岩溶工程地质研究(基础工程地质学

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1、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

2、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

3、、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

4、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：①CaCO3水解↔Ca2++CO32-②CO2溶于水，即：H2O+CO2↔H2CO3↔H++HCO3-③前两步结合：CO32-+H+↔HCO3-由于CO32-减少，反应朝正方向发展，

5、即：④CaCO3+H2O+CO2↔Ca2++2HCO3-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：CaCO3为难溶盐，岩溶为何强烈发育？混合溶液、无机酸成分、侵蚀性CO2的存在。大气中CO2含量较低，土壤中CO2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CO2，降雨、地表水经土壤进入岩体，将大气和土壤中的CO2带入。侵蚀性二氧化碳：系统（Ca2+、CO32-、HCO3-、CO2、H2CO3）平衡，化学反应不朝某方向进行，CO2加入将打破平衡，

6、使CaCO3再溶解。超出系统平衡所需的那部分CO2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CaCO3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CaCO3溶

7、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Ca2+和CO32-结合，使溶蚀增加；同离子效应-当与CaCO3成份相同的离子加入时，起到抑制溶蚀的作用，溶液中Ca2+和CO32-增加，导致析出CaCO3。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①1、岩石化学成分—灰岩越纯，岩溶

8、越发育。比溶蚀度Kv表溶蚀强度、比溶解度Kcv表溶蚀速度。比溶蚀度Kv＝试样溶蚀量／标准试样溶蚀量比溶解度Kcv＝试样溶解速度／标准试样溶解速度按比溶蚀度Kv和比溶解度Kcv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：①方解石含量高于白云石，岩溶发育；②酸不溶物含量高，岩溶不发育；③含黄铁矿、石膏成分