发育旋回。每个阶段都有相应的岩溶形 态类型。实际上，岩溶的发育大多是多旋回的， 且有些旋回在时间上有重叠。 • （4）溶洞的成层性 • 溶洞成层的原因在于作为岩溶水排泄基准 面的河流，因地壳构造运动在上升—稳定—再 上升的交替变化过程中，河流地质作用相应地 产生下蚀—旁蚀—再下蚀的交替变化，由此岩 溶水的运动产生垂直—水平—再垂直的变化， 溶洞也就具有垂直的管道和水平的溶洞交互出 现，从而形成相互叠置的成层溶洞。
武隆 芙蓉 洞
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溶蚀洼地
峰林及喀斯特平原
峰林
峰林、峰丛、孤峰和喀斯特平原
峰林、峰丛、孤峰和喀斯特平原
贵 州 万 峰 林
峰林、峰丛、孤峰和喀斯特平原
喀斯特平原
路南石林
石林鸟瞰
地表喀斯特沉积地貌
钙 华 滩
地表喀斯特沉积地貌
水 下 钙 华
黄龙五彩池
黄龙五彩池 2
九寨沟华钙树
2005年7月2日莱芜西泉河村岩溶塌陷
３.岩溶发育的基本条件 • • • • (1)具有可溶性岩层； (2)具有溶解能力(含CO2)和足够流量的水； (3)地表水有下渗、地下水有流动的途径。 其他：气候、地形、植被和覆盖层等。
（1）岩石的可溶性
◆岩石的可溶性主要取决于岩石的化学成分 与岩石结构。 ◆三大类可溶岩：①卤盐类如钾盐、石盐； ②硫酸盐类如硬石膏、石膏、芒硝等； ③碳酸盐类如石灰岩、白云岩等。 溶解度：卤盐＞硫酸盐＞碳酸盐； ◆在碳酸盐岩类中，CaCO3的含量越高，其 他杂质含量越低，其溶解度就越大。 石灰岩＞白云岩＞硅质灰岩＞泥灰岩； ◆岩石的结构与溶解度有密切关系。对于结 晶的岩石，晶粒越小，溶解度也越大。
（4）干谷、半干谷及盲谷 •
干谷为岩溶区的特有景观。岩溶地区发育了古河谷， 当地壳上升，地表河流不是随之下切，而是沿着后期在 谷底上发育的岩溶孔道（漏斗、落水洞等），将水吸干， 谷底干涸遂形成干谷。有些干谷在暴雨季节尚排泄部分 洪水，则称半干谷。岩溶地区由于地表河流常发生遇落 水洞或溶洞而转为地下伏流的现象，这种河谷遇石灰岩 壁而突然截断，当这种河谷成为干谷时，就称盲谷。 • （5）峰丛、峰林、孤峰及溶丘 • 峰丛多分布于碳酸盐岩山区的中部，或靠近高原、 山地的边缘部分。峰林又称石林，常与洼地、干谷地形 组合出现。孤峰为峰林的进一步发展，呈分散的孤立山 峰，分布于岩溶平原之上。溶丘为峰林与孤峰地形经后 期溶蚀—剥蚀作用发展而成，呈平缓丘陵状。