岩溶工程地质研究(基础工程地质学).ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基础工程地质学,工程动力地质作用,上篇,基础工程地质学,绪论,第一章,活断层工程地质研究,第二章,地震工程地质研究,第三章,斜坡变形破坏工程地质研究,第四章,岩溶工程地质研究,第五章,泥石流工程地质研究,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,1,节,概述,第,2,节,碳酸盐岩溶蚀作用机理,第,3,节,岩溶发育影响因素,第,4,节,岩溶地表,塌陷,研究,第,5,节,岩溶地基稳定性问题,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,1,节,概述,问题,岩溶特殊性,研究思路？,关键何在？,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,1,节,概述,引入,岩溶问题可以说是各类工程动力地质问题中最复杂、最难的。岩溶广泛分布，问题无法回避。,问题的特殊性,-,岩溶空间分布不均，地下岩溶发育，影响因素多变，对于工程而言是个隐函数。,主要工程地质问题：,房屋建筑,-,岩溶地表塌陷,地下工程,-,岩溶突涌水,水利工程,-,岩溶渗漏,解决思路：,第一步，据岩溶形成条件、影响因素找规律；,第二步，分析岩溶与工程的相互关系；,第三步，针对问题特殊性，得出解决方案。,关键：预测准确,对策切实可行。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,1,节,概述,岩溶作用,定,义,、,特征,形成条件,-,三个基本条件,影响因素,五,个影响因素,稳定性问题,四,种破坏类型,岩溶塌陷,形,成条件,、,分布规律,稳定性评价,定性,、,定量,研究内容,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,1,节,概述,岩溶,岩溶作用及其产生的地貌现象和水文地质现象，又称喀斯特。,岩溶作用,地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用。,岩溶发育区,特征,：,形成各种岩溶地貌；冲沟少、地表水系不发育；岩体透水性增大；地下水空间分布不均、变化大、流态复杂；地表水、地下水分水岭不一致。,岩溶,分布,：,碳酸盐岩占国土总面积的,1/5,，地表约,1/7,，其中：贵州：,51%,；广西：,33%,；湖南、湖北、云南：,20%,强,。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,1,节,概述,岩溶形成基本条件：,具有可溶性的岩石；,具有溶蚀能力的水；,具有良好的水循环交替条件,。,水循环交替条件是其中最活跃的因素,。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,2,节,碳酸盐岩溶蚀作用机理,岩溶作用机理复杂，包括：,地表、地下水溶蚀；,地表水侵蚀；,地下水机械潜蚀、冲蚀；,地下洞穴高压水气冲爆。,其中以溶蚀作用为主、为始端。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,2,节,碳酸盐岩溶蚀作用机理,一、碳酸盐岩溶蚀过程：,C,a,CO,3,水解,C,a,2+,+,CO,3,2-,CO,2,溶于水，即：,H,2,O +CO,2,H,2,CO,3,H,+,+HCO,3,-,前两步结合：,CO,3,2-,+H,+,HCO,3,-,由于,CO,3,2-,减少，反应朝正方向发展，即：,C,a,CO,3,+H,2,O+CO,2,C,a,2+,+,2HCO,3,-,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,2,节,碳酸盐岩溶蚀作用机理,二、系统中二氧化碳来源：,问题：,C,a,CO,3,为难溶盐，岩溶为何强烈发育？,混合溶液、无机酸成分、,侵蚀性,CO,2,的存在。,大气中,CO,2,含量较低，土壤中,CO,2,含量较高，因土壤中微生物化学作用很强，有机物分解各种有机酸并产生大量,CO,2,，降雨、地表水经土壤进入岩体，将大气和土壤中的,CO,2,带入。,侵蚀性二氧化碳：,系统（,C,a,2+,、,CO,3,2-,、,HCO,3,-,、,CO,2,、,H,2,CO,3,）平衡，化学反应不朝某方向进行，,CO,2,加入将打破平衡，使,C,a,CO,3,再溶解。超出系统平衡所需的那部分,CO,2,称之。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,2,节,碳酸盐岩溶蚀作用机理,三、,混合溶蚀,效应及其他：,1,、混合溶蚀效应：,不同化学成分（不同温度）的溶液（两种以上饱和或非饱和溶液）混合，对,C,a,CO,3,的溶蚀性有所增强。,有利于混合溶蚀作用的部位：,垂直与水平径流交汇处；,各成分水汇合处（强径流带、裂隙交汇带）；,地下水排泄区；,地下水与地表水混合处（河岸带）。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,2,节,碳酸盐岩溶蚀作用机理,2,、离子效应：,酸效应,-,混合溶液中含,各种有机酸,，即,H,+,加入促进,C,a,CO,3,溶蚀量增加；,盐效应,-,加入不同化学成分的溶液，其中,强电解质,溶液与,C,a,2+,和,CO,3,2-,结合，使溶蚀增加；,同离子效应,-,当与,C,a,CO,3,成份相同的离子,加入时，起到抑制溶蚀的作用，溶液中,C,a,2+,和,CO,3,2-,增加，导致,析出,C,a,CO,3,。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,3,节,岩溶发育影响因素,地层岩性,-,化学成分、,结构,气候条件,-,降水量、气温,地形地貌,-,高差、侵蚀基准面,地质结构,-,岩性,组合,、地质构造,新构造运动,-,升、降、平,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,3,节,岩溶发育影响因素,一、,岩性,主控基本条件,1,、岩石化学成分,灰岩越纯，岩溶越发育。,比溶蚀度,K,v,表溶蚀强度、比溶解度,K,cv,表溶蚀速度。,比溶蚀度,K,v,试样溶蚀量标准试样溶蚀量,比溶解度,K,cv,试样溶解速度标准试样溶解速度,按比溶蚀度,K,v,和比溶解度,K,cv,排序：,灰岩,-,云灰岩,-,泥灰岩,-,方解石,-,大理石,-,泥质灰,-,灰云,-,泥质灰云,-,白云,-,泥质白云,规律：,方解石含量高于白云石，岩溶发育；,酸不溶物含量高，岩溶不发育；,含黄铁矿、石膏成分，有利于岩溶发育；,含有机质、沥青，不利于岩溶发育。,图示,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,3,节,岩溶发育影响因素,2,、岩石结构：,问题：环境、岩性相同的岩石，其岩溶发育程度有很大差异？,岩石的结构制约了岩溶发育强度。,按溶蚀性指标排序：泥晶,-,粒屑,-,亮晶（灰岩类）；,泥晶,-,细晶,-,中晶,-,粗巨晶（白云岩类）。,原因：岩石的孔隙度高，比溶蚀度、比溶解度值高，岩溶相应发育。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,3,节,岩溶发育影响因素,二、气候,主控基本条件,、,1,、,降水量,：,决定水量、水的性质（补给丰缺、化学成分），间接影响岩溶类型、发育规模、速度。,水量,-,补给好、循环强烈，则岩溶发育；,水质,-,进入系统的,CO,2,及各种酸越多，岩溶越发育。,2,、,气温,：,气温高、化学反应速度快，岩溶相应发育；温度高，生物代谢快、产生,CO,2,增多，岩溶发育速度增。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,3,节,岩溶发育影响因素,三、,地形地貌,-,主控基本条件,。,1,、,地形,：高差大、渗径短、径流强、交替条件好、岩溶发育强；,2,、,地貌,：区域侵蚀基准面和排泄基准面取决于地貌形态，控制地下水的运动趋势和方向，进而控制岩溶发育程度。,一般河谷两岸发育最强，谷坡段较弱，分水岭较强。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,3,节,岩溶发育影响因素,四、地质构造,-,主控基本条件,1,、岩性,组合,：,按易溶程度排序：厚而纯,-,可溶岩夹非可溶岩,-,互层,-,非可溶岩夹可溶岩。,2,、地质构造：,断裂,提供地下水运移通道，水循环条件好则岩溶发育强烈；不同方向断裂交汇，混合溶蚀作用加强。,褶皱,轴部岩性破碎，岩溶发育；宽缓褶皱较紧闭型岩溶发育；其展布方向常控制岩溶的空间分布。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,3,节,岩溶发育影响因素,五、新构造运动,-,主控基本条件,，主要考虑地壳升降及稳定期。,1,、,相对稳定,：,有充分的条件循环交替、溶蚀，垂向、水平岩溶均发育，规模较大。稳定期越长岩溶越发育。,2,、,地壳上升,：,河谷深切，排泄条件好，垂直岩溶发育，侧蚀弱。,3,、,地壳下降,：,循环弱、岩溶发育也弱。,一般间歇性升降。升平、升平可形成多层水平溶洞，据以判断地壳相对运动期次,。,制约岩溶发育,类型、规模、速度、分布、发展趋势。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,4,节,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶地表塌陷,覆盖型岩溶，当地基主要受力层范围内有溶洞暗河、土洞等时，上部荷载或抽排地下水引起洞顶,坍塌。,岩溶地表,塌陷,现状,全球广泛分布,岩溶塌陷是全球性地质灾害，据统计，已有中国、美国、南非、法国、英国、德国、俄罗斯、波兰、捷克、南斯拉夫、比利时、土耳其、加拿大、意大利及以色列等,17,国发生过严重岩溶地面塌陷。,我国有,24,个省,(,市、自治区,)300,多个市县共发生过岩溶塌陷,1400,例以上，塌陷坑总数超过,4,万个，其中以桂、黔、湘、赣、川、滇、鄂等省区最为严重。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,4,节,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷分布特征,人类活动强烈地区,有包括武汉、深圳、唐山、杭州、桂林等在内的,30,多个大中城市、,420,个县市处于塌陷高风险区。,岩溶塌陷主要诱发因素,-,人类活动,在已有岩溶塌陷灾害中，约,70%,为人类活动所诱发，过量开采地下水，是产生岩溶塌陷的主要原因，其它如拦蓄地表水、基础工程、铁路公路施工以及爆破作业等，也会诱发岩溶塌陷。,抽汲岩溶水，武汉中南轧钢厂，,1977,年始出现成群塌陷，成坑,700,800,个，最大,23m,，深,10m,；,武汉陆家街，,1988,年，塌陷影响城市交通、水电、厂矿、居民，停课停产半个月；,辽宁瓦房店抽岩溶水，塌陷,4km,2,，成坑,25,个，达,70m,，深,10m,，影响长大铁路，路基破坏，轨道悬空，中断行车,8,小时，恢复后限速,5,10km/h,；,开采岩溶水，山东泰安,1977,年开始塌陷，对津浦铁路产生影响，多次中断行车；,贵州水城是该省工业中心，,1967,年始，建地下水开采井,16,口，抽水强度,0.643m,3,/S,，水位降深,10.42,，至,1990,年，出现塌坑,900,余个，,20,30,，深,10,；,广东凡口铅锌矿疏干岩溶水，,1965,1981,年间产生塌坑数千个，最大,40m,余，深,30m,余，危及房屋,6800m,2,，铁路,4000m,余；,恩口煤矿区疏干岩溶水，成,5800,个塌坑，毁,9,座水库，万亩农田；,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,4,节,岩溶地表,塌陷,研究,一、岩溶地表,塌陷,1,、,岩溶地表,塌陷,机理,地下水位变化形成动水压力，在土层中产生潜蚀，下伏溶洞提供运移空间，潜蚀形成,土洞,，成拱隐伏于地下（或直接塌至地表），后期水动力条件变化引起塌陷。,2,、,土洞形成条件,下伏基岩中垂直,(,开口）岩溶发育（运移）；上覆土层较松散有一定厚度（成拱）；水动力条件变化大（动因）,。,灾害后果：,地面工程设施严重受损；使脆弱的岩溶环境更加恶化，使土地资源遭受破坏。,形成机理：,潜蚀、真空吸蚀、压强差、地下水气冲爆。,研究内容,土洞产生,条件与,地表,塌陷,机理,；,地表,塌陷发生,条件及,地表塌陷分布规律,。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,4,节,岩溶地表,塌陷,研究,3,、,塌陷产生条件,覆盖型岩溶区，下部岩溶发育、上部土洞已形成（二元结构），水动力条件变化大（动因）。,4,、,塌陷分布规律,：,岩溶发育程度,覆盖层性质及厚度,水文地质条件,覆盖型岩溶区，上覆土层厚度小（,10m,：,严重塌；,30m,：,难塌）；,岩溶发育强烈地带（断裂带、硫化矿带）；,抽排地下水降落漏斗中心附近；,地下水主要径流方向；,地下水排泄区（地下水位随河水位变化）；,地形低洼处,。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,4,节,岩溶地表,塌陷,研究,二、,塌陷预测与防治：,1,、塌陷预测：,内容：,塌陷地点、时间、强度、可能的后果,方法：,方法,据发生条件及分布特征确定可能的范围、判定强度；,据水动力条件及其变化预测发生时间（定性）；,运用数学方法预测模糊评判（定量）建立塌陷与水位降深的关系；,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,4,节,岩溶地表,塌陷,研究,1,、塌陷预测：,步骤,查明场地条件、岩溶发育规律；,进行岩溶发育程度及地下水条件分区；,据已有塌陷分布特征确定综合预测指标；,考虑影响因素及发展趋势进行塌陷分区；,编制分区预测图。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,4,节,岩溶地表,塌陷,研究,2,、塌陷防治：,预防,-,找出致塌动因水位动态（降雨、人工抽排）、动静荷载（列车振动、建筑荷载）；,-,消除或合理控制供排水方案设计（浅层停抽，改用深层水；禁止强抽强排，使水位缓慢变化，）、建筑物位置选择。,治理,回填、强夯加固、跨越、深基础,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,5,节,岩溶地基稳定性问题,一、,岩溶地基稳定性问题,1,、,地基承载力不足,覆盖型岩溶，盖层松软、强度低，荷载过大时引起剪切破坏。,2,、,地基不均匀下沉,覆盖型岩溶，下浮石芽、落水洞、漏斗，造成基岩面起伏，导致不均匀下沉。,3,、,岩溶地表塌陷,覆盖型岩溶，当地基主要受力层范围内有溶洞暗河、土洞等时，上部荷载或抽排地下水引起洞顶,坍塌。,4,、,地基滑移,裸露型岩溶，当基础靠近落水洞、漏斗、垂直岩溶时，基础向临空面滑移。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,5,节,岩溶地基稳定性问题,二、定性评价,1,、评价内容,岩溶发育及分布规律；,个体岩溶形态（大小、形状、顶板厚、岩性、充填情况、地下水条件）；,上覆土层岩性及厚度，土洞发育情况；,地表建筑荷载特点（荷载大小、加荷速率）；,地质环境变化特点（水位变动、抽排强度）；,其它（动荷、降雨强度等）。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,5,节,岩溶场地稳定性评价,2,、初评,下部基岩起伏，上覆软土，考虑,地基不均匀沉降,；,基础附近有落水洞，考虑,向临空面滑移,；,洞径,基宽，顶板厚,压缩层，无土洞，水位变化小，,可不考虑下伏溶洞影响；,盖层,洞跨，顶板,洞跨，岩体完整，承载力强，,可不考虑,下伏洞体稳定性,；,简单建筑，当洞充填无水，微风化硬岩（或基宽,洞径、顶厚,洞跨）时,可不考虑洞的,影响,。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,5,节,岩溶地基稳定性问题,三、半定量评价,前提,查清岩溶发育规律，将复杂的边界条件加以简化，借助力学方法计算。定性基础上定量。,1,、裸露型：,顶板坍塌堵塞法：,坍落块体堵满洞穴后顶板稳定，估算此时塌高,Z=H,0,/(K-1),Z,：塌高：,H,0,：,原始洞高,：,K,：松胀系数,当顶板厚大于,Z,时安全。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,5,节,岩溶地基稳定性问题,塌落拱法,：,顶板塌落后形成平衡拱，拱上岩体自重及外荷由平衡拱承载。,H=0.5*b+H,0,*tan(90,-,)/f,H,：拱高；,b,：洞跨；,H,0,：,：洞高；,f,、,：岩土坚固系数、内摩擦角,拱高加上覆岩体厚是顶板安全厚度，且上覆岩体厚度应满足承载外荷的岩体厚。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,第,5,节,岩溶地基稳定性问题,2,、,覆盖型,：,考虑上部荷载与土洞共同作用。上覆土层厚极限状态为：,H,k,=h+Z,n,+D,h,：土洞高；,Z,n,：压缩层厚；,D,：基底埋深,实际土层厚,H,与极限值,H,k,比较：,H,H,k,；,稳定；,H,H,k,，,不稳，又分两种情况：已有土洞，外荷致塌；无洞，后期土洞形成并致塌。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,思考题：,1,、岩溶发育为什么在空间分布很不均一？,2,、与岩溶相关的工程地质问题有哪些，各有何特殊性？,3,、岩溶发育的基本条件和影响因素是什么？,4,、试分析岩溶地表塌陷的成因、分布特征。,5,、土洞形成与岩溶发育、地表塌陷有何关系？,6,、岩溶区地基变形破坏的主要形式是什么，相应的岩溶类型是什么？,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷是全球性地质灾害，据统计，已有中国、美国、南非、法国、英国、德国、俄罗斯、波兰、捷克、南斯拉夫、比利时、土耳其、加拿大、意大利及以色列等,17,国发生过严重岩溶地面塌陷。,我国是岩溶发育的国家之一。近年来，随着城市化建设发展，各种资源开发不断增强，由此引发的岩溶塌陷问题日益突出，已成为岩溶区主要地质灾害问题。,据调查，全国有,23,个省,(,市、自治区,),的,300,多个市县共发生过岩溶塌陷,1400,例以上，塌陷坑总数超过,4,万个，其中以南方的桂、黔、湘、赣、川、滇、鄂等省区最为发育。,研究现状,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷分布特征,人类活动强烈地区,有包括武汉、深圳、唐山、杭州、桂林等在内的,30,多个大中城市、,420,个县市处于塌陷高风险区。,岩溶塌陷主要诱发因素,-,人类活动,在已有岩溶塌陷灾害中，约,70%,为人类活动所诱发，过量开采地下水，是产生岩溶塌陷的主要原因，其它如拦蓄地表水、基础工程、铁路公路施工以及爆破作业等，也会诱发岩溶塌陷。,研究现状,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷发育条件的勘测技术,岩溶塌陷发育的基础条件是,隐伏岩溶,的存在，具有高度不均一性的隐伏岩溶发育带的探测一直被认为是极,具挑战性的问题,，发达国家由于仪器设备方面的优势，各种地球物理方法都曾运用到这一领域，目前使用较多的是,地质雷达、高密度电法、浅层地震、以及声波电磁波孔间透视、,CT,层析法,等。,国外研究现状,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷发育的过程及机理研究,岩溶塌陷发育机理的揭示是有效防治的前提，由于岩溶塌陷发育过程的特殊性，使得模型试验成为主要的研究手段。,近年来，各国学者先后采用物理模型试验或数值分析的方法，系统研究了非粘性土潜蚀塌陷的过程。,国外研究现状,如：,1970,年日本学者,Nogushi,、,1986,年前苏联学者,.XEHKO,、,1984,年美国学者,RALPH J.HODEK,、,1995,年美国学者,Thomas,M.Tharp,、俄罗斯学者,Anikeev,A.V.(1999),国外一些学者还尝试采用岩土工程离心机进行塌陷试验，如：,Borms,和,Bennermark,（,1967,）、,Marir,（,1984,）专门研究了上覆软土“突入”隧道造成地面下沉塌陷问题；,Bertin,（,1978,）针对佛罗里达州的土层情况，模拟了上覆砂层、粉砂层的塌陷问题；,Howell,和,Jenkins,（,1984,）模拟研究了英国岩盐洞穴的上覆砂层塌陷；,Sterling,和,Ronayne,（,1984,）试验了洞穴上覆粘土层的沉陷，但没有测量粘土的强度，也没有把结果推广到其它土层条件；,在,Sterling,的基础上，,Craig,（,1990,）用离心模型研究了粘土直接覆盖洞穴或粘土砂层洞穴的条件，建立起无量纲的安全系数（,V,S,）的极限值，塌陷与土层强度、土层厚度、其它上覆荷载以及洞穴开口直径有关，,Maryland,大学的,Abdulla,和,Goodings,（,1996,）运用离心机塌陷破坏机理和导致塌陷的临界组合条件，重点研究了上覆在洞穴上方的弱固结砂层的塌陷破坏与洞穴开口大小、洞穴自身强度、弱固结砂层强度厚度、上覆砂层的厚度、以及地表荷载的关系。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷基础数据库建设,国外一直比较重视岩溶塌陷灾害基础数据库的建设工作，并提出了数据格式标准。,随着,GIS,技术,的普及和发展，使数据库建设提升到,可视化,阶段，美国国家及一些州地调局开始直接向用户提供基于,GIS,的地质灾害数字图件，并直接放在互联网上，供用户卸载。英国国家地调局的,A.H.Cooper,建立了基于,ArcView,的岩溶地质灾害数据库。,国外研究现状,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷危险性预测与风险评估,运用计算机技术，结合灾害发生的危险性与社会经济易损性，评估灾害风险，已成为国外地质灾害研究工作的重要内容。,英国国家地调局的,A.H.Cooper,(2001),用,ArcView,对英国岩溶地质灾害进行了评估。,Yongli,Gao,(2002),运用,Arcview,对美国明尼苏达东南部岩溶塌陷的空间分布规律和潜在风险进行了系统分析。,国外研究现状,美国的,D.Raghu,(1984),采用泊松方程来模拟新泽西州,Warren,县在给定时间内、给定面积区域发生塌陷的概率。美国的,Sam,B.Upchurch,(1987),提出了用于塌陷风险评估的数据评价方法。南非的,Frederk,Calitz,(2001),开展了南非,Lebowakgomo,白云岩地区潜在地面塌陷风险的评估工作。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷预测预警,国外开展得比较早，如美国学者,Benson,等早在,19841987,年就尝试运用地质雷达进行潜在塌陷的监测方法，并在北卡罗来那州,Wilmington,西南部的一条军用铁路进行了试验，监测周期为半年，取得了良好的效果。但由于操作复杂、连续性较差、无法对测线外的潜在塌陷进行监测，所以难以在大范围内推广。,国外研究现状,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷是我国六大类地质灾害之一，近,20,年来，岩溶塌陷勘查、评价研究已取得了大量成果。,我国岩溶塌陷的宏观分布规律,目前已开展了“中国南方岩溶塌陷研究”、“长江流域岩溶塌陷研究”和“中国北方岩溶塌陷研究”等项目，以及“铁路沿线岩溶塌陷及防治”工作，系统地研究我国岩溶塌陷发育的现状和宏观分布规律，确定我国岩溶塌陷基本类型。,国内研究现状,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷的机理研究,1993,年，岩溶研究所开展了岩溶塌陷物理模型试验研究工作，建成了大型岩溶塌陷模型试验室。该试验可以定性模拟不同条件下岩溶塌陷发育的全过程。试验室建成后，先后完成了武汉、唐山、湘潭、玉林、铜陵、桂林等六城市的岩溶塌陷试验工作。,国内研究现状,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷的勘查评价技术,包括地质雷达、浅层地震和电磁波、声波透视,(CT),等技术在内的综合物探方法，在地矿部门组织实施的武汉、唐山、湘潭、玉林、桂林、深圳等城市岩溶塌陷勘察中得到了很好的应用。,国内研究现状,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷灾害管理,地理信息系统,(GIS),技术已得到广泛应用，岩溶研究所从,1997,年起，结合岩溶塌陷灾害防治工作的特殊性，提出基于,GIS,技术的城市岩溶塌陷灾害信息管理系统的基本框架，实现了岩溶塌陷资料的自动化、可视化管理。目前，已组织开发了广西桂林市、玉林市、贵州六盘水市岩溶塌陷地理信息系统等市级塌陷管理系统。,国内研究现状,从,1998,年开始，开发,中国岩溶塌陷地理信息系统,，目前，该系统收录了全国,1400,多个塌陷点的详细记录，和,1:400,万中国可溶岩分布图、中国土地利用现状图和中国行政区划图等系列图件，这是我国目前收录资料最完整的塌陷信息系统，在开展全国岩溶塌陷风险区划中发挥了重要作用。,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,岩溶塌陷监测预报,1999,年，岩溶研究所提出了通过对岩溶系统的水,(,气,),压力实施连续监测为主、地质雷达定期测量为辅，开展岩溶塌陷监测预报的基本思路和方法，,2000,年，在国土资源部地质灾害预警工程项目的支持下，建立了我国第一个岩溶塌陷自动监测预报试验站，并于,2002,年投入试运,行，为全面开展岩溶塌陷灾害的预报研究提供了试验研究基地。,国内研究现状,基础工程地质学,第四章,岩溶工程地质研究,岩溶地表,塌陷,研究,迫切需要解决的主要科学问题,不同类型岩溶塌陷机理的深入揭示,不同类型岩溶塌陷发育的临界条件的定量测试技术,城市岩溶塌陷高危险区监测预报技术与方法,不同比例尺岩溶塌陷风险评估的指标体系和方法体系,岩溶塌陷对岩溶区资源与环境影响的评价指标,岩溶塌陷工程处理与效果检验技术,国内研究现状,混合溶蚀效应图解,碳酸盐岩,三角分类图,白云石：方解石,酸不溶物,白云石,方解石,全部碳酸盐的白云石,丙,乙,甲,非碳酸岩,厚而纯的碳酸盐岩区岩溶水动力分带,-,包气带；,-,水位季节变化带；,-,受河水排泄影响的饱水带；,-,深循环带；图中箭头示地下水流向,地表塌陷过程示意图,a,b,c,d,e,a.,土洞未形成；,b.,初步形成；,c.,向上发展；,d.,地表塌陷；,e.,形成蝶形洼地,图示定性评价,-,覆盖型,图示定性评价,-,塌落拱,H,0,b,H,地表岩溶景观,a.,、,b,：峰丛；,c,：岩溶湖,a,b,c,地表岩溶景观,溶蚀地貌,a,：峰丛谷地；,b,：,石芽,a,b,溶蚀地貌,植被覆盖的溶槽。,溶蚀地貌,掏挖后的溶蚀宽缝 充填的溶沟,岩溶充填情况：溶沟、溶隙和溶蚀宽缝、落水洞多有粘性土充填,溶蚀地貌,充填的溶槽,正在掏挖的落水洞,地表岩溶,无充填的落水洞,岩溶充填情况：,部分落水洞、溶蚀宽缝和溶隙无充填，某些直接与地下岩溶沟通。,地下岩溶景观,地下岩溶景观,岩溶发育主要受地层岩性和地质构造控制,顺层（,NE,）,发育的溶沟,NW,向裂隙,溶坑,岩溶发育规律,地面岩溶形态,落水洞,溶洞,溶坑,溶蚀宽缝,溶,槽,地面岩溶发育规律,-,全国可溶岩分布图,我国岩溶塌陷分布图,全国岩溶塌陷危险性分区图,塌陷使房屋公路破坏,武汉洪山区塌陷（,2000.4.06,）,唐山市岩溶地面塌陷,1988,年,6,月，训练馆大厅产生岩溶塌陷，两根水泥柱陷入坑内，发展至建筑物垮塌。,贵阳市岩溶地面塌陷,贵州省博物馆岩溶塌陷造成损失,武汉市岩溶地面塌陷,武汉市陆家街岩溶地面塌陷毁坏房屋。,广东阳春塌陷,（,2003.8.4),建筑破坏,塌陷造成基础破坏,（广西玉林莲塘塌陷，,1998.11.21,）,建筑破坏,塌陷造成基础破坏,建筑破坏,桂林体育场塌陷,1996,建筑破坏,塌陷危及房屋安全,建筑破坏,泰安岩溶地面塌陷,泰安车站内地面塌陷坑，可见深度,5m,，直径,8m,。,道路破坏,贵昆铁路岩溶地面塌陷,降雨入渗引起，导致货车颠覆。,道路破坏,长大铁路瓦房店岩溶地面塌陷,瓦房店三家子，因抽汲岩溶水加连降暴雨，产生塌坑,25,个，路基毁坏。,道路破坏,贵昆线铁路岩溶塌陷,1985,道路破坏,塌陷破坏高速公路,道路破坏,塌陷破坏公路,道路破坏,桂林市岩溶地面塌陷,1986,年,11,月，榕城饭店旁发生塌陷，坑深,3.5m,，直径,10m,，阻断公路。,道路破坏,钻井过程中发生塌陷,桂林构件厂抽水塌陷,1993.5.2,贵州六盘水塌陷,1992,环境破坏,广西玉林岩溶地面塌陷,岩溶地面塌陷破坏农田。,环境破坏,黄石,-,大冶矿区岩溶地面塌陷,矿区铁路路基塌陷、铁轨悬空。,环境破坏,黄石,-,大冶矿区岩溶地面塌陷,余华寺矿区皮带送矿廊下沉，围墙垮塌。,环境破坏,恩口矿区岩溶地面塌陷,恩口矿区岩溶地面塌陷毁坏农田和水渠。,环境破坏,水口矿区岩溶地面塌陷,水口矿区岩溶地面塌陷破坏田地。,环境破坏,风景区岩溶地面塌陷,犀牛海岩溶地面塌陷。,环境破坏,岩溶地面塌陷防治,-,跨,用扣轨梁跨越岩溶地面塌陷。,塌陷治理,岩溶地面塌陷防治,-,疏,平衡水气压力,用卧管和烟囱通气的方法防治岩溶地面塌陷,塌陷治理,岩溶地面塌陷防治,-,引,用渡槽引渡地表水，防止地表水下渗引起岩溶地面塌陷,塌陷治理,岩溶地面塌陷防治,-,围,用钢筋混凝土墙围河槽，防止河水进入地下。,塌陷治理,岩溶地面塌陷防治,-,灌,用灌浆堵塞岩溶裂隙，固结上覆土层，抑制潜蚀诱发岩溶地面塌陷。,塌陷治理,岩溶地面塌陷防治,-,固,用旋喷桩加固软土地基，抑制岩溶地面塌陷。,塌陷治理,岩溶地面塌陷防治,-,填,广西桂林榕城饭店用回填堵塞法治理岩溶地面塌陷。,塌陷治理,岩溶地面塌陷防治,-,改,用修渠改河的方法治理岩溶地面塌陷。,塌陷治理,