岩溶发育程度等级及其指标
广西桂林市规划中心城区岩溶发育特征及分布规律
广西桂林市规划中心城区岩溶发育特征及分布规律江思义;吴福;刘庆超;李海良;吴莹莹【摘要】弄清规划中心城区岩溶发育特征及其分布规律,对于岩溶地区规划中心城区建设布局,特别是建设场地工程地质勘察具有重要的指导意义.桂林市规划中心城区,属于岩溶发育分布区.论文基于前人研究成果,采用资料收集、地面调查、高密度电法及钻探相结合的方法,开展桂林市规划中心城区岩溶地质调查,分析了岩溶发育类型与岩性及岩性组合、水文地质单元、埋藏深度及地质构造的关系,总结提出了桂林市规划中心城区岩溶发育特征及分布规律.研究表明,桂林市规划中心城区岩溶发育主要以浅表的融县组、桂林组为主,在褶皱轴部,或断层影响带内,在垂直节理裂隙和缓倾斜层面裂隙组成的裂隙系统中,岩溶发育较强;可溶岩与非可溶岩接触地段岩溶发育强;在低平谷地中的分水岭处岩溶发育亦较强烈;在水文网长期摆动的地段地面以上岩溶发育程度强烈.【期刊名称】《中国地质灾害与防治学报》【年(卷),期】2019(030)003【总页数】9页(P120-128)【关键词】桂林市规划中心城区;岩溶地质调查;发育特征;分布规律【作者】江思义;吴福;刘庆超;李海良;吴莹莹【作者单位】广西壮族自治区地质环境监测总站,广西桂林541004;广西壮族自治区地质环境监测总站,广西桂林541004;广西壮族自治区地质环境监测总站,广西桂林541004;广西壮族自治区地质环境监测总站,广西桂林541004;广西壮族自治区地质环境监测总站,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】P642.250 引言桂林市是桂湘黔粤交界区域中心城市，属于中亚热带湿润季风气候型溶蚀侵蚀区，是典型的喀斯特岩溶地貌。
前人对区内的研究多集中于岩溶塌陷的评价与研究，冯佐海等[1-2]对区内岩溶塌陷成因类型与时空分布特征进行了研究，归纳了桂林市岩溶塌陷的成因类型，并分析出塌陷与地质构造的关系；万志清等[3]分析了桂林市岩溶地面塌陷的成因机制和分布规律，提出了对应的防治措施；肖明贵[4]揭示了桂林岩溶发育规律和地面塌陷分布规律，并对岩溶塌陷地质灾害危险性进行了多目标二级模糊综合预测。
薄层灰岩浅部岩溶发育特征及分布模型
薄层灰岩浅部岩溶发育特征及分布模型张宽;唐朝晖;柴波;孙巧;张洁飞【摘要】碳酸盐岩往往含有较多泥质夹层,多发育浅部岩溶裂隙,影响工程基础稳定性.文章依托广西合山市溯河矿区某道路浅部岩溶调查成果,分析了薄层灰岩岩溶宏观形态和垂直分布特征,按照溶蚀程度将其分为碎屑残留带、表层岩溶带和下部包气带;通过室内溶蚀试验,分析了矿物组成、CO2及水动力条件影响下的溶蚀规律;对比分析了薄层和厚层岩溶发育特征.结果表明:(1)薄层灰岩浅部岩溶发育程度与微地貌有关,通常在山谷和地下水强径流带溶蚀作用更为强烈;(2)薄层灰岩溶蚀优先开始于方解石,在岩石表面形成溶孔、粗糙程度增加,提供了侵蚀性溶液流动通道;(3)薄层灰岩岩溶较厚层灰岩岩溶规模小,分布较为均匀,由地表土体渗入地下岩体的地下水含有较多侵蚀性C02水溶液,会促进岩溶作用的进行;(4)薄层灰岩浅部岩溶发育分布模型为:发育均匀的微小溶蚀裂隙在溶蚀下渗过程中遇到软弱夹层时会沿水平向扩展并随进一步溶蚀作用被充填,垂向深部发展时溶蚀作用逐步消散.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2019(046)004【总页数】8页(P167-174)【关键词】岩溶;薄层灰岩;软弱夹层;溶蚀规律;分布模型【作者】张宽;唐朝晖;柴波;孙巧;张洁飞【作者单位】中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)环境学院,湖北武汉430074;中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】P642.25我国南方三叠系下统地层中普遍分布薄层灰岩。
薄层灰岩岩溶发育程度较中厚层灰岩弱，在工程建设中容易被忽视，存在工程安全隐患。
目前，针对薄层灰岩岩溶发育特征及分布模型的研究尚少，无法有效指导其分布区基础、边坡等工程活动的勘察设计。
地下岩溶发育程度评价体系的初步探讨
地下岩溶发育程度评价体系的初步探讨张凯;霍晓龙;陈寿根;涂鹏;谭信荣【摘要】为了对下岩溶液发育状况进行初步的判断,从而为岩溶区地下工程的规划与施工提供指导,采用定量与定性相结合的方法建立一套地下岩溶发育程度的评价体系,其评价结果可以用来对下岩溶发育状况进行初步的判断.首先,选取了6个影响岩溶发育的主要因素作为地下岩溶发育程度的评价指标,并对地下岩溶的不同发育程度等级进行定义;其次,采用基于模糊层次分析法与贝叶斯网络法的综合赋权法确定了各个因素对于岩溶发育影响的权重,并基于层次分析法确定了评价指标各状态的统一评分标准;最后,采用对比分析的方法确立了各个岩溶发育程度等级所对应的定量评价值的范围.为了检验该评价系统的实用性,该系统被应用于某岩溶区的铁路隧道工程当中.通过地预测评价结果与实际记录结果的对比分析可得:占隧道总长度97.1%的区域的地下岩溶发育程度的评价结果与实际岩溶发育状况相一致,只有2.9%的区域的评价结果产生了误差;在评价结果产生误差的这一区域,岩溶发育程度的定量评价值为0.69,岩溶发育程度被评价为"发育",十分接近实际发育状况"强烈发育"所属的定量值范围0.70~1.00,验证了该地下岩溶发育程度评价系统的的可靠性.%An attempt was made to establish an assessment system for subsurface karst development by combining quantitative and qualitative methods. The assessment results can assist the preliminary determinationof the extent of underground karst development and guide the planning and construction of underground engineering projects. Firstly,the major factors influencing the karst development were selected as the assessment indices in the system,and the varying degrees of subsurface karst development are defined. Then,the weights of these assessment indiceswere determined using a synthetic weighting method,in which the fuzzy hierarchy analytic process determines the qualitative weights,while the quantitative weights were determined by a sensitivity analysis of the Bayesian belief network. The Fuzzy Analytic Hierarchy Process was used to determine the ratings of the karst development states in the assessment indices. Moreover,based on the statistical data,the quantitative assessment results belonging to each degree of karst development were determined by comparing the calculated assessment results with the real karst development status. The proposed assessment system was applied to a railway tunnelling project in China to evaluate the degree of surface karst development before tunnel construction. A comparative analysis of the assessment results with the recorded results shows that the assessment of the tunnel zone,accounting for 97.1% of the total tunnel length,is consistent with the recorded results. Assessment errors only occur in 2.9% of the tunnel zone,where the degree of karst development was assigned as"developed",while the records indicated it was"extremely developed". However,the quantitative assessment result of the karst development degree is 0.69,which is close to the value range of"extremely developed",0.70-1.00. As this minor error is acceptable in the preliminary assessment of the degree of karst development,the proposed assessment system is verifiably reliable.【期刊名称】《西南交通大学学报》【年(卷),期】2018(053)003【总页数】9页(P565-573)【关键词】地下岩溶发育程度;综合赋权法;模糊层次分析法;贝叶斯网络【作者】张凯;霍晓龙;陈寿根;涂鹏;谭信荣【作者单位】西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;郑州市轨道交通有限公司,河南郑州450000;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TU443在岩溶地区进行隧道施工,常会遇到一系列与岩溶有关的问题[1].了解岩溶发育的规律,在施工前对岩溶的发育程度做出一定的预测评价,对减少施工过程中可能发生的岩溶灾害具有重要的意义.为了对岩溶的发育程度做出相对准确的预测,首先需要了解岩溶发育的基本条件,即岩溶发育的影响因素.苏联学者Sokolov[2]认为,岩溶是一种可溶性岩石被水流破坏的地质过程,它主要受到可溶解的岩石、岩石的渗透性、地下水的运动和水的溶解能力4个条件所控制.美国地质调查局的Legrand等[3]研究了岩溶地区的岩层渗透性的影响因素,并简要阐述了岩溶的发育特征及影响因素.Stringfield等[4]在Legrand的基础上总结了岩溶发育程度和碳酸盐含水层渗透性的控制因素.Ford与Williams[5]详细地阐述了岩性、岩溶水的化学特征、地质构造、气候等因素对岩溶发育的影响.国内学者对岩溶的研究始于上世纪50年代.中国科学院地质研究所岩溶研究组[6]在20世纪60至70年代,从碳酸盐岩的岩性、碳酸盐岩的溶解机理、地质构造因素、岩溶发育历史以及中国岩溶的区域发育特征进行了详细的阐述.任美锷等[7]总结了岩溶发育的主要因素,即:岩石的可溶性、岩石的透水性、地下水的腐蚀性、地下水的流动性以及自然因素.铁道部第二勘测设计院[8]在大量的地质勘查与铁路工程项目基础之上,从岩性、地质构造、地貌特征以及岩溶水的运动等方面阐述了岩溶发育的机理以及岩溶对建设的影响.袁道先[9]从气候特征出发对中国岩溶类型做了分类.总体而言,国内外对影响岩溶发育的各种因素进行了大量的研究,并取得了显著进展.但是,从影响岩溶发育的各种因素出发,对岩溶发育程度进行预测的研究比较少.Stokes和Griffiths[10]从基岩的岩性、单位厚度、地貌、区域地质构造特征等因素出发,通过分级评分的方法对岩溶的潜在发育程度进行了预测.但是对每个指标对岩溶发育的影响程度并未进行区分,也未给出岩溶发育程度等级所对应的定量评价值范围.国内学者对岩溶塌陷[11]及涌水[12]进行了预测,却鲜有岩溶发育程度预测这方面的研究.本文基于岩溶发育的主要影响因素,建立一套地下岩溶发育程度的评价系统,并利用在某隧道工程中检验其实用性.1 岩溶发育程度及评价指标的确定1.1 岩溶发育程度定义通常情况下,岩溶发育程度可以用以下的一种或者几种来表示:岩溶现象、岩溶密度、钻孔岩溶率以及暗河或者天然泉的流量[8].本文主要研究隧道工程中可能遇到的岩溶现象,岩溶发育程度将以地下岩溶形态[13]和沿隧道每千米长度岩溶现象的个数相结合进行定义.据发育规模大小,将地下岩溶现象分为[14]:(1) 大型溶洞,为体积不小于50 m3的溶洞;(2) 中等溶洞,为体积在10～50 m3之间的溶洞;(3) 小型溶洞,为体积小于10 m3的溶洞;(4) 溶槽或溶管,为具有管道特征的岩溶,管道直径在1 m到2 m之间;(5) 溶隙,为裂隙型岩溶,裂隙宽度小于1 m.基于岩溶现象和沿隧道每千米长度岩溶现象的个数这两个指标,地下岩溶的发育程度分为强烈发育、发育、中等发育以及轻微发育或不发育4个等级,如表1所示.1.2 岩溶发育的评价指标及分级岩溶的发生、发展必须具备一定的条件.其中主要是岩石的可溶性与裂隙性,以及水的侵蚀性及流通条件.前者属于岩石的岩性与地质构造问题,后者取决于水文地质条件[2].从这4个基本条件出发,在以往的研究基础上[2,5,6-7,10],考虑到工程中获取各因素信息的可能性,选取了6个因素:岩层的可溶性(I1)、可溶性岩层的厚度(I2)、岩溶水动力循环条件(I3)、地层的赋水性(I4)、地下水的溶蚀性(I5)和地质构造条件(I6),作为地下岩溶发育的评价指标.每个评价指标被划分为4个等级,如表2所示.表1 地下岩溶发育程度及其指标Tab.1 Underground karst development and its index地下岩溶发育程度描述强烈发育大型溶洞或暗河;或n≥15发育中等溶洞,较小的暗河或连通的岩溶管道;或5≤n<15;中等发育小型溶洞、溶槽或独立的岩溶管道;或1≤n<5轻微发育或不发育主要以溶隙或溶孔为主;或n<1注:n为沿隧道每千米长度上发育规模为中等及以上的溶洞的个数.表2 地下岩溶发育程度的评价指标及分级Tab.2 Evaluation indices of subsurface karst development and grades因素评价指标指标级别极有利于岩溶发育(Ⅰ)有利于岩溶发育(Ⅱ)相对有利于岩溶发育(Ⅲ)轻微有利岩溶发育(Ⅳ)岩层的可溶性[6]状态等级极度可溶可溶相对可溶轻微可溶岩层组成均匀状灰岩类均匀状的除灰岩以外的碳酸岩间互状纯碳酸岩均匀状、间互状不纯碳酸岩或变质碳酸岩可溶岩层厚度[10]状态等级极厚厚中厚薄厚度/m>10020^1005^200^5地下水的溶蚀性状态等级极强强中等弱游离CO2浓度/(mg·L-1)>6015^603^15<3岩溶的富水性状态等级极强富水强富水中等富水弱富水单位钻孔涌水量/(L·(s·m)-1)>5.01.0^5.00.1^1.00^0.1水的动力循环条件状态等级极有利有利相对有利轻微有利岩溶水动力分带季节变动带饱水带包气带深部循环带地质构造条件状态等级极断裂或褶皱的断裂或褶皱的相对断裂或褶皱的轻微断裂或褶皱的构造类型或位置张扭断层;或向斜轴部;或任何断层与褶皱同时出现张性断层;或背斜轴部、褶皱转折端压扭断层;或褶皱翼部压型10.断层;或无任何断层或褶皱构造2 地下岩溶发育程度评价体系2.1 地下岩溶发育程度评价体系的确立从影响岩溶发育的因素出发,对岩溶发育的发育程度进行定量的评价,建立如式(1)的评价体系.(1)式中:z为岩溶发育程度的定量评价值;ri为第i个影响因素状态的定量评分,采用层次分析法确定;wi为第i个因素所占的权重,采用综合赋权法确定.2.2 综合赋权法确定因素的权重岩溶发育程度的定量估算过程中,宜采用综合分析方法获得各个影响因素的权重,从而可以兼顾主观能动性和客观真实性.各因素的权重组成的向量即为因素权重向量,用式(2)进行表示.W=[w1 w2 … wn],(2)式中:W为因素的综合权重向量,由式(3)确定;wn为第n个因素的权重向量.wn=ψowo+ψsws,(3)式中:ws为由模糊层次分析法确定的主观权重;wo为由贝叶斯网络法确定的客观权重;ψs与ψo分别为主观权重与客观权重的权重分配系数,ψo+ψs=1,为了体现主、客观权重在综合权重中的同等重要性,本文中取ψs=ψo=0.5.2.2.1 模糊层次分析法确定主观权重模糊层次分析法(FAHP)[15]是在传统层次分析法(AHP)[16]的基础上发展而来的一种多准则决策方法.与传统的AHP方法中采用固定的数值来代表决策者在比较矩阵中的观点不同,FAHP方法中采用以模糊集为基础的数值区间来代表决策者做出的判断.FAHP克服了AHP方法内在不确定性和不精确性,使得决策者的判断更加合理[17-20].由三角形隶属度函数的3个阀值组成的集合,称为三角形模糊数(TFN),并表示为M={a,b,c},a、b、c分别为三角形隶属度函数中的区间阀值.则由FAHP确定权重的具体计算步骤如下[20]:步骤1 将X={x1,x2,…,xn}定义为对象集,G={g1,g2,…,gn}为目标集,则每个对象的扩展分析值为Mgij,i=1,2,…,n,三角形模糊数j=1,2,…,p.第i个对象的模糊合成值为(4)其中:为扩展分析值的模糊加法运算,被定义为如式(5)所示的一个特殊的矩阵.为模糊和向量的倒数向量,定义为(6)步骤2 若M1=(a1,b1,c1)与M2=(a2,b2,c2)为两个三角模糊数,则M2≥M1的可能性程度被定义为(7)并且可用式(8)进行计算.V(M2≥M1)=hight(M1 I M2)=μM2(d)=(8)其中,d是M1与M2交点D的横坐标.步骤3 某凸模糊数M3大于其他k个模糊数Me(e=1,2,…,k)的可能性等级被定义为V(M3≥M1,M2,…,Mk)=V(M3≥M1) and (M≥M2) and ,…,and (M≥Mk)=min{V(M3≥Me)}.(9)假设d(Ai)=min{V(Se≥Si)}( i≠e),则可得各因素的权重向量为wn=[d(A1) d(A2)… d(An)].(10)步骤4 将权重向量中的各元素进行归一化处理,则归一化权重向量为(11)采用FAHP确定因素主观权重,需要运用三角模糊数(TFN)建立因素的两两比较矩阵.由TFN表示变量间的相对重要性,如表3所示[20].表3 由三角形模糊数定义的相对重要性规模Tab.3 Relative importance scale based on triangular fuzzy numbers相对重要性模糊数三角形模糊数倒模糊数三角形模糊数的倒数同等重要1^(1,1,1)1^-1(1,1,1)稍微重要3^(1,3,5)3^-1(1/5,1/3,1)强烈重要5^(3,5,7)5^-1(1/7,1/5,1/3)非常强烈重要7^(5,7,9)7^-1(1/9,1/7,1/5)极端重要9^(7,9,11)9^-1(1/11,1/9,1/7)上述相邻判断的中间值2^(1,2,4)2^-1(1/4,1/2,1)4^(2,4,6)4^-1(1/6,1/4,1/2)6^(4,6,8)6^-1(1/8,1/6,1/4)8^(6,8,10)8^-1(1/10,1/8,1/6)构造关于岩溶发育的6个影响因素的两两比较矩阵,并根据式(4)～(11)求得各个因素的权重,如表4所示.因此,可以建立6个因素的主观综合权重向量为Ws=[0.214 0.134 0.205 0.108 0.161 0.179].2.2.2 贝叶斯网络法确定客观权重贝叶斯网络(BBN)是一种可以在不确定情况下进行推理的知识图形表现形式,其敏感性分析功能可以用来测定输入节点或者其他参数的状态或者粗糙度发生变化时输出概率的敏感性[21].父节点对根节点的敏感性反映了父节点对根节点的影响程度,敏感性越高表明影响程度越高.因此可以通过各父节点对于根节点的敏感性来得到各个影响因素对于岩溶发育的权重.BBN中的敏感性分析可以通过互信息法实现.通过求出各个相互独立的父节点关于根节点的互信息值,可以判断各父节点对根节点的敏感性程度[22].表4 各影响因素关于岩溶发育的两两比较矩阵及其权重Tab.4 Pairwise comparison matrix of factors to karst development and weights因素I1I2I3I4I5I6∑pj=1Mgij未归一化权重归一化权重I1(1,1,1)(1,3,5)(1,2,4)(1,3,5)(1,2,4)(1,2,4)(6,12,23)10.214I2(1/5,1/3,1)(1,1,1)(1/5,1/3,1)(1,2,4)(1/4,1/2,1)(1/4,1/2,1)(2.9,4.67,9)0.6250.134I3(1/4,1/2,1)(1,3,5)( 1,1,1)(1,3,5)(1,2,4)(1,2,4)(5.25,11.5,20)0.9590.205I4(1/5,1/3,1)(1/4,1/2,1)(1/5, 1/3,1)(1,1,1)(1/4,1/5,1)(1/4,1/2,1)(2.15,3.17,6)0.4530.108I5(1/4,1/2,1)(1,2,4)( 1/4,1/2,1)(1,2,4)(1,1,1)(1/4,1/2,1)(3.75,6.5,12)0.7510.161I6(1/4,1/2,1)(1,2,4)(1 /4,1/2,1)(1,2,4)(1,2,4)(1,1,1)(4.5,8,15)0.8350.179为确定各因素的客观权重,首先采用BBN分析软件Netica建立如图1所示的关于地下岩溶发育的贝叶斯网络.其中,各节点的状态划分依据表2进行.图1 关于岩溶发育的贝叶斯网络Fig.1 Bayesian belief network for karst development将在岩溶区地下工程中收集到的200组统计数据输入到该贝叶斯网络当中.运用敏感性分析功能对根节点“岩溶发育程度(karst development degree)”进行敏感性分析,得到6个父节点对于这一根结点的互信息(mutual information),然后将6个因素的互信息进行归一化处理作为客观权重,具体计算结果如表5所示.因此,可建立各影响因素的客观权重向量为Wo=[0.285 0.172 0.185 0.180 0.124 0.054].2.2.3 综合权重的确定根据式(3)可得因素的综合权重向量为W=[0.249 0.153 0.195 0.1440.142 0.116].(12)2.3 各因素不同状态等级的定量评分因素的q个不同状态的定量评分组成的集合为状态评分集,用R={ r1, r2, …, rq}表示.采用层次分析法为所有的评价因素确定统一的状态评分集,主要是利用层次分析法获得因素的4个状态关于岩溶发育程度的优先级,将这些状态的优先级进行归一化处理之后作为各状态的评分[23].表5 敏感性分析结果及各因素归一化权重Tab.5 Sensitivity to findings and normalized weights of factors节点互信息百分比/%归一化权重岩溶发育程度1.987 021.00—岩层可溶性 0.007 5437.900.285可溶性岩层厚度0.004 5522.900.172地下水溶蚀性0.004 9024.700.185岩层富水性0.0047624.000.180水动力分带0.003 2716.500.124地质构造条件0.001427.130.054首先建立判断矩阵A=[alm]q×q(l,m=1,2,…,q),并由式(13)求出该判断矩阵的权重向量N=[N1N2 … Nq].将各优先级的权重作为其优先级,如表6所示.表6 影响因素各状态关于岩溶发育的判断矩阵Tab.6 Judgment matrix of states of factors influencing karst development状态等级ⅠⅡⅢⅣ优先级归一化优先级Ⅰ13570.5041.000Ⅱ1/31350.2740.544Ⅲ1/51/3130.1440.286Ⅳ1/71/51/310. 0780.155(13)由式(14)可以求得判断矩阵的最大特征值为λmax= 4.241.(14)可由式(15)求得判断矩阵的随机一致性比率α=0.089.(15)其中,当矩阵中指标个数q=6时,对应平均一致性指标β按表7取值[12].表7 一致性指标取值Tab.7 Value of resistencyindexq23456789β00.520.891.121.261.361.411.46因为α<0.1,说明该判断矩阵满足一致性要求[16].将求得的优先级进行归一化处理,得到归一化优先级示于表6中.因此,各因素4个状态的定量评分集为R={1.000,0.544,0.286,0.155} .(16)根据表2所示的评价指标分级,以式(16)求得的因素状态评分,可建立如表8所示的岩溶发育程度的定量评价准则表.表8 岩溶发育程度各影响因素的因素及状态评分表Tab.8 Weights and ratings of factors affecting the degree of karst development因素权重状态等级ⅠⅡⅢⅣ岩层的可溶性0.249极度可溶可溶相对可溶轻微可溶可溶性岩层厚度0.153极厚厚中厚薄地下水的溶蚀性0.195极强溶蚀性强溶蚀性中等溶蚀性弱溶蚀性岩层的富水性0.144极强富水强富水中等富水弱富水地下水动力分带0.142饱水带季节变动带包气带深部循环带地质构造条件0.116极度褶皱或断裂的褶皱或断裂的相对褶皱或断裂的轻微褶皱或断裂的状态等级的定量评分1.0000.5440.2860.1552.4 各岩溶发育程度对应的评价值的范围为了确定各个岩溶发育程度所对应的定量评价值范围,首先根据表8对前述的200组统计数据中的各评价指标进行状态评分,通过式(1)计算出对应的岩溶发育程度定量评价值;其次,将计算所得的定量评价值赋予每组统计数据中对应的岩溶发育程度等级;最后,分别统计出属于每个岩溶发育程度的所有定量评价值落在每个间隔为0.1的区间中的比例,统计结果如图2所示.为了减小误差,若某区间中属于某一岩溶发育程度等级的定量评价值数据所占比例最高,则将该区间归属于该岩溶发育程度等级.如0.2～0.3区间,属于中等发育的数据所占比例为55.26%,属于未发育的数据比例为26.32%,由于55.26%>26.32%,则0.2～0.3区间应归属于中等发育这一等级.最终得到各个岩溶发育程度所对应的评价值区间如表9所示.图2 各岩溶发育程度对应的评价值落在各个区间的比例Fig.2 Proportions of assessment results belonging to each karst development degree within each interval至此,由式(1)所示的定量计算公式,表8所示的定量评分准则以及表9所示的各岩溶发育程度的定量评价值范围共同组成了地下岩溶发育程度的定量评价体系.表9 岩溶发育程度各等级所对应的计算结果范围Tab.9 Ranges of assessment results corresponding to different karst development degrees岩溶发育程度轻微发育或不发育中等发育发育强烈发育计算结果范围0^0.20.2^0.40.4^0.70.7^1.03 岩溶发育程度定量评价体系的应用3.1 地下岩溶发育程度的预测评价某铁路隧道位于贵州省黔南州都匀市西郊,为贵广客运专线内的一座单洞双线隧道.隧道进口里程DK98+844,出口里程DK106+210,全长7 366 m,最大埋深达470 m.隧道施工前,在地质平面测绘工作基础上,通过地球物理勘探及地质钻孔等方法获取6个影响岩溶发育因素的资料并进行整理.同时,参照表8所示的定量评价标准,由式(1)计算岩溶发育程度的定量评价值,再根据表8确定地下岩溶的发育程度,结果如表10所示.为了验证评价结果,在隧道施工工程中记录地下岩溶的实际发育状况,具体如表11所示.表10 岩溶发育影响因素的状态Tab.10 States of factors influencing karstdevelopment里程岩层类型可溶岩层厚度地下水溶蚀性岩层富水性水动力分带地质构造条件z岩溶发育程度预测DK98+844^DK98+922白云岩夹泥质灰岩厚层中等溶蚀性极强富水饱水带褶皱或断裂0.495DK98+922^DK99+400白云岩夹泥质灰岩厚层中等溶蚀性富水饱水带褶皱或断裂0.429DK99+400^DK99+770白云岩极厚层中等溶蚀性富水饱水带褶皱或断裂0.563DK99+770^DK99+850白云岩厚层中等溶蚀性富水饱水带极褶皱或断裂0.546DK99+850^DK100+820白云岩厚层中等溶蚀性极强富水饱水带褶皱或断裂0.559发育DK100+820^DK101+835泥质灰岩夹页岩中厚层中等溶蚀性富水饱水带相对褶皱或断裂0.327中等发育DK101+835^DK102+900钙质粉砂岩非可溶岩无溶蚀性富水无动力分带相对褶皱或断裂0.112DK102+900^DK103+450页岩非可溶岩无溶蚀性富水无动力分带褶皱或断裂0.194DK103+450^DK106+000石英砂岩夹页岩非可溶岩无溶蚀性富水无动力分带褶皱或断裂0.194轻微发育或不发育DK106+000^DK106+210灰岩厚层中等溶蚀性极强富水饱水带褶皱或断裂的0.692发育3.2 讨论在地下岩溶发育程度的评价过程中,可溶性岩层的厚度、地下水的溶蚀性以及水动力分带这3个因素均是基于碳酸岩而言的.因此,当无碳酸岩存在时,这3个指标的评分将被赋0.基于这一准,DK101+835～DK102+900、DK102+900～DK103+450和DK103+450～DK106+000这3段在无碳酸岩存在的情况下,经计算被评价为岩溶轻微发育或不发育.基于定量评价结果,DK106+000～DK106+210里程段的地下岩溶发育程度被评为发育.但实际记录的岩溶现象属于强烈发育,评价结果出现了偏差,但是可以看到,该段的定量评价值为0.692,已经十分接近0.7,即十分接近岩溶极强烈发育的定量评价值范围.在地下工程中,当运用此系统对地下岩溶发育程度做粗略的预测评价时,这种微小的误差应在可接受的范围内.对比结果可知,通过本文建立的评价体系得到的岩溶发育程度的预测结果与实际的岩溶发育状况具有较高的吻合性,说明本文建立的岩溶发育程度的定量评价系统具有较好的可靠性.表11 实际记录的岩溶发育状况Tab.11 Records of karst development status隧道里程实际记录的岩溶发育情况DK98+844^DK98+922DK98+922^DK99+400DK99+400^DK99+770DK99+ 770^DK99+850DK99+850^DK100+820出现一大型的封闭岩溶洼地,洼地底部出现两个竖直溶洞.开挖过程中总共遇到中型及以上的岩溶现象12处,且多段出现溶蚀破碎带DK100+820^DK101+835开挖过程中未见有较大的溶蚀现象,偶见溶槽或溶管DK101+835^DK102+900DK102+900^DK103+450DK103+450^DK106+000基本未见溶洞等岩溶现象,也极少出现溶蚀破碎带;但部分地段岩层扭曲严重,岩体破碎DK106+000^DK106+210DK106+075^DK106+110段靠洞壁左侧溶洞发育,走向大致为S60°W,宽4^6 m,长35 m左右;溶洞地板黏土夹碎石充填,岩体溶蚀破碎,局部有溶蚀空腔.其他多段出现溶蚀破碎带4 结论采用层次分析法与贝叶斯网络法相结合,以统计数据为基础,对地下岩溶发育程度评价体系的建立做了初步研究,得出了以下结论:(1) 影响地下岩溶发育程度的主要因素为:碳酸盐岩层的可溶性、可溶性岩层的厚度、地下水的溶蚀性、岩层的富水性、地下水的水动力条件以及地质构造条件.(2) 采用模糊层次分析法和贝叶斯网络敏感性分析法相结合的综合赋权法确定岩溶发育各个影响因素的综合权重.此方法既运用相应的理论和经验知识考虑了实际统计资料,具有较高的可靠性.同时,采用理论计算结果与实际资料相结合的手段,确定了属于岩溶发育程度各等级所属的范围,降低了仅凭经验知识所确定的结果带来的误差.(3) 在某铁路隧道工程中的实际应用结果说明该评价体系具有较高的准确性.通过其对地下岩溶发育情况做预测,有利于施工过程中对可能遇到的各种岩溶现象提前做好有针对性的施工方案,同时其结果也可以作为专门岩溶勘查工作的参考.参考文献:【相关文献】[1] 吴德胜,苏有财,丁建芳,等. 山区特长岩溶隧道施工阶段勘察方法探讨[J]. 西南交通大学学报,2012(增刊): 202-207.WU Desheng, SU Youcai, DING Jianfang, et al. The discussion of the surveying method during the construction of the mountainous long karst tunnel[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2012(Sup.): 202-207.[2] SOKOLOV D S. Main conditions for karst development[M]. Moscow: GosGeolTechIzdat, 1962: 320-323.[3] LEGRAND H E, STRINGFILD V T. Karst hydrology-areview[J]. Journal of Hydrology, 1973, 20(2): 97-120.[4] STRINGFIELD V T, RAPP J R, ANDERS R B. Effect of karst and geological structure on the circulation of water and permeability in carbonate aquifers[J]. Journal of Hydrology, 1979,43(1/2/3/4): 313-332.[5] FORD D, WILLIAMS P. Karst hydrogeology and geomorphology[M]. Chichester: John Wiley & Sons Ltd., 2007: 9-38, 401-440.[6] 中国科学院地质研究所. 中国岩溶研究[M]. 北京:科学出版社,1977: 73-110.[7] 任美锷,刘振中. 岩溶学概论[M]. 北京:商务印书馆.1983: 21-59.[8] 铁道部第二勘测设计院. 岩溶工程地质[M]. 北京:中国铁道出版社,1984: 1-62.[9] 袁道先. 中国岩溶学[M]. 北京:地质出版社,1993: 9-52.[10] STOKES T R, GRIFFITHS P. 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岩溶地区工程地质调查规程15
岩溶地区工程地质调查规程15篇一：岩溶地区地区工程地质调查规程岩溶地区地区工程地质调查规程（二）更新时间：2006-7-27 浏览：592次5.4.1.1 调查岩溶地貌的形态特征、规模、组成物质、组合特征及空间分布与过渡关系，划分地貌形态、组合类型(见附录B)。
5.4.1.2 调查地表水文网与分水岭的成因、分布。
演变历史及其和地下水文网的关系；河、湖、洼地枯洪季节的变化和洪水淹没范围；各级剥夷面的分布高程和成因。
5.4.1.3 调查岩溶形态、规模与组合特征，发育层位与地貌、构造部位，选择代表性地段结合遥感图象解译统计其发育密度：对大型洞穴调查其出露位置、成因、形成条件、洞口及内部形态和堆积物特征，测制平、剖面图。
注意调查岩溶发育与岩性、构造、地貌及地下水动力条件的关系。
5.4.2 碳酸盐岩调查5.4.2.1 调查碳酸盐岩的岩性成分和岩性组合特征：a．根据碳酸岩盐的矿物成分，确定岩石类型，可概略划分为石灰岩类(包括白云质灰岩)、白云岩类(包括灰质白云岩)、泥质灰岩(白云岩)、硅质灰岩(白云岩)等(见附录A1.1)；b. 按填图单位统计划分岩性组合类型，可分为灰岩类，灰岩夹白云岩类，灰岩、白云岩(互层)类，白云岩夹灰岩类，白云岩类，灰岩(白云岩)夹泥质灰岩类，灰岩(白云岩)、泥质灰岩(互层)类，泥质灰岩夹灰岩(白云岩)类，泥质灰岩类等(见附录A1.2)；c．调查碳酸盐岩的工程地质特征，包括岩体强度(见附录D1)和结构特征；特别注意调查描述其中所含的泥质、燧石、磷灰石、炭质、沥青、黄铁矿、石膏等成分的含量、分布与产状及其对岩体工程地质性质的影响。
5.4.2.2 调查描述碳酸盐岩的结构、构造特征(见附录C)。
对于岩层厚度可分为： a．块状：单层厚度在于1.0m；b. 厚层：单层厚度0.5～1.0m；c．中厚层：单层厚度0.1～0.5m；d．薄层：单层厚度小于0.1m。
5.4.2.3 调查碳酸盐岩中的非可溶岩夹层, 注意调查描述粘土层、铝土质或炭质页岩、高岭土、煤层等软弱夹层的岩性、厚度与分布。
岩溶发育程度划分标准
岩溶发育程度划分标准一。
岩溶发育程度的划分，那可是地质学中的一个重要课题。
简单来说，它就像是给岩溶这个“神秘家伙”的成长阶段做个评判。
1.1 轻度发育。
这就好比是岩溶刚刚起步，只是有些小小的迹象。
可能就是偶尔能看到几个浅浅的溶蚀坑，或者一小段不太明显的溶蚀裂隙。
就像小孩子刚刚学会走路，还走得不太稳当。
比如说在某些山区，你仔细观察，能发现石头上有那么一点点被水侵蚀的痕迹，这可能就是轻度发育的表现。
1.2 中度发育。
这时候岩溶就有点“小有所成”啦。
溶蚀的洞穴开始增多，规模也稍微大了些。
可能会有一些比较明显的地下河通道，或者形状较为规则的溶洞。
打个比方，就像是一个青少年，开始展现出自己的特点和能力。
比如在一些地方，你能走进一个比较宽敞的溶洞，里面还有一些石笋、石柱啥的，但数量不算太多，规模也不是特别大，这往往就是中度发育的特征。
二。
2.1 强烈发育。
那可真是岩溶的“高光时刻”！大规模的溶洞群、错综复杂的地下河系统，还有各种奇特的岩溶地貌。
简直就是一个“地下迷宫”！比如说广西的一些地方，那溶洞大得能开演唱会，地下河奔腾汹涌，让人惊叹不已。
2.2 极强烈发育。
这简直就是岩溶的“巅峰状态”！岩溶作用几乎无所不能，形成的地貌景观让人目瞪口呆。
巨大的天坑、深不见底的竖井，还有连绵不绝的峰丛峰林。
就像一位绝世高手，技艺登峰造极。
像重庆的武隆，那壮观的景象，就是极强烈发育的绝佳例证。
2.3 影响因素。
岩溶发育程度可不是随便定的，它受到好多因素的影响。
比如说气候，雨水多的地方岩溶发育往往更厉害；还有岩石的性质，容易被侵蚀的岩石更容易形成大规模的岩溶。
再就是地质构造，断裂带附近岩溶通常更活跃。
三。
3.1 实际应用。
了解岩溶发育程度的划分，那用处可大了去了。
搞工程建设的时候，要是不清楚地下岩溶的情况，那可能会出大问题。
修桥修路、建房子，都得避开那些强烈发育的区域，不然地基不稳可就麻烦啦。
3.2 保护意义。
这对保护自然景观也很重要。
岩溶发育程度等级及其指标
10〜50
5〜10
中等
中薄层灰石、白左石与 不纯碳酸盐岩或碎屑 岩呈互层或夹层
地表有小规模的溶洞，较多的落水 洞、漏斗，地下发育裂隙状暗河， 以裂隙水为主
1〜5
5〜10
2〜5
微弱
不纯碳酸盐岩与碎屑 岩呈互层或夹层
地表及地下多以溶隙为主，有少数 落水洞、漏斗和岩溶泉，发育以裂 隙为主的多层含水层
0〜1
<5
<2
注：表中岩溶密度、最大泉流量及钻孔岩溶率三项指标皆系地区的平均值
岀自：铁道部第二勘察设计院，岩溶工程地质，第一版，北京，中国铁道出版社，1984
岩溶发育程度等级及其指标
岩溶发
育程度
岩溶层组
岩溶现象
岩溶密度 (个/km?)
最大泉流量
(L/s)
钻孔岩溶率
(%)
极强
厚层块状灰岩及白云 质灰岩
地表及地下岩溶形态均很发育，地 表有很大型溶洞，地下有大规模的 暗河或河系，以管道水为主
>15
ห้องสมุดไป่ตู้>50
>10
强烈
中厚层灰岩夹口云岩
地表有溶洞，落水洞、漏斗、洼地 密集，地下有规模较小的暗河、以 管道水为主，兼有裂隙水
岩溶围岩分级初步探讨
岩溶是水对可溶岩的化学溶解作用与机械破坏 作用以及由于这些作用所引起的各种现象与形态的 总称 [ 3 ] 。
岩溶形态 :在一定地质 、地理条件下 ,水对碳酸 盐岩的溶蚀及侵蚀 ,产生一系列特殊的岩溶形态 。 不同的岩溶形态在空间上按一定的规律又构成岩溶 组合形态 ,它既构成了一定范围的特定地貌景观 ,也 反映了不同地区在其岩溶发育阶段上的不同特征 。
溶发育岩石的物理力学试验基础上 ,根据定性指标
和定量指标进行综合判定 ,避免仅根据某单一指标
或肉眼判断 。
首先 ,合理确定影响岩溶发育程度评价定性指
标和定量指标 ; 其次 ,根据岩溶发育的主要控制因
素 ,对研究区岩溶发育程度给出一个定性判断 ;然后
将定性判断分值与定量指标带入公式计算岩溶发育
程度修正系数 CkD 值 。初步建立岩溶发育程度修正 系数计算公式如下 :
表 1 岩溶发育程度的评价表 Table 1 Evaluation table of Karst development degree
编 岩溶发育 主要的 号 程度分级 岩溶形态
主要特征
1
不发育
溶蚀元 、 溶蚀元或称岩溶元 ,是岩溶形态发育的 溶孔 基本单元 ,其下一步生长形态为溶孔 。
2 轻微发育
岩溶发育的必要条件是岩溶发育程度评价的定 性基础 ,岩溶发育程度评价的定性划分也应在此基 础上进行 。
通常 ,可溶岩质越纯 、越厚 ,可溶岩与非可溶岩 接触的地带 ,构造切割越强烈 ,节理 、裂隙 、层面或断 层破碎带相交的“三角形 ”切割地带 ,以及地下水迳 流条件好 、流速快的区域 ,岩溶极易发育 。仅依据定 性分析不够 ,还应将定性指标定量化 ,通过定量数据 评价定性指标 。初步确定如下数学指标 :可溶岩质 的纯度 ,可溶岩的厚度 ,与非可溶岩的接触情况 ,构 造切割情况及地下水径流循环条件等 (表 2) 。
非煤矿山岩溶发育程度划分标准
非煤矿山岩溶发育程度划分标准如下：
岩溶发育强烈区：主要特征是岩溶现象极为发育，形成各种类型的溶洞、溶槽、溶井等。
溶洞的洞径大，洞深浅不一，有大量石钟乳、石笋等次生沉积物。
在地下水作用下，形成地下暗河，洞内有时有地下水出露。
该区分布范围小，仅占总面积的2.3%。
岩溶中等发育区：主要特征是岩溶现象发育，形成较大的溶洞、溶槽、溶井等。
溶洞的洞径较大，洞深较浅，有少量石钟乳、石笋等次生沉积物。
该区分布范围较大，占总面积的10.5%。
岩溶弱发育区：主要特征是岩溶现象发育较差，仅在局部地段形成一些小的溶洞、溶槽、溶井等。
该区分布范围较大，占总面积的23.5%。
岩溶非发育区：主要特征是岩溶现象不发育，未发现明显的岩溶形态。
该区分布范围最大，占总面积的64.7%。
请注意，具体的划分标准可能因地区和行业而有所不同。
在进行非煤矿山设计和开采时，应充分考虑当地的地质条件和相关规定，确保安全。
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出自：铁道部第二勘察设计院，岩溶工程地质，第一版，北京，中国铁道出版社，1984
岩溶发育程度等级及其指标
岩溶发育程度
岩溶层组
岩溶现象
岩溶密度（个/km2）
最大泉流量（L/s）
钻孔岩溶率（%）
极强
厚层块状灰岩及白云质灰岩
地表及地下岩溶形态均很发育，地表有很大型溶洞，地下有大规模的暗河或河系，以管道水为主
>15
>50
>10
强烈
中厚层灰岩夹白云岩
地表有溶洞，落水洞、漏斗、洼地密集，地下有规模较小~10
中等
中薄层灰岩、白云岩与不纯碳酸盐岩或碎屑岩呈互层或夹层
地表有小规模的溶洞，较多的落水洞、漏斗，地下发育裂隙状暗河，以裂隙水为主
1~5
5~10
2~5
微弱
不纯碳酸盐岩与碎屑岩呈互层或夹层
地表及地下多以溶隙为主，有少数落水洞、漏斗和岩溶泉，发育以裂隙为主的多层含水层
0~1
<5
<2