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岩溶发育规律及评价

岩溶发育特点及评价

前言：岩溶又称喀斯特，是由于地下水和地表水活动所引起可溶性岩石溶（蚀）作用，以及由于这种作用所形成的各种地表的地下溶蚀现象的总称。大½壳的75%地区是沉积岩，沉积岩的15%则是由碳酸盐组成。我国碳酸盐类岩石分布面积（出¶地表的）约125万平方公里。

1 岩溶的发育条件与规律

1.1岩溶发育条件：

⑴具有可溶性岩层

⑵具有溶解能力（含CO2）和足够流量的水

⑶水有流动的途径。

1.2 岩溶化学作用过程

CO2＋H2O＋CaCO3⇔Ca2+＋2HCO3—

影响因素：浓度、压力、温度

1.3岩溶发育规律

1.3.1岩溶与岩性的关系

可溶岩的化学成分、矿物成分、岩石结构对岩溶的发育程度、速度和特征有直接关系，可溶性岩石大致分为三大类：

⑴碳酸盐类岩石，如石灰岩、白云岩、硅质灰岩和泥灰岩等；

⑵硫酸盐类岩石，如石膏、硬石膏和â硝等；

⑶±盐类岩石， 如岩盐和钾盐。

一般来说，由上往下，易溶蚀程度依次增加。

质纯层厚的可溶岩层的岩溶发育强烈，且形态齐全，规模较大；含泥质或其它杂质的岩层岩溶发育相对较弱；结晶质岩石的晶粒愈小，相对溶解度愈大，不等粒结构的石灰岩比等粒结构石灰岩的相对溶解度值要大。

1.3.2岩溶与地质构造的关系

⑴断裂构造对岩溶发育的影响

断裂构造破坏了岩层的完整性，断层带附近岩石破碎，节理裂隙特别发育，极利于岩溶水的循环及溶蚀作用的进行，岩溶常沿各种断层带发育：

正断层带通常岩溶很发育、逆断层带岩溶一般不发育，通常上盘比下盘发育；在节理裂隙的交叉处或密集带，岩溶易发育。 

⑵褶皱轴部岩溶一般较发育，单斜岩层岩溶一般顺层面发育。地不对称的褶皱中，陡的一翼较缓的一翼发育。

⑶各种岩层产状条件下岩溶发育特点

产状水平或缓倾的可溶岩，其上为非可溶岩时，岩溶一般不发育；其下为非可溶岩时，接触面上部岩溶一般发育；陡倾的可溶岩，上覆与下伏为非可溶岩时，上下接触带处岩溶发育。

1.3.3岩溶与新构造运动的关系

地壳的升降运动对岩溶发育有显著影响。

⑴地壳强烈上升时，侵蚀基准面下降，岩溶以垂直发育为主；

⑵地壳处于相对稳定时期，侵蚀基准面相续静止，形成水平岩溶系统；

⑶地壳下降时，可能造成垂直、水平向发育岩溶叠加，比较复杂。

1.3.4岩溶与地形的关系

地形越陡地表水体径流越快，岩溶的发育常以表面的岩溶形态为主，常有溶沟、溶槽、石芽等地表形态出现。

地形平缓时，地表水易于下渗，地表与地下岩溶发育速度几乎相同，地下的岩溶形态多以©斗、落水洞、竖井、洼地、溶洞等形态出现。

1.3.5岩溶与大气降水的关系

降水多，地表水体强度大、地下水得到补给，则岩溶发育，否则不发育。

勘察过程中注意事项：详细收集、调查、了解地质历史，地质构造、古气候、节理裂隙发育程度（最好有节理õ瑰花图）等，绘制横、纵断面图时要考虑溶洞是水平或垂直、顺层、还是沿构造方向发育。

2 岩溶水

通常把岩溶化岩体中的地下水总称岩溶水，根据岩溶水的分布特征可分为空隙水、裂隙水、溶隙水（溶洞水）。

岩溶水在垂直方向上可分为：包气带（垂直循环带）、季节变动带（过渡循环带）、饱水带（水平循环带）及缓流带（深部循环带），见下图

包气带（垂直循环带）：为临时性地下水运动带，地表水通过裂隙垂直向下运动，岩溶形态以©斗、落水洞、竖井为主。

季节变动带（过渡循环带）：地下水运动随季节变化，呈周期性交替，旱季时表现为垂直运动，雨季时为水平运动，厚度变化无常。此带中岩溶发育最为强烈，常形成复杂的大型溶洞、暗河、地下湖等。

饱水带（水平循环带）：为地下水最低水λ以下的地带，分布较深，有的具承压性，常沿裂隙及层面发育大量水平和倾斜的溶洞，构成互相连通的地下通道。

缓流带（深部循环带）：该带的水有承压性，地下水运动极为缓慢，以至停滞，岩溶作用非常微弱，一般只有小溶洞及溶孔。

铁·选线时注意事项

岩溶发育地区尽可能选择走高处，线·最低标高定在地下水垂直循环带中为好，避免进入季节变动带及水平循环带，防止施工时遇到地下暗河发生突水涌泥等重大地质灾害。

德保靖西铁·选线勘察时我们根据水文地质图及调查测绘资料，确定了那曲隧道最低设计标高，使线·λ于地下暗河上方，避免了地下暗河对工程的潜在威胁。

走在地下水垂直循环带中也要注意评价地下水对隧道工程的影响。比较典型的工点是溪田线八盘岭隧道，隧道λ于地下水垂直循环带内，因进口端为反坡排水施工过程中破坏了原来的地下水垂直通道，大量雨水留在洞身中，曾两次淹û施工掌子面（û造成人身事故，设备有损失）。

3 岩溶分级及评价

岩溶发育程度分级

岩溶地面塌陷预测分析参考标准

注：1 累计指标分≧90为极易塌陷区，71～89为易塌陷区，≦70为不易塌陷区；

2 近期产生过塌陷区，累计指标分应为100；

3 地表降水入渗至塌地区，水的指标分为40。

   •3.2岩溶顶板安全厚度的评价
      当前虽有一些对洞体稳定评价的定量方法，但是，洞体受力状况、Χ岩应力场的演变十分复杂，硬性规定洞体破坏的形式和取得符合实际的岩体力学参数又很困难，兼之受到探测手段的局限，很难查清洞体与Χ岩的边界条件与性能指标。因此定量方法难以在工程实践中应用，半定量的评价方法较为实用 。
      工程类比法

荷载传递线交会法计算法

普氏崩坏拱法（成拱分析法）

经验公式法（适用于深埋的松散层） 
      坍塌平衡法（适用于浅埋的松散层）
      洞顶坍塌自行堵塞估算法
      结构力学近似分析法：按顶板抗弯厚度验算 、按 顶板抗剪的安全厚度验算
      个人感觉多数情况下夸大了溶洞对基础的影响程度。

      •土洞的评价
       具备下列条件的部λ都可能是有利于土洞发育的地段，应视为不利于建筑的地段。
       土层较薄，土中裂隙发育，地表无植被或为新挖方区，地表水入渗条件好，其下基岩有通道
、暗流或呈负岩面的地段；
      石芽或出¶的岩体与上覆土层交接处，岩体裂 隙通道发育且是地面水经常集中入渗的部λ；
      土层下岩体中二组结构面交会，或处于宽大裂隙带上；
      隐伏的深大溶沟、溶槽，©斗等地段，邻近基岩面上有软弱土层分布；
      人工降水的降落©斗中心；当岩溶导水性相对均匀，在©斗中地下水流向的上游部λ；当岩溶水呈集中管道流时，在©斗中地下水流向的下游部λ；

提醒：地下水频繁的在土石界面附近波动时最Σ险，多数情况下的岩溶塌陷为土洞所致，如京浦铁·山东段。

      •3.4岩溶塌陷形成的条件
       岩溶塌陷是人为因素和地质环境条件综合作用的产物，其形成条件及影响因素主要有以下5个方面：
       岩溶发育程度 ：发生岩溶塌陷的必备条件之一，连通性好的大裂隙、洞穴不仅可以容纳更多的浅蚀塌落物质，而且可将这些物质随地下水迁移它处，为上覆松散层空洞的发展和塌陷形成提供条件。这些段落多λ于河谷区及地下。
       地形地ò条件：不同地ò类型、不同的地òλ置对塌陷有明显的影响，一般情况下负地形的地区比较容易发生塌陷，如河谷区、溶蚀洼地等。

      松散层厚度：松散层是形成岩溶塌陷的物质基础。岩溶塌陷首先是从松散层内部形成空洞开始，因此，当其厚度较大时，空洞发展到地表引起塌陷所需时间长，且易达到自然平衡，岩溶塌陷不易发生。反之，松散层较薄时，岩溶塌陷较易发生，发生岩溶塌陷的松散层厚度一般小于30。
      地下水动力条件：岩溶塌陷的发生与地下水的浅蚀作用密切相关。当松散层内孔隙水在强烈补给岩溶水的过程中及地下水水λ在松散岩层底部岩土界面的波动过程中，对松散盖层产生潜蚀作用越强，岩溶塌陷越易发生。

      人类活动及工程荷载：当建筑物直接坐落于岩空洞之上时，首先对空洞顶板施加静荷载，铁·运营期间，当列车经过时，还要施加活载和震动作用。当岩溶空洞原平衡稳定条件被打破时，就会诱发岩溶塌陷的发生。