常见工程地质现象之岩溶

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一、岩溶概述
❖ 岩溶又称喀斯特（Karst），是指水对可溶性岩石 进行以化学溶蚀作用为特征的综合地质作用以及由 此产生的一系列地质现象，是一种十分常见的地质 现象，属不良地质范围。据统计，整个地球陆地上 碳酸盐类岩(属生物化学沉积岩）分布面积约4000 万km2，我国的分布面积200万km2，我省碳酸盐岩 出露地区面积约2.9万km2。肇庆、韶关、清远、佛 山、广州等地区均有不同程度的岩溶分布，总体上 西北部、北部岩溶比较发育。
常见工程地质现象分析之一岩溶
张修杰
2007年9月
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主要内容
1 岩溶概述
3 岩溶发育条件 5 岩溶勘察 7 岩溶区工程问题
2 岩溶类型及形态
4 影响因素及规律 6 岩溶评价
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培训预期效果
❖ 通过理论讲解和工程实例分析，以期达到： ❖ 1、了解岩溶形态和形成条件； ❖ 2、了解岩溶区桩基施工过程中易发事故； ❖ 3、熟悉岩溶区常见地质问题和解决方法； ❖ 4、掌握岩溶区勘察方法及各方法的适用条件。
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❖ 当覆盖层较厚时，由于下伏基岩中发育有各 种岩溶空洞，地表的覆盖层中也常发育有各 种空洞、漏斗、洼地和浅水塘，也是一种对 工程危害较大的岩溶类型。埋藏型岩溶的可 溶岩大面积埋藏于不溶性基岩之下，岩溶发 育在地下深处，在地下千余米的奥陶纪灰岩 中也有发育，岩溶形态以溶孔、溶隙为主， 也有规模较大的溶洞存在。一般而言，埋藏 型岩溶对地面工程的危害不大，但对采矿工 程却有较大危害，井下洞室或巷道若遭遇岩 溶水，就会发生淹井等严重透水事故。
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二、岩溶类型及常见形态
❖ 1、岩溶类型
❖ 岩溶的类型划分方法有多种，各种方法都采 用不同的依据来进行类别划分，如从气候、 发育时代方面分。常见的是按埋藏条件将岩 溶类型划分为：裸露型、覆盖型和埋藏型三 种。从工程角度出发，这种类别划分结果与 工程建设的关系更为密切，因为岩溶的埋藏 条件与建筑工程场地的适宜性和稳定性直接 相关。
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（4）溶蚀漏斗、落水洞
❖ 岩石溶蚀破碎及
竖直溶隙扩大，
岩层顶部塌落形
成近于圆形坑，
向下逐渐缩小，
形似漏斗，称之
为溶蚀漏斗。如
竖直溶隙连通大
溶洞或地下河，
称Байду номын сангаас为落水洞。
落水洞
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❖（5）
❖地下暗河
❖ 岩溶地区地下 沿溶洞流动的 河流称为地下 暗河，其规模 大小不一。
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(1)石林、石芽
❖ 水沿可溶蚀 岩石的节理、 裂隙进行溶 蚀和冲蚀所 形成的沟槽 间突起与沟 槽形态，浅 者为溶沟， 深者为溶槽。
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❖ 沟槽间的突 起称石芽， 其底部往往 被土及碎石 充填。在质 纯层厚的石 灰岩区，可 形成巨大的 貌似林立的 石芽，称为 石林。如云 南石林。
落水洞
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暗河中的鱼
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三、岩溶发育条件
❖ 岩溶发育的基本条件有三个，即可溶性的岩 石、具有溶蚀能力的水和良好的地下水循环 交替条件。
具有溶蚀能力的水
可溶性的岩石 岩溶
良好的地下水循环交替条件
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1、可溶性岩石
❖ 这是岩溶发育的物质基础。自然界中的水溶 性岩石主要有石灰岩、白云岩、石膏和岩盐 等。在这几种可溶性岩石中，以岩盐的溶解 度为最大，石膏次之，石灰岩和白云岩的最 小。但是就分布面积来看，石灰岩和白云岩 的分布极为广泛，而石膏和岩盐则极小，岩 溶主要也分布在石灰岩和白云岩地层中。因 此，一般情况下岩溶主要是指由石灰岩和白 云岩构成的地层中的发育的岩溶。
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2、具有溶蚀能力的水
❖ “具有溶解能力的水”的存在，是导致岩溶现 象发生的外部原因，没有水对岩石的长期溶 解溶蚀，岩溶现象当然也不会出现。试验研 究发现，纯净的水对石灰岩地层的溶解溶蚀 能力是极其有限的，但是当水中的等酸性物 质含量提高时，其对碳酸类岩石的溶蚀性就 明显增大。碳酸钙溶于水的化学反应式为：
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（2）溶洞
❖ 地下水沿 岩石裂隙 溶蚀扩大 形成的各 种洞穴称 为溶洞。 其形态多 变，断面 不规则。
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左上广梧高速公路K71附近虎岩
左下广梧高速公路K71附近虎岩 内部情况
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（3）石钟乳、石笋
❖ 在岩溶地区， 地下水中多 含有碳酸盐， 在溶洞顶部 和底部饱和 沉淀而形成 石钟乳、石 笋和石柱。 其形成过程 如右图。
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2、岩溶形态
❖ 在可溶性岩石分布地区，溶蚀作用在地表和 地下形成了一系列溶蚀现象，称为岩溶的形 态特征。这些形态是岩溶地区所特有的，使 该地区地表形态奇特，景致优美别致，常被 开发为旅游景区，如广西桂林、云南路南石 林、肇庆七星岩等，同时，这些形态，尤其 是地下洞穴也是造成工程地质问题的根源。 常见的岩溶形态有溶洞、暗河、石林、石芽、 漏斗、落水洞、钟乳石、石笋等。
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❖ 土洞一般是特指存在于岩溶地区的可溶性岩 层之上的第四纪覆盖层中的空洞。其形成和 发生发展均与岩溶有关。受其下可溶性岩体 中的岩溶洞隙影响，覆盖型岩溶之上的第四 系松散堆积物或在地表水的冲蚀下顺着土体 的裂隙向其下的溶洞、溶隙中排泄，在土体 中形成冲蚀空洞；或由于其下存在较大的空 穴而发生塌陷，形成塌陷洞穴。
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❖ 裸露型岩溶的可溶性岩石基本上都出露地表， 仅有零星的小片为洼地所覆盖。各种地表和 地下的岩溶形态均较为发育，地下水和地表 水直接相连、相互转化，地下水位变化幅度 大，岩溶形成的地下空洞也大，对工程的危 害大。我国大部分岩溶均属此类。覆盖型岩 溶的可溶性岩石表面大部分为第四纪沉积物 所覆盖。其中覆盖厚度小于30m的为浅覆盖 型岩溶。当覆盖层较薄时，石芽、石笋等常 出露于地表；
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❖ 岩性以灰岩为主，局部为白云质灰岩、大 理岩等，地层年代多属于泥盆系和石岩系。 岩溶发育程度不均匀，以肇庆地区最为发 育，溶洞形态十分复杂，千姿百态，局部 构成一座座复杂离奇的地下迷宫，著名的 肇庆七星岩、封开旅游区，即是由岩溶地 貌构成。近年来，广东省建设的广（州） 肇（庆）高速公路、广（州）梧（州）高 速公路、广（州）清（远）高速公路、广 （州）佛（山）高速公路等大型工程均不 同程度地位于岩溶地区。