结课论文-关于溶洞地貌的总结

1、地貌学及第四纪地质学结课论文题目：关于溶洞地貌的总结专 业: 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师:二零一三年一月摘要:溶洞地貌是石灰岩地区经历长期的岩溶作用的结果，是岩溶（也 称喀斯特karst）地貌的一种。本文主要介绍溶洞地貌是在什么地质 条件下形成的，是通过怎样的方式形成的，以及现代对于溶洞地貌的 大致分类及其研究溶洞地貌的价值。关键字：溶洞地貌：岩溶地貌：地质条件目录摘要i第一章溶洞简介11.1溶洞的地貌学性质11. 2溶洞的基本形成机制11.3溶洞的组成2第二章溶洞的形成及其分类32. 1溶洞的形成32.2溶洞的分类3第三章研究溶洞地貌的意义53.1对于工程地质问题的意义53. 1

2、.1岩溶地区城市地下t程的主耍特点53. 1.2主要工程地质问题53. 2对于资源开发的意义7第一章溶洞简介1.1溶洞的地貌学性质溶洞，英文名称:karst cave,是喀斯特地貌的一种表现。喀斯特(karst)(即岩溶)，源于前南斯拉夫的一个地名，指地表水在运动过程屮对所经过的沉 积物或岩石有着重要的侵蚀作用，既包括水动力作用下的碎屑物搬运，又包括水 对岩石或沉积物的化学溶蚀作用，还包括碎屑物在搬运过程中的磨蚀作用。喀斯 特地貌就是地下水对碳酸盐岩侵蚀作用的结呆。在水流作用下，形成陡悄的海岸、 弯曲的沟壑、高高的冰蚀悬谷、气势磅礴的大峡谷。“滴水穿石”也是水的化学 侵蚀作用的写照。喀斯特可划

3、分许多不同的类型。按出露条件分为：裸露型喀斯特、覆盖型喀 斯特、埋藏型喀斯特。按气候带分为：热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯 特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特。按岩性分为：石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、 石膏喀斯特、盐喀斯特。此外，还有按海拔高度、发育程度、水文特征、形成时期等不同的划分等。 由其他不同成因而产生形态上类似喀斯特的现象，统称为假喀斯特，包括碎屑喀 斯特、黄土和粘土喀斯特、热融喀斯特和火山岩区的熔岩喀斯特等。它们不是由 可溶性岩石所构成，在本质上不同于喀斯特。1.2溶洞的基本形成机制溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，石灰岩里不溶性的碳酸鈣 受水和二氧化碳的作用能转化为微溶性

4、的碳酸氢钙。曲于石灰岩层各部分含石灰 质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡 峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞。溶洞按出鉤条件属于埋藏性喀斯特，按岩性属 于碳酸盐喀斯特。cac03碳酸钙有这样一种性质：当它遇到溶有co?的水时就会变成可溶性的碳酸氢钙ca (hco3) 2cac03+c()2+h20=ca (hco3) 2溶有碳酸氢钙的水如果受热或遇压强突然变小时溶在水中的碳酸氢钙就会 分解，重新变成碳酸钙沉积下来。同时放出二氧化碳。ca (hco3) 2 =caco3 i +c021 +h20在自然界中不断发生上述反应于是就形成了溶洞中的各种景观。1.3溶洞的组成

5、溶洞：溶洞乂称洞穴，它是地下水沿着可溶性岩石的层面、节理或断层进行 溶蚀和侵蚀而形成的地下孔道。溶洞中的喀斯特形态主要有石钊i乳、石笋、石柱、 石幔、石灰华和泉华。钟乳石是指碳酸盐岩地区洞穴内在漫长地质历史中和特定地质条件下形成 的石钟乳、石笋、石柱等不同形态碳酸钙沉淀物的总称。石笋指在溶洞中直立在洞底的尖锥体。石柱指溶洞中钟乳石向下伸长、与对应的石笋相连接所形成的碳酸钙柱体。 石幔是渗流水屮碳酸钙沿溶洞壁或倾斜的洞顶向下沉淀成层状堆积而成。 石灰华是水流从从沉积的废石灰渣堆中流出，溶解石灰渣屮的钙，重新堆积 而成的。泉华是溶解仃矿物质和矿物盐的地热水和蒸气在岩石裂隙和地表面上的化 学沉淀物。

6、第二溶洞的形成及其分类2.1溶洞的形成如闻名于世的桂林溶洞、北京石花洞，就是由于水和二氧化碳的缓慢侵蚀而 创造出來的杰作。溶有碳酸氢钙的水，当从溶洞顶滴到洞底时，由于水分蒸发或 压强减少，以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙的沉淀。这 些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。如果溶有碳酸氢钙的 水从溶洞顶上滴落，随着水分和二氧化碳的挥发，则析岀的碳酸钙就会积聚成钟 乳石、石幔、石花。洞顶的钟乳石与地面的石笋连接起來了，就会形成奇特的石 柱。在自然界，溶有二氧化碳的雨水，会使石灰石构成的岩层部分溶解，使碳酸 钙转变成可溶性的碳酸氢钙。cac()3+c02+h20=ca

7、(hco3) 2当受热或压强突然减小时溶解的碳酸氢鈣会分解重新变成碳酸钙沉淀ca (hco3) 2 =caco3! +c02 f +h20大白然经过长期和多次的重复上述反应。从而形成各种奇特壮观的溶洞，如 桂林的七星岩、芦笛岩、肇庆的七星岩，宜春的竹山洞等。在溶洞里，有千姿百 态的钟乳和石笋，它们是由碳酸氢鈣分解后又沉积出來的碳酸鈣形成的。我国广西、云南、贵州等地有这种地貌。著名的桂林山水所呈现的奇峰异洞 就是这样形成的。2.2溶洞的分类按其发育演化，岩溶可分出以下6种。1) 地表水沿灰岩内的节理面或裂隙面等发生溶蚀，形成溶沟(或溶槽)，原先成层分布的石灰岩被溶沟分开成石柱或石笋.溶洞2）地表

8、水沿灰岩裂缝向下渗流和溶蚀，超过100m深后形成落水洞。3）从落水洞下落的地下水到含水层后发生横向流动，形成溶洞。4）随地下洞穴的形成地表发生塌陷，塌陷的深度人面积小，称坍陷漏斗， 深度小而积大则称陷塘。5）地下水的溶蚀与塌陷作用长期相结合地作用，形成坡立谷和天生桥。6）地面上升，原溶洞和地下河等被抬出地表成干谷和石林，地下水的溶蚀 作用在i口日的溶洞和地下河之下继续进行。云南路南的石林是上述第一阶段（溶 沟阶段）的产物，这里的口然风光因阿诗玛姑娘的动人传说而变得格外旖旎。桂 林的彖鼻山，则是原地下河道岀露地表形成的。在广西境内，经常可看到这种抬 升到地表以上的溶洞，俗称“神女镜”或“仙女镜”

9、。第三章 研究溶洞地貌的意义3.1对于工程地质问题的意义3. 1. 1岩溶地区城市地下工程的主要特点1、环境地质问题种类较多。岩溶地区城廿地下工程建设可能诱发一系列的 环境地质问题。如岩溶地表塌陷、地而沉降、地而开裂、对地下水资源量和水质 的影响以及对建筑物基础的影响等。2、环境地质问题较为敬感。岩溶区城市地卜工程可能诱发岩溶地表塌陷和 对建筑物深基础产生影响。这点显著不同于非岩溶地区，是岩溶区较为敏感的环 境地质问题。3、地下水与环境岩土体作用关系复杂。城市地下工程建设可能引起地下水 位多次波动，地下水与环境岩土体相互作用，将对土洞、溶洞及地下溶蚀空间的 稳定性造成影响，进而影响建筑物基础的

10、稳定性。3. 1.2主要工程地质问题岩溶地区城市地卜工程对地表的影响首先表现为地面变形，地面变形进一步 发展，将导致地面开裂，严重者导致岩溶地表塌陷。1、岩溶地表塌陷大都发生在覆盖型岩溶分布区，人为活动引起岩溶地表塌陷的成因主要是施 工抽排地下水或工程引起地下水位塑高，破坏了原有的岩溶水赋存和径流状态， 改变了水、气的压强差和十体的自重力、浮托力，加大了地f水渗透比降，机械 冲刷、潜蚀和吸蚀作用的结果使上覆的岩（土）体塌陷。岩溶塌陷给城市建筑物、 道路以及其他市政设施构成很人危害。不仅彩响生态景观结构、地形变化、水动 力条件及地下水污染，而月直接威胁人类生命及财产安全。如2008年广州市白 云

11、区夏茅村发生岩溶地血塌陷，陷坑面积达300ml导致数十处房屋的墙壁及地 面开裂、变形，造成了巨大的经济损失。2、建筑物基础的稳运性问题目前，非岩溶区建筑基础方面的研究较多，而对于岩溶区城市地下工程对 建筑基础影响方而还比较少。在覆盖型岩溶地区进行城市地下丁程的施丁，建筑 的浅基础会受到一定程度的影响。随着高层建筑和超髙层建筑的兴起，工程施工 引起岩溶对深基础建筑物的影响也越來越值得关注。%1 浅基础建筑物的稳定性城山地下工程施工过程中疏干排水引起的地表沉降，以及运营期内地下工程 结构对地下水的阻碍导致地下水位壅高，都可能给浅基础建筑物造成一定影响。疏干排水对浅基础建筑物的影响：在地下工程施工中

12、，常常需要进行疏干排 水，排水将导致局部水力梯度、地f水流速发生变化。若黏土中网状裂隙发育 水体沿裂隙渗流并向下部开口的溶洞、溶隙汇集，会对土体产生垂直渗透压力 细小的土颗粒将被水流带走；当水力坡度足够人时，人的土颗粒也将随水流发生 运移，发生流土或管涌进而形成土洞。影响到地基土体的稳定，给建筑物的安全 带來极大的危害。地下水水位壅高对浅基础建筑物的影响：城市地铁建成后就像植入地下含水 层中的一道隔水墙，阻碍地下水的径流，造成地铁隧道和车站迎水面地下水位升 高，背水面地下水位降低。通常情况下，地下水对浅基础地基承载力的影响主要 表现在:地下水水位升高，使水位以下的土体失去由毛细管应力或弱结合水

13、形成 的表面凝聚力，承载力降低；由于地下水的浮力作用，致使土体的有效重力减小 承载力降低。%1 深基础建筑物的稳定性随着现在高层建筑、超高层建筑的修建，建筑基础的埋置也在加深，在覆盖 层较薄的地区，深基础将埋置在岩层屮。在裂隙、溶洞、基岩而溶沟溶槽等岩溶 较发育的地区，下伏溶洞、溶蚀裂隙及暗河中的岩溶裂隙水，连通性好，水量丰 富；赋存于构造断裂带中的裂隙水，连通性强。地下工程施工引起地卜水位的波 动会对溶洞及地下溶蚀空间的稳定性造成影响，从而影响深基础建筑物的稳定 性。工程实践中发现，许多含溶洞地基的破坏往往是由局部破坏进而发展到整体 破坏，由溶洞内部破坏再发展到外部塌陷失稳。3.2对于资源开

14、发的意义1、岩溶与矿产 我国的岩溶i古i体矿产主要分布在西南儿省的石灰岩区在广 两贺县、富县与钟山一带的股溶洞或地表岩溶凹地中，主要有第四纪砂锡矿，其 次有磷矿、辰砂矿、铝土矿、苦硝和砂金等沉积矿产。云南、贵州、湖南等地还 存在着岩溶热液型的固体锡矿、有色金属矿、汞矿床等。在含油区前的第四纪石 灰岩古岩溶洞穴中赋存石油。2、岩溶水的利用 岩溶去，地表径流少，而地下水十分丰富。我国广西年降 雨量大12001500mm,但是地表只有较大的河流才经常有水，小河常年干涸或仅 在雨季有水，而地下喀斯特的总水量达38. 97g (m3)o华北的许多地区，岩溶水 已经成为工农业生产的重要水源，山西仅根据72个流