第五讲-岩溶渗漏与塌陷_图文
岩溶塌陷形成机理及处理
岩溶塌陷形成机理及处理分析了潜蚀作用产生岩溶塌陷机理、溶蚀作用产生岩溶塌陷机理以及振动作用产生岩溶塌陷机理等常见岩溶坍塌形成机理，同时从注重地下水控制、加强塌坑回填控制、落实注浆控制以及科学使用强夯法等方面提出了岩溶塌陷处理有效途径，以期为我国岩溶塌陷预防和治理提供一些参考，降低岩溶塌陷灾害带来的损失。
标签：岩溶塌陷形成机理处理措施岩溶塌陷即是覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏而产生塌陷。
岩溶塌陷是岩溶地区一项常见的地质灾害。
近年来，我国由于人为因素造成的岩溶塌陷地质灾害不断增多，这些岩溶塌陷灾害通常发生在人类聚居的城镇周围，不同程度地破坏当地的植被状况、房屋建筑、交通设施及地下水，直接影响人们的正常生活。
对此，应当注重岩溶塌陷的防治，有效降低岩溶塌陷地质灾害带来的财产损失和人员伤亡。
1常见岩溶坍塌形成机理1.1潜蚀作用产生岩溶塌陷机理潜蚀即是岩土体中细小颗粒一定水力坡度下的地下水流产生较大的动水压力冲动带走或溶滤掉易溶部分，其中，潜蚀又包括化学潜蚀和机械潜蚀两种。
潜蚀坍塌是岩溶坍塌形成的主要塌陷模式，尤其是在地下水主径流带附近或地表水、潜水与岩溶水水力交换频繁地带，潜蚀作用更加明显。
1.2溶蚀作用产生岩溶塌陷机理可溶性盐含量相对较高的地区或是蒸发岩地区，通常会由于地下水的溶滤作用、溶解作用以及散解作用而破坏洞顶盖层土体，从而发生岩溶塌陷现象，即溶蚀塌陷。
如我国青海察尔汉盐湖区石盐层塌陷便是溶蚀作用产生的。
1.3振动作用产生岩溶塌陷机理振动作用产生的动荷载通常会导致岩土体产生破裂位移效应、土体液化效应等效应，降低岩土体强度，从而产生岩溶塌陷现象，即振动坍塌。
地震、爆破以及机械振动是导致振动荷载的主要来源。
一些铁路沿线附近发生的岩溶塌陷现象的原因便是过量抽取地下水，同时长期火车通过产生的振动，降低岩土体的强度，从而使得岩土体产生岩溶塌陷。
2岩溶塌陷处理有效途径2.1注重地下水控制地下水控制措施是岩溶塌陷处理中的重要措施，广泛应用于岩溶塌陷的防治中，通过采取地下水人工回灌、恢复地下水平衡状态或停用取水水源来实现地下水位的恢复。
岩溶地区渗漏分析与处理1.1
岩溶地区渗漏分析与处理1.11 前言 (2)2 岩溶区水库渗漏的防渗方法 (3)2.1 岩溶发育特征 (3)2.2 岩溶区渗漏分类。
(3)2.3 岩溶区渗漏原因 (4)2.3.1 坝体渗漏主要原因 (4)2.3.2 坝基渗漏主要原因 (4)2.3.3 绕坝渗漏主要原因 (4)2.4 岩溶区渗漏分析 (5)2.5、岩溶区渗漏方法 (5)2.5.1 对坝基泉水的处理 (6)2.5.2 对坝基处溶洞、竖井及溶蚀裂隙的处理 (7)2.5.3 溶洞和漏斗的处理 (8)2.5.4 库区渗漏的常用处理措施 (11)3 总结 (12)参考文献 (13)岩溶地区渗漏分析1 前言随着水利水电建设事业的发展，国内修建的大坝愈来愈多，地质条件良好的坝址也越来越少。
目前，许多大坝修建在岩溶发育的地区，在此筑坝，其基础处理、水库周边和库区渗漏通道的防渗处理极为重要，同时处理的施工技术也比较复杂。
文章介绍了岩溶地区水库的防渗措施，并提出了几点建议。
近年来随着岩溶地区大、中型水利水电工程的建设，以及岩溶科技攻关和技术进步，岩溶水库渗漏勘察技术得到了长足的发展，其勘测技术和理论分析方法也日趋成熟。
其中水化学研究日益成为重要的手段之一。
在流沙河中上游拟建的永定桥水库，为防止渗漏，在岩溶调查的基础上，进一步研究坝区地下水系发育特征，特进行了坝区天然水水化学特征的调查，以便为进行工程处理提供依据。
水化学综合研究内容包括地表水、地下水的宏量组份、稀土元素含量、碳酸盐碳、氧同位素等[1]。
水库渗漏是水利工程常见的工程地质问题，在碳酸盐岩地层分布区这一问题更为突显。
对水库渗漏形式、渗漏发生部位以及渗漏量评价的准确程度，直接关系到工程的规模、效益，甚至成败。
工程地质条件对岩溶地区渗漏的影响甚是严重，包括地层岩性，地质构造，新构造运动，地形地貌，水文地质条件，物理地质现象等对岩溶发育的影响。
建国以来我过大力兴修水利设施其中坝型为土石坝的居多为充分利用当地材料节省投资因此挡水坝的型式多数是土石坝。
水文地质学 岩溶塌陷
>>大规模集中开采地下水以及矿山排水等，造成地面塌 陷频繁发生，呈现向城镇和矿山集中的趋势，规模越来越 大，损失不断增加。据不完全统计，全国23个省(自治区、 直辖市)发生岩溶塌陷1400多例，塌坑总数超过4万个，给 国民经济建设和人民生命财产带来严重威胁。例如，2003 年8月4日，广东阳春市岩溶塌陷造成6栋民房倒塌、2人伤 亡、80多户400多人受灾；2000年4月6日武汉洪山区岩溶塌 陷造成4幢民房倒塌，150多户900多人受灾；20世纪80年代， 山东泰安岩溶塌陷造成京沪铁路一度中断、长期减速慢行； 贵昆铁路因岩溶塌陷发生列车颠覆事件。
岩溶塌陷类型及特征
岩溶塌陷类型及特征一、岩溶塌陷的类型划分我国岩溶塌陷类型繁多（二）各种成因类型的发育特征我国岩溶塌陷主要发育于华南的连片岩溶区。
（一）自然塌陷在天然作用下产生的塌陷，约占总数的33%（不包括陷落柱），是各类塌陷中最多的一种。
古塌陷：形成于第四纪以前，如“陷落柱”；老塌陷：形成于第四纪期间，具残留形态，往往为后期堆积物充填或掩盖；新塌陷：新近时期产生，或形成时期不明，但形态保持较好。
它们多发育于地下水变化迅猛的岩溶山地的洼地、槽谷中，塌陷范围小。
强度弱，往往呈单个坑零星分布，塌陷规模随结构不同而差异很大。
按其成因，又可分为：1.暴雨引起的塌陷：暴雨可导致土体迅速充水和地表水的强烈渗透，并在一定条件下引起岩溶地下水位的急剧上升而产生正压冲爆作用，易于产生塌陷。
2.洪水引起的塌陷：在近岸地带第四系冲积层中潜水位和岩溶地下水位均随洪水位而波动，由于两者渗透性的差异，在波动过程中不但可产生有利于渗透潜蚀作用的附加水头，而且还产生正负压力的作用，这些作用都可导致塌陷的产生。
3.重力引起的塌陷：在岩溶发育过程中，地下洞穴，管道在崩塌作用下不断扩展，最后导致顶板盖层在重力作用卞失稳陷落的现象。
在岩溶山区并不罕见。
岩溶漏斗、地下河天窗岩溶障谷、天生桥等地岩溶形态有许多就是塌陷的遗迹，这些基、岩塌陷规模一般较大，形成之后一般不再复活。
4.地震引起的塌陷：在构造地震作用下，在覆盖层比较薄弱的地段也可产生一系列的塌陷，如1853年2月在湖南新宁，5级地震的历史记载c“有声如雷，陷成七潭，大小不一，皆有水涌出”。
此外，近几十年来地震塌陷也常有，如：1976年唐山地震引起数十处塌陷等。
（二）人类活动诱发的塌陷（简称人为塌陷）是由于人类的工程;经济活动，改变了岩溶洞穴及其上覆盖层的稳定平衡状态而引起的塌陷，约占总数的60%，可见人为作用已成为现代塌陷的重要动力。
人为塌陷按成因又可分为坑道排水或突水、抽汲岩溶地下水、水库蓄引水、震动加载及表水、污水下渗引起等类型塌陷+前三者共古人为塌陷的92%.1.坑道排水或突水引起的塌陷是指由于矿坑、隧道、人防及其它地下工程排水或突水引起的塌陷，其中以矿坑排、突水塌陷为主，占人为塌陷的17%.岩溶地区由于矿产资源的开发，矿坑排水或突水引起的塌陷较为频繁。
工程地质——地下水岩溶水库渗漏分析PPT教案
K的确定方法 —— 抽水实验法 • 岩土层透水性评价、描述、分类
主要用途 • 地下水出水量、流量计算
无压完整井的环状井点系统涌水量计算公式
Q — 井点系统的涌水量（m3／d） K — 土层的渗透系数（m／d） H — 含水层厚度（m） S — 降水深度（m） R — 抽水影响半径（ m ） x0 — 环状井点系统的假想圆半径（m）
地下水
指：赋存于地表以下各类空隙空间中的各种状态的水。
1. 地下 赋存 空间
岩（土）体骨架颗粒间未被充填物完全占据的空间。 孔隙 描述指标：孔隙率＝孔隙体积／岩(土)总体积
孔பைடு நூலகம்水—— 赋存其中的地下水即为孔隙水
岩体中由于各种成因而形成的裂隙空间
裂隙 描述指标：裂隙率＝裂隙体积／岩(土)总体积 裂隙水—— 赋存其中的地下水即为裂隙水 岩体中由于可溶岩类的溶解而形成的溶蚀空间
Water flowed so efficiently through the rock formations surrounding the reservoir that the dam would hold no water, even though it was structurally sound.
工程地质——地下水岩溶水库渗漏分析
会计学
1
Groundwater and geology
Groundwater is also important quite apart from its value as a resource or its close connection with surface water supplies. Engineers must consider groundwater when planning almost any kind of structure, either above or below the ground. Ignoring the effect of groundwater on slope stability can be both costly and dangerous. Geologists see groundwater as a major force in geological change. The fluid pressures exerted by groundwater, for example, play an important role in the occurrence of earthquakes. Geologists also know that the movement of water through underground geologic formations controls the migration and the accumulation of petroleum and the formation of some ore deposits.
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岩溶塌陷类型及特征一、岩溶塌陷的类型划分我国岩溶塌陷类型繁多（二）各种成因类型的发育特征我国岩溶塌陷主要发育于华南的连片岩溶区。
（一）自然塌陷在天然作用下产生的塌陷，约占总数的 33%（不包括陷落柱），是各类塌陷中最多的一种。
古塌陷：形成于第四纪以前，如“陷落柱”；老塌陷：形成于第四纪期间，具残留形态，往往为后期堆积物充填或掩盖；新塌陷：新近时期产生，或形成时期不明，但形态保持较好。
它们多发育于地下水变化迅猛的岩溶山地的洼地、槽谷中，塌陷范围小。
强度弱，往往呈单个坑零星分布，塌陷规模随结构不同而差异很大。
按其成因，又可分为：1.暴雨引起的塌陷：暴雨可导致土体迅速充水和地表水的强烈渗透，并在一定条件下引起岩溶地下水位的急剧上升而产生正压冲爆作用，易于产生塌陷。
2.洪水引起的塌陷：在近岸地带第四系冲积层中潜水位和岩溶地下水位均随洪水位而波动，由于两者渗透性的差异，在波动过程中不但可产生有利于渗透潜蚀作用的附加水头，而且还产生正负压力的作用，这些作用都可导致塌陷的产生。
3.重力引起的塌陷：在岩溶发育过程中，地下洞穴，管道在崩塌作用下不断扩展，最后导致顶板盖层在重力作用卞失稳陷落的现象。
在岩溶山区并不罕见。
岩溶漏斗、地下河天窗岩溶障谷、天生桥等地岩溶形态有许多就是塌陷的遗迹，这些基、岩塌陷规模一般较大，形成之后一般不再复活。
4.地震引起的塌陷：在构造地震作用下，在覆盖层比较薄弱的地段也可产生一系列的塌陷，如 1853 年 2 月在湖南新宁， 5 级地震的历史记载 c“有声如雷，陷成七潭，大小不一，皆有水涌出”。
此外，近几十年来地震塌陷也常有，如： 1976 年唐山地震引起数十处塌陷等。
（二）人类活动诱发的塌陷（简称人为塌陷）是由于人类的工程;经济活动，改变了岩溶洞穴及其上覆盖层的稳定平衡状态而引起的塌陷，约占总数的60%，可见人为作用已成为现代塌陷的重要动力。
人为塌陷按成因又可分为坑道排水或突水、抽汲岩溶地下水、水库蓄引水、震动加载及表水、污水下渗引起等类型塌陷 +前三者共古人为塌陷的92%.1.坑道排水或突水引起的塌陷是指由于矿坑、隧道、人防及其它地下工程排水或突水引起的塌陷，其中以矿坑排、突水塌陷为主，占人为塌陷的17%.岩溶地区由于矿产资源的开发，矿坑排水或突水引起的塌陷较为频繁。
溶性岩层岩溶
（三）岩溶分布的不均匀性
(1) 岩溶发育受岩性控制，一般情况下，质纯、层厚的石灰岩中，岩溶最为 发育，形态齐全，规模较大，含泥质或其他杂质的岩层，岩溶发育较弱 (2) 岩溶发育受地质构造条件控制。 岩溶常沿着区域构造线方向（如裂隙、断层走向及褶皱轴部）呈带状分布， 多形成溶蚀洼地、落水洞、较大的溶洞及地下河等。
（四）水的流动性
水的流动性反映了水在可溶岩层中的循环交替程度。只有水循环交替条
件好，水的流动速度快，才能将溶解物质带走，同时又促使含有大量CO2的
水，源源不断地得到补充，则岩溶发育速度就快。反之，岩溶发育就慢，甚 至处于停滞状态。
二、岩溶的分布规律
（一）、岩溶发育的垂直分带性
在岩溶地区地下水流动具有垂直分带现象，因而所形成的岩溶也带有垂
越南 下龙湾 喀斯特地貌
天然岩溶石
广西 银子岩溶
图3-11 石钟乳、石笋和石柱生成示意图
一、岩溶的形成条件
岩溶发育的基本条件有：岩石的可溶性和透水性，水的溶蚀性和流动性。
（一）、岩石的可溶性
岩溶的发育必须有可溶性岩石的存在。根据岩石的溶解度，能造成岩溶 的岩石可分三大组 ① 碳酸盐类岩石：如石灰岩、白云岩和泥灰岩。 （溶解度最小，分布最广） ② 硫酸岩类岩石：如石膏和硬石膏 。 ③ 卤素岩：如岩盐。（溶解度最大）
（二）岩石的透水性
岩溶要发展，岩石必须具有透水性。一般在断层破碎带、裂隙密集带和
褶皱轴部附近，因为岩石裂隙发育且连通性好，有利于地下水的运动，从而
促进了岩溶的发育，并且往往沿此方向发育着溶洞、地下河等。另外，在地 表附近，由于风化裂隙增多，所以岩溶一般比深部发育。
岩溶及岩溶水 PPT
喀 斯 特 地 貌
岩溶发育的基本条件和影响因素
岩溶发育的基本条件： ①可溶岩层的存在
②可溶岩层必须是透水的 ③ 具有侵蚀能力的水 ④ 水是流动性的
影响岩溶发育的因素： ①气候 ②地层的组合、厚度及产状的影响 ③构造的影响
水的溶蚀性
水对碳酸盐类岩石的溶解能力，主要取决于 水含中量侵越蚀多性，水CO的2的溶含蚀量能。力水也中越侵强蚀。性其C化O学2的方 程式：CaCO2+H2O+CO2==Ca2++2HCO3-
渗漏和突水问题
❖ 地区的岩体中有许多裂隙、管道和溶洞，在进行水库、 大坝、隧道、基坑等工由于岩溶程活动时，如存在承压 水并有富水优势断裂作为通道，则可能会遇到地下突水 而导致基坑、隧道等工程的排水困难甚至淹没，也可能 因岩溶渗漏而造成水库无法蓄水。
❖ 库区应选在地势低洼，四周地下水位较高，上游有大泉 出露而下游无大泉出露，上下游流量没有显著差异的河 段上，要避免邻区有深谷大河。如果发现库底有渗漏， 可采用堵（堵落水洞）、铺（铺盖粘土）、截（筑截水 墙）、围（在落水洞四周建围墙）、引（引入库内或导 出库外）等方法进行处理。
❖ 可溶性岩石在世界上分布很广，占全球面积的 10.2％。在我国裸露的可溶性岩(碳酸盐类)面 积为90.7万／km2，占全国面积的9.4％，主 要分布于广西、云南及贵州等地，是世界上喀 斯特地貌最发育的地区之一，如桂林山水和路 南石林皆著名于世。
❖ 在岩溶地区，由于存在大量的地下空洞，进行 水库修建是要注意防止渗漏问题，在开挖隧道 和建设矿井时要注意涌水排水问题，在建筑铁 路、桥梁和厂房时要注意地基的塌陷问题。
由于溶洞的形成与地表水和地下水的关系极为密切，土洞 的处理首先措施是治水，然后根据具体情况，可采取以下 方法处理：