第三章岩溶工程地质

岩溶工程地质研究工程学院岩土工程与工程地质系2

概述碳酸盐岩的溶蚀机理影响岩溶发育的因素岩溶区水库渗漏问题岩溶地基稳定性问题提要3(1)掌握岩溶的概念、形态特征和研究意义；(2)要求掌握我国岩溶的分布特征;(3)理解碳酸盐岩的溶蚀机理;(4)理解碳酸盐岩的混合溶蚀效应；(5)掌握岩溶区水库渗漏的条件及其防治措施；(6)掌握岩溶地基稳定性评价方法及其防治措施。

本章学习要求4本章重点：(1)碳酸盐岩的溶蚀过程；(2)碳酸盐岩的混合溶蚀效应；(3)岩溶区水库渗漏的条件分析及其防治措施；(4)岩溶地基稳定性评价的方法及其防治措施。5第一节概述

一、定义

岩溶：水（包括地表水和地下水）对可溶性岩石进行的以化学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。

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。Karst6巫山

岩溶现象：1、形成独特的地貌大的地貌形态及蚀变：峰丛（溶蚀洼地）；峰林（溶盆）；溶蚀平原地表形态正形态：石林、石笋、峰林、孤峰。负形态：溶沟、溶孔、溶槽、溶水洞、漏斗、洼地、溶盆、溶原。地下形态：溶洞、溶隙、暗河。2、形成独特的水文地质现象：水文地质条件复杂化；透水性增大，流态动态及不均匀性增大等。8天生桥9101112131415161718悬棺19贵州省毕毕节县的的织金洞洞，原名名打鸡洞洞。位于于县城东东北23公里处织织金洞是是一个多多格局、、多层次次、多类类型的高高位旱洞洞，洞内内岩溶生生长独特特，景物物规模宏宏大，雄雄伟壮观观，千姿姿百态，，精妙绝绝伦。全全洞初勘勘长12.1公里，面面积达70平方米，，两壁最最宽处173米，垂直直高度多多在50至60米，最高高处达150米。洞内内空间开开阔，地地形起伏伏迭宕，，岩溶堆堆积物达达40多种，囊囊括了世世界溶洞洞所有的的形态类类别。2021“天坑”是岩溶(又称“喀斯特”)地区地下下河运行行形成大大面积塌塌陷造成成的，它它与常说说的“岩溶漏斗斗”不同，岩岩溶漏斗斗一般是是斜坡，，上宽下下窄，天天坑则是是四壁岩岩石峭立立，深度度百米至至数百米米以上，，犹如一一个巨大大无比的的“桶”。这个“桶”，口径从从近百米米至数百百米不等等，容积积从10万立方米米至1亿立方米米以上。。天坑形形状奇特特，地处处僻壤，，坑上坑坑下林木木葱郁，，如果能能进入“桶”底，更觉觉神奇。。天坑在国国内外均均有发现现。我国国重庆开开隆县、、奉节县县，四川川兴文县县，广西西乐业县县、巴马马县等地地都先后后发现了了天坑，，当地人人分别称称其为“石围”、“石院”、”岩湾”、“漩坑”、“龙缸”等，国外外说法也也不一样样，一般般称为Greatdoline(大漏斗)。我国有有关专家家认为称称其为“天坑”最确切，，故取名名为“岩溶天坑坑”(Karsttiankeng)，简称“天坑”。232425二、我国国岩溶分分布特征征世界大陆陆75%为沉积岩岩，15%为碳酸盐盐岩，约约4000万km2为可溶岩岩。我国国碳酸盐盐分布面面积334万km2，约占国国土面积积的36%。川、渝渝、黔、、桂、湘湘、鄂等等是我国国主要的的岩溶区区。我国地跨跨热带、、亚热带带和温带带不同气气候区，，形成不不同气候候区独特特的岩溶溶类型及及特征。。272829我国南方方地区化化学作用用为主,地貌景观观以石芽芽、石柱柱峰丛、、峰林,大峡谷,溶洞等为为特色。。30云台山地地处位于于河南省省修武县县我国北方方地区气气温低，，溶蚀速速度要慢慢很多,水不是参参与作用用的主要要原因，，而是以以断裂、、崩塌等等物理因因素为主主的破坏坏。31三、岩溶溶工程地地质研究究的意义义一方面,岩溶地区区形成优优美的自自然风景景.充分利用用岩溶洞洞穴作为为地下工工程等。。另一方面面,生态环境境脆弱，，水旱及及地质灾灾害频繁繁发生。。在该地地区进行行工程建建设常常常会遇到到一些特特殊的工工程地质质问题。。主要有有：岩溶溶渗漏，，引发地地区塌陷陷，造成成坑道涌涌水、突突水、滑滑落。据广西39个岩溶山山地县统统计，在在已建的的260座大水库库中，有有明显渗渗漏的（（设计效效益与实实际效益益相比低低于80％者）有有92座。1.水利水电工工程：渗漏、溃坝坝、诱发地地震2.道路工程路基、站场场、桥梁地地基稳定性性、地基塌塌陷我国东部岩岩溶区，铁铁路4010公里，岩溶溶塌陷376处，近十年年间中断车车1860小时，颠覆覆列车3次。343.地下工程涌水、突水水、岩溶冒冒落4.工民建地基稳定性性、塌陷问问题自1977年至今，武武汉地区先先后发生6次岩溶地面面塌陷：1977年，汉阳中中南轧钢常常堆料场塌塌陷；1988年，武昌陆陆家街塌陷陷和阮家巷巷塌陷；1999年，毛坦村村小学塌陷陷；2000年2月，武昌司司法学校塌塌陷；2000年4月，青菱乡乡烽火村塌塌陷1988年5月10日，武昌陆陆家街地面面塌陷，圆圆形塌坑，，直径22M，深10余米米，十间民民房、大树树、电线杆杆等塌入坑坑中，引起起附近工厂厂、学校、、住宅墙体体、地坪变变形、开裂裂。2000年4月6日下午4时－8时，洪山区区青菱乡烽烽火村地面面塌陷。陷坑18个，最大陷陷坑长63米、深6－7米；最小陷陷坑1－2长，深小于于2米。陷坑带呈近近东西向分分布，散分分在东西300米、南北250米的范围内内。有2栋民房完全全倒塌，有有16栋民房出现现不同程度度的开裂、、破损。该村196户、990余名村民无无一人伤亡亡。37桂林至梧州州市高速公公路与桂林林市外环高高速路段相相接处，曾曾在施工期期发现大量量岩溶塌陷陷。这一罕见的的岩溶地面面塌陷群发发生在位于于临桂县会会仙镇马面面村以南约约2公里处正在在施工的路路基。已发发现的85个塌陷溶洞洞，分布在在2公里长新辟辟的路基上上，直径最最小为1米，大至10多米，最浅浅的为1米，最深的的3米多。3839佛罗里达州州温特帕克克的落水洞洞（a）开始沉下下去不久，，注意昂贵贵的赛车掉掉入坑内。。（b）从空中看看，这个坑坑几乎完全全对称。（c）堵塞后的的景观，落落水洞地区区现在成了了一个城市市公园。40第二节碳碳酸盐盐岩的溶蚀蚀机理参与岩溶过过程的营力力及岩溶过过程很复杂杂。主要营营力是水,水的侵蚀、、溶蚀作用用是经常性性、缓慢的的长期作用用过程。主要作用有有溶蚀、侵侵蚀、重力力坍塌、堆堆积、沉陷等。如如：地表水—侵蚀、剥蚀蚀、堆积；；地下水—溶蚀、机械械潜蚀、堆堆积、沉陷陷；重力、气压压—坍塌、冲爆爆、吸蚀。。一、溶蚀过过程碳酸盐为难难溶盐，溶溶解度很低低，如250C时，溶解度度为14.2mg/L，由于水的的化学成分分复杂，且且随环境条条件而复化化，使得碳碳酸盐岩石石处于长期期、多变、、多种溶蚀蚀效应。溶溶蚀反应由由表及里，，地下溶蚀蚀优先的复复杂体之中中。涉及三相体体系：固、、水、气。。主要九个离离子平衡体体系：CO2，H2CO3，HCO3－，CO32－，Ca2+，CaHCO3+，CaCO3，H+，OH－溶蚀过程如如下（以CaCO3的溶解和沉沉积为例））①②由①及②上述反应也也可表示为为离子平衡衡式：化简为：43上述表明：：CaCO3在水中溶解解的实质是是CO32-与H+结合生成HCO3-，因此H+的浓度是溶溶解的关键键。天然水水中，H+浓度很低，，故CaCO3在天然纯水水中溶解很很少，形成成岩溶主要要是因为水水中含有过过量的CO2，与水结合合电离H+，促使CaCO3溶解。任何何能在水中中产生H+的物质均可可能使CaCO3溶解。水中CO2主要取决于于外界环境境的补给。。如大气、、土壤的生生物作用等等。大气、生物物、岩石、、水构成一一个岩溶动动态系统，，岩溶是一一个复杂的的物理化化学动态过过程。不平衡,CaCO3溶解或CO2逸出平平衡，，或析出CaCO3（沉淀）不不平衡,CaCO3溶解往复进行充CO2二、混合溶溶蚀效应不同成分或或不同温度度的水混合合后，其溶溶蚀能力有有所增强的的效应。1.两种不同饱饱和溶液的的混合溶蚀蚀效应指两种或两两种以上不不同饱和度度水溶液，，在碳酸盐盐岩体内相相遇，混合合后的溶液液较原来的的溶液溶解解性增强。。水的的溶溶蚀蚀能能力力取取决决于于水水中中侵侵蚀蚀CO2的的的存存在在情情况况，，右右图图中中曲曲线线表表示示平平衡衡CO2与溶溶解解CaCO3的关关系系。。两溶溶液液的的溶溶解解度度相相差差越越大大，，相相混混合合后后，，侵侵蚀蚀性性越越大大。。实实际际上上，，自自然然界界中中溶溶液液大大都都比比较较接接近近，，相相混混合合一一般般能能再再溶溶解解1%-2%的CaCO3。462.不同同温温度度溶溶液液的的混混合合溶溶蚀蚀相相效效应应如果果有有两两种种温温度度不不同同而而饱饱和和度度相相同同的的水水相相混混合合，，或或一一种种水水溶溶液液由由高高温温变变为为低低温温，，都都可可以以加加大大CO2的溶溶解解度度，，从从而而加加强强溶溶液液的的溶溶蚀蚀能能力力。。这这是是因因为为温温度度由由高高降降低低时时水水对对CO2吸收收系系数数增增大大，，以以及及用用于于饱饱和和CaCO3所需需的的平平衡衡CO2减少少，，多多余余的的CO2转化化为为游游离离CO2。实实际际上上，，温温度度降降低低同同时时又又限限制制了了溶溶液液中中分分子子的的游游动动和和扩扩散散，，减减缓缓了了溶溶解解反反应应的的速速度度。。在地地质质条条件件特特殊殊的的部部位位，，因因上上述述原原因因，，常常使使岩岩溶溶作作用用较较之之其其他他地地方方强强烈烈。。如如，，地地下下水水面面附附近近；；断断层层交交错错等等地地下下水水下下渗渗流流汇汇合合点点；；河河谷谷岸岸坡坡附附近近；；温温泉泉出出露露点点附附近近等等。。47三、、其其他他离离子子的的作作用用天然然地地下下水水中中成成分分较较复复杂杂，，大大致致有有两两类类离离子子：：一一类类是是与与碳碳酸酸盐盐岩岩溶溶解解产产生生的的相相同同离离子子，，如如Ca2+、Mg2+、CO32-等；；另另一一类类是是不不同同的的离离子子，，如如Na1-、Cl1-、SO42-等。。这这些些离离子子对对溶溶液液的的溶溶解解性性都都有有一一定定影影响响，，即即产产生生离离子子效效应应，，如如下下：：1.酸效效应应任何何酸酸解解离离出出H+后，，溶溶液液中中H+浓度度增增加加，，H+和CO32-结合合生生成成HCO31-，从从而而加加速速CaCO3的溶溶解解。。如如右右反反应应式式：：地质质上上含含硫硫酸酸的的岩岩层层渗渗出出的的地地下下水水有有较较大大溶溶蚀蚀性性。。2.同离离子子效效应应3.离子子强强度度效效应应加入Ca2+或CO32-等同等等离子子后，，减缓缓水对对碳酸酸盐的的溶蚀蚀能力力。水中增增加与与CaCO3不相一一致的的强电电解离离子时时，它它们会会以较较强的的吸引引力吸吸引Ca2+及CO32-离子，，从而而降低低Ca2+与CO32-的引力力，从从而增增大水水对CaCO3的溶解解性。。第三节节影影响响岩溶溶发育育的因因素凡是影影响上上述三三个条条件的的因素素均是是影响响岩溶溶发育育的因因素。。具有可溶性岩石具有溶蚀能力的水具有良好的水循环交替条件岩溶发育的条件50一、碳碳酸盐盐岩岩岩性的的影响响碳酸盐盐岩能能否被被溶解解或溶溶解程程度如如何，，主要要取决决于岩岩石的的性质质，如如物质质成分分、化化学成成分、、矿物物成分分及结结构。。碳酸盐盐岩是是指碳碳酸盐盐矿物物含量量超过过50%的一类类沉积积岩。。主要要化学学成分分是CaCO3、MgCO3、SiO2等。常见的的有：：灰岩岩、白白云岩岩、白白云质质灰岩岩、硅硅质灰灰岩、、泥质质灰岩岩等。。不同岩岩石，，其溶溶解性性是不不同的的，可可用两两个指指标表表示：：准试样样：方方解石石，要要求试试样尺尺寸相相同，，粉碎碎的粒粒度大大小一一样，，溶蚀蚀在高高浓度度CO2的蒸馏馏水中中。KV及KCV越大，，说明明岩石石的溶溶蚀强强度和和溶蚀蚀速度度也越越大。。研究表表明：：★方解石石含量量越高高CaO/MgO比值越越大，，KV及KCV越大；；反之之白云云石含含量越越小。。★酸不溶溶物含含量越越高，，KV及KCV越小。。矿物结结晶越越小，，KV越大。。一般般而言言，泥泥晶>粒屑>亮晶。。二、气气候的的影响响1.降水的的影响响：（1）水直直接参参与岩岩溶作作用，，充足足的降降水是是保证证岩溶溶作用用强烈烈进行行的必必要条条件。。（2）水是是溶蚀蚀作用用的介介质和和载体体，充充足的的降水水保证证了水水体的的良好好的循循环交交替条条件，，促进进岩溶溶作用用的强强烈进进行。。552.温度的影响响：（1）温度升高高，水中的CO2的溶解度减减小，不利利于岩溶作作用。一般般，水温升升高200-300C，溶于水中中的CO2减少一半。。（2）温度升高高，生物新新陈代谢加加快，释放放更多的CO2带入水中，同时温度度升高，化化学反映速速度大大加加快，有利利于岩溶作作用。一般般温度升高高100C，化学反应应速度加快快一倍。总体上：温温度的升高高有利于岩岩溶作用的的进行。温热潮湿的的热带、亚亚热带地区区：岩溶作作用较强烈烈高寒干旱的的地区：岩岩溶不发育育不同气候条条件下，岩岩溶速度、、形态、类类型都明显显不同我国气候分类副热带亚热带温带三大特征地区青藏高寒地区西北干旱地区南部温热地区57如溶蚀速度度：广广西：；湖北：0.06mm/a；河北：。岩溶形态差差别：广西副热带带—溶蚀为主，，地表地下下岩溶充分分强烈，形形态诸全；；湖北、湖南南、四川等等地—岩溶发育，，以溶丘、、溶洞、漏漏斗为特征征。河北、山东东、山西等等地—不太发育，，侵蚀为主主，几乎不不发育封闭闭溶蚀地形形，以地下下隐伏岩溶溶为主。三、地形地地貌的影响响地形地貌条条件通过影影响水的入入渗，循环环交替条件件，进而影影响岩溶发发育的规模模、速度、、类型及空空间分布。。例如：区域地貌格格局，宏观观上控制了了某地区的的地表水文文网及地下下水排泄基基准面的性性状，从而而控制了地地表地下水水的运动趋趋势，进而而控制了岩岩溶发育的的总体形式式。地形平缓地地貌较之地地形较陡地地貌，地表表径流缓慢慢，入渗量量较大，有有利于岩溶溶发育。不同地貌条条件，因其其垂直入渗渗带埋深和和水平径流流程度的不不同，垂直直岩溶形态态及水平岩岩溶形态的的明显差别别。地形高差大大大影响地地下水补、、排条件，，影响岩溶溶发育的深深度。四、地质构构造的影响响1.断裂的影响响成岩、构造造、风化、、卸荷等作作用形成的的各种破裂裂面，为地地下水入渗渗和流动提提供了通道道，同时为为地下水有有效向深部部渗入并形形成深部岩岩溶提供了了条件。由于断裂构构造的存在在，在一定定程度上控控制了岩溶溶的发育。。例如，沿沿断裂面岩岩溶发育强强烈。各组破裂面面相互交织织、延伸进进而控制了了岩溶发育育的形态、、规模、速速度和空间间分布，使使得岩溶发发育宏观不不均一性。。各种破裂面面相互交织织，使地下下水混合溶溶蚀效应明明显，促进进岩溶发育育。602.褶皱的影响响褶皱的类型型和部位不不同，裂隙隙发育程度度不同，岩岩溶强度不不同。如核核部比翼部部发育，背背斜比向斜斜发育。褶皱的形态态、性质、、尺寸和方方向控制了了可溶岩的的空间分布布从而控制制了岩溶发发育的特征征。613.岩层组合特特征的影响响可溶碳酸岩岩与非可溶溶岩可能在在不同地段段形成十分分复杂的各各种组合形形式，因而而岩石溶蚀蚀性存在显显著差异，，从而形成成复杂的岩岩溶现象。。如下4中类型的组组合形式，，岩溶发育育明显不同同。（1）厚而纯的的碳酸盐岩岩最有利于岩岩溶发育，，按地下水水动力特征征剖面上分分为四个带带：Ⅰ.包气带：多多发育垂直直岩溶形态态，溶蚀通通道间连通通性差。Ⅱ.地下水季节节变动带：：垂直和水水平两个方方向岩溶均均发育。Ⅲ.饱水带：有有利于形成成规模大、、连续性好好的水平岩岩溶Ⅳ.深循环带：：由于水循循环交替迟迟缓，岩溶溶发育很弱弱。ⅠⅡⅢⅣ（2）碳酸盐岩岩夹非可溶溶性岩层由于非可溶溶岩的存在在影响地下下水运动，，岩溶发育育没有充分分，不一定定具备上述述四个分带带特点。但但也常有岩岩溶现象发发育，其程程度因不可可溶岩夹层层的厚度和和夹层多少少而不同。。（3）非可溶性性岩层与碳碳酸盐岩互互层在同一时期期，岩溶呈呈多层发育育一般岩溶作作用较弱，，往往因非非可溶岩隔隔水作用，，形成局部部地下水系系统，从而而可能形成成多层岩溶溶现象。。（4）非可溶性性岩层夹碳碳酸盐岩岩溶发育极极弱非可溶岩隔隔水作用，，地下水循循环交替条条件很差，，岩溶发育育极弱。64五、新构造造运动的影影响地壳的上升升、下降、、相对稳定定运动的性性质、幅度度、速度和和波及范围围，控制着着水循环交交替条件及及其变化趋趋势，从而而强烈的控控制着岩溶溶发育的类类型、规模模、速度、、空间分布布及岩溶作作用的变化化趋势。地壳较快上上升期：侵蚀基准面面相对下降降，地下水水位适应排排泄基准面面而逐渐下下降，侧向向岩溶不发发育，规模模小而少见见，分带现现象不明显显，以垂直直形态的岩岩溶为主。。地壳相对平平稳期：侵蚀基准面面和地下水水面相对稳稳定，溶蚀蚀作用充分分进行，分分带现象明明显，侧向向岩溶规模模大，可形形成较大规规模的水平平岩溶和暗暗河，岩溶溶地貌较明明显典型。。地壳下降期期：常形成覆盖盖型岩溶，，地下水循循环条件变变差，岩溶溶作用受到到抑制或停停止。6667碳酸盐岩的的溶蚀机理理是什么？？影响岩溶发发育的因素素有哪些？？思考题68第四节岩岩溶溶区水库渗渗漏问题在岩溶地区区修建储水水输水等建建筑物如水水库，水体体可能沿其其岩溶通道道向周遍产产生渗漏，，有时会严严重影响工工程的正正常使用。。岩溶渗漏漏问题是水水利水电等等工程中的的主要工程程地质问题题之一。这这里以水库库渗漏为例例介绍渗漏漏的一些基基本问题。。6970一、渗漏的的形式1.按渗漏通道道分类裂隙分散渗渗漏管管道集中渗渗漏3.按渗漏部位位分类绕坝渗漏：：坝区临谷渗漏：：库区2.按库水漏失失的特点分分类暂时性渗漏漏：饱和包包气带的洞洞、隙消耗耗的水量一一旦饱和，，渗漏停止止。永久性渗漏漏：库水不不断地通过过岩溶通道道向下伏河河谷、邻谷谷、低地等等处流失。。二、岩溶渗渗漏条件分分析1.查明岩溶发发育、分布布规律重点查明溶溶洞、暗河河的展布位位置、规模模等，进行行岩溶泉水水流量、高高程调查，，确定通道道的位置及及可能影响响程度。地面调查,地球物理勘勘探,连通试验(荧光示踪剂剂,放射性同位位素,盐等),钻探等。74752.分析地质条条件（1）岩层组合合：当夹有非可可溶岩地层层时，可借借助该层防防止渗透（2）地质构造造：★褶皱皱a.纵谷：与河河流所处褶褶皱的部位位有关b.横谷：修水水库不利，，但充分利利用隔水层层，可能防防止坝区渗渗漏。c.斜交谷：具具体分析76纵向谷，，向斜，，隔水层层起到封封闭作用用，库水水不会向向邻岩渗渗漏横向谷，，岩层褶褶皱，不不利于库库区防渗渗，对于于坝址充充分利用用隔水层层可有效效隔渗。。纵向谷，，背斜，，地层产产状较缓缓，库水水沿岩溶溶通道向向邻岩渗渗漏。纵向谷，，背斜，，地层产产状较陡陡，库水水不会由由岩溶通通道向邻邻岩渗漏漏。灰岩灰岩隔水层隔水层灰岩隔水层隔水层岩溶灰岩断层错动动，破坏坏了良好好的隔水水边界，，形成间邻邻谷渗漏漏通道。。河间地块块存在诸诸如侵入入岩体某某相对隔隔水层，，起到较较好的隔隔水作用用。断层错动动，非岩岩溶地层层搭接形成良好好隔水边边界。岩溶层岩溶层非岩溶化地层★断层：既可有利利于渗漏漏，又可可不利于于渗漏★岩体侵入入：相对隔水水层的分分布位置置可将河谷谷分为补补给型、、排泄型型、悬托托型三种种类型。。3.查明河谷区水水文地质质条件库水位与与两岸地地下水位位相对高高程关系系，直接接关乎库库水能否否向邻谷谷渗漏，，两者关关系可概概括为如如下图各各种情况况:1—建库前地地下水位位2—建库后地地下水位位图a、b、c、d、e为补给型河谷谷。建库前地地下水补给河河水。a、b、d三种情况下，，建库后地下下水位仍高于于库水位，不不产生渗漏；；c、e建库后，库水水位高于地下下水位，产生生渗漏。图g、f属于排泄型，，建库前河水水补给地下水水，建库后肯肯定渗漏。图h是悬托型，天天然地下水位位位于谷底以以下，建库后后肯定渗漏。。三、岩溶渗漏漏的防治措施施归纳起来有两两方面措施：：一是降低岩岩体透水性；；二是封堵渗渗漏通道。常常用灌、铺、、堵、截等措措施。1、灌浆：通过钻孔向岩岩体灌注水泥泥、沥青、粘粘土等浆液，，充填裂隙、、洞穴，降低低岩体的透水水性，形成防防渗墙，达到到防渗目的。。2、铺盖：在地表水（如如库水）入渗渗地层（如坝坝上伏）铺设设一定高度的的粘土等隔水水层，阻止水水体向地下入入渗。3、堵截：用块石、混凝凝土等材料对对规模较大的的渗漏通道进进行填塞封堵堵，截断水流流。由于岩溶洞体体循环于水位位变动与无水水饱气等复杂杂状态，有时时封堵不当，，在洪水期水水位突然上升升情况下，形形成较高的水水气压力，或或下水位下降降形成负压，，即可能对堵堵体及洞体产产生破坏作用用，形成塌陷陷等，从而加加剧渗漏作用用。对此，常常常还可以采采取疏导措施施。8182838485第五节岩岩溶地基稳定定性问题一、变形破坏坏的主要形式式1.地表塌陷：地基受力层范范围内，存在在较大的空洞洞（如溶洞））。在自然条条件下或建筑筑荷载作用下下，产生洞体体坍塌，引发发地面塌陷而而导致建筑物物破坏。2.地基承载力不不足：或不均匀塌陷陷：覆盖岩溶溶区，因覆盖盖层强度较低低，不能满足足建筑荷载载要求而出现现破坏。或沉沉降不均匀导导致建筑破坏坏。3.地基滑动：较大的溶沟、、溶洞等形成成临空面，向向临空面产生生的滑动现现象。在岩溶地基上上进行建设时时，由于荷载载等原因，产产生地基塌陷陷破坏，或失失稳，这便是是岩溶地质稳稳定性问题。。87二、、地地基基塌塌陷陷的的成成因因形成成塌塌陷陷的的原原因因很很多多。。如如潜潜蚀蚀、、真真空空吸吸蚀蚀、、振振动动、、土土体体软软化化、、建建筑筑荷荷载载。。目目前前认认识识尚尚不不一一致致。。因因当当地地条条件件不不同同，，产产生生塌塌陷陷的的原原因因而而不不同同，，也也可可能能是是以以一一种种原原因因为为主主导导，，多多种种因因素素综综合合作作用用的的结结果果。。891、潜潜蚀蚀作作用用潜蚀蚀论论是是1898年俄俄国国学学者者巴巴浦浦洛洛夫夫提提出出的的，，在在国国内内外外地地质质界界长长期期被被接接受受并并加加以以应应用用。。在覆覆盖盖型型岩岩溶溶区区，，下下伏伏存存在在溶溶蚀蚀空空洞洞，，地地下下水水经经覆覆盖盖层层向向空空洞洞渗渗流流(或地地下下水水位位下下降降时时，，水水力力梯梯度度增增大大)。在在一一定定的的水水压压力力作作用用下下，，地地下下水水对对土土体体或或空空隙隙中中的的充充填填物物进进行行冲冲蚀蚀、、掏掏空空。。从从而而在在洞洞体体顶顶板板处处的的土土体体开开始始形形成成土土洞洞,随着着土土洞洞的的不不断断扩扩大大，，最最终终引引发发动动洞洞顶顶塌塌落落。。当当土土层层较较厚厚或或有有一一定定深深度度时时，，可可以以形形成成塌塌落落拱拱而而维维持持上上伏伏土土层层的的整整体体稳稳定定。。当当土土堆堆较较薄薄时时，，土土洞洞不不能能形形成成平平衡衡。。90据太太沙沙基基（（1933年））公公式式：：式中中：：—临界界水水力力梯梯度度—土颗颗粒粒密密度度n—土体体的的孔孔隙隙度度据达达西西公公式式和和动动能能公公式式，，地地下下水水侧侧向向流流时时的的动动能能：：式中中：：FH—地下水水动能能M—水的质质量K—渗透系系数I—水力梯梯度n—岩土体体的孔孔隙度度u—渗流速速度922真空吸吸蚀效效应真空吸吸蚀论论是我我国徐徐卫国国等于于1979年提出出的，，国内内也普普遍接接受这这一论论点。。岩溶网网络的的封闭闭空腔腔（溶溶洞或或土洞洞）中中，当当地下下水位位大幅幅度下下降到到空腔腔盖层层底面面下时时，地地下水水由承承压转转为无无压,空腔上上部便便形成成低气气压状状态的的真空空，产产生抽抽吸力力,吸蚀顶顶板的的土颗颗粒.同时内内外压压作用用，覆覆盖层层表面面出现现一种种“冲压”作用，，从而而加速速土体体破坏坏。93真空吸吸蚀产产生下下列三三种作作用：：吸盘吸吸蚀作作用空腔吸吸蚀作作用漩吸漏漏斗吸吸蚀作作用943压强差差效应应压强差差是指指岩溶溶空腔腔与松松散介介质（（或土土洞））接触触面上上下侧侧水、、气流流体，，因岩岩溶管管道水水位变变化而而产生生相应应的压压强差差值.4自重效效应雨水入入渗后后，盖盖层饱饱和容容重比比干容容重一一般增增加30%-40%。使土土拱承承受更更大的的重量量，导导致塌塌陷。。5浮力效效应岩土体体位于于地下下水位位之中中，当当地下下水位位下降降时，，除产产生压压强差差效应应外，，土体体的浮浮托力力也随随之减减小，，产生生塌陷陷。6土体强强度效效应土体吸吸水饱饱和后后，土土体抗抗剪强强度降降低，，土拱拱抗塌塌力减减小，，产生生塌陷陷。7其他效效应振动效效应荷载效效应酸液效效应96陆家街街降水水潜蚀蚀-重力致致塌形形成过过程模模式略略图h1孔隙水水位h2岩溶水水位h3混合水水位产生塌塌陷主主要与与以下下条件件有关关：1、覆盖层层厚度度：覆盖层层薄，，易于于塌陷陷且形形成时时间短短;覆盖层层厚,不易塌塌陷或或形成成时间间相对对较长长。90%塌陷出出现在在覆盖盖层厚厚度<10m，厚度度>30m者很少少产生生塌陷陷。2、水的作作用：：常常因因为地地下水水位下下降或或降雨雨期间间产生生，常常出现现于降降落漏漏斗中中心，，土体体含水水量达达60%以上的状态。。3、土质条件：砂性土比粘性性土易于塌陷陷，结构愈散散软愈易塌陷陷且速度愈快快。4、覆盖层下伏伏有较大的溶蚀空洞是形成塌陷的的有利条件。。98三、塌陷地基基稳定性评价价场地可否产生生塌陷，在查查明岩溶发育育分布特征、、覆盖层厚度度及荷载作用用等条件后，，进行稳定性性评价。物探一般可根据如如下情况作出出定性评价