岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究.ppt

第六章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究
主要内容:
一、基本概念及研究意义
二、岩溶发育机理、基本条件及规律
三、岩溶渗漏分析及防治措施
四、岩溶地基及天然硐室稳定性工程地质评价
五、岩溶地面塌陷的工程地质研究
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第六章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究
一、基本概念及研究意义
岩溶又称喀斯特，是水对可溶性岩石进行以溶蚀作用为主的综合地质作用及由这种地质作用而产生的各种地质现象的总称。
碳酸盐岩是最常见的可溶性岩石，工程上遇到的与岩溶有关的工程地质问题和灾害主要发生在碳酸盐岩中。
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第六章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究
岩溶作用结果表现在两个方面：
（1）形成地下和地表的各种奇特的岩溶形态，如石芽、溶沟、干谷、溶蚀洼地、溶蚀盆地、溶蚀平原、峰林、孤峰、溶丘、漏斗、竖井、落水洞、溶洞、暗河、地下湖及各种洞穴沉积物。
（2）形成特殊的水文地质现象，如冲沟少、地表水系不发育，岩体渗透性增大，岩溶水丰富但空间分布不均匀，动态变化大，流态复杂多变，山区地下水埋深一般较大，且地下水分水岭与地表水分水岭常不一致。
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第六章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究
碳酸盐岩地区主要工程地质问题有：
筑坝建库常遇到强渗漏问题；
采矿、地下洞室开挖过程中遇到的突水、溃砂问题；
覆盖层下基岩面强烈起伏不平引起的建筑物不均匀下沉或近地表溶洞存在引起的地基承载力不足或极不均匀。
碳酸盐岩地区主要环境地质问题有：
干旱与洪涝；
土壤贫瘠及石漠化；
地面塌陷；
岩溶水开发中的一系列问题。
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第六章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究
二、岩溶发育机理、基本条件及规律
（一）岩溶发育机理
岩溶作用是在地球的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈界面上进行的全球碳循环和有关的水循环和钙（镁）循环的一部分。CO2—H2O—CaCO3三相不平衡开放系统称为岩溶动力学系统。系统中可以产生如下的多种可逆反应：
+H+
-H+
-H+
+H+
+H+
-Ca2+
+Ca2+
-Ca2+
+Ca2+
-H+
CO2
CO20
H2CO3
HCO3-
CO32-
CaCO3
Ca(HCO3)2
CaCO30
CaCO3
快速反应
慢速反应
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第六章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究
该反应系统表明，液相中增加H+则加强固相的被溶蚀。
天然水溶液中H+主要来自气相中的CO2溶解于水中形成H2CO3解离出来的，因此，CO2的源源不断进入液相会加剧溶蚀，而CO2的逸出导致CaCO3的沉淀析出。
水中CO2主要来自：
大气——-%。
土壤——土壤中含CO2较大气高，一般1-2%，高的可达10%。
温度的降低可使更多的CO2进入水中。
可见，这一动力系统对CO2含量变化、生物化学作用和液相温度变化很敏感。
岩溶动力学系统是开放的系统，液相中很多其他离子进入此系统会影响其行为——酸性效应、离子强度效应、同离子效应、混合溶蚀效应。
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第六章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究
（二）岩溶发育基本条件
可溶岩
岩石的透水性
水的侵蚀性及流动性
要求：
（1）在可溶岩中具有一定的孔隙或裂隙系统，为水的循环提供通道。层面裂隙和构造裂隙系统都是良好的通道。白云岩中因白云岩化过程而有较多的孔隙。
（2）有适宜的地貌条件和地质结构条件，为大气降水或地表水向碳酸盐岩体中渗入提供补给通道，并为水排出岩体之外提供条件。
结论
岩溶发育很大程度上取决于水的循环交替条件。
岩溶发育的基本条件
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第六章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究
（三）岩溶发育的影响因素
碳酸盐岩岩性
气候
地形地貌
地质构造
断裂
褶皱
岩层组合特征
新构造运动的影响
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第六章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究
三、岩溶渗漏分析及防治措施
水库渗漏不可避免，按规定，只要渗漏量不超过河流平水期流量的1%~3%，就能保证建筑物发挥正常效能及水资源开发利用经济合理。
按渗漏途径将渗漏划分为：
坝区渗漏，包括坝基渗漏和绕坝渗漏。范围小，易查清，工程建设时即可采取防渗帷幕、截水墙、铺盖等措施。
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第六章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质研究
库区渗漏，包括向邻谷或向远排泄区的渗漏，或通过河湾或支谷向下游渗漏。范围大，要在大范围内查明地质、地貌和水文地质条件，预测可能发生渗漏的地段，再在可能地段中进行专门研究。可能渗漏地段需具备的条件：
有透水岩层；
地形地貌和地质构造的配合有利于透水岩层将库水导向库外；
不具地下水分水岭，或地下水分水岭水位低于水库正常水位。
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