工程地质学第7章要点.pptVIP

工程地质学 主讲：李肖锋 职称：讲 师 2009 年 9 月 第五节 岩溶和土洞 ? 一、岩溶的基本概念 在漫长的地质历史时期内，水溶性的碳酸盐类岩石（主要是石灰岩、白云岩）长期遭遇地表水和地下水而发生的以溶蚀为主的地质作用或由此产生的地质作用现象统称为岩溶。岩溶现象在国外又被称为喀斯特现象。原南斯拉夫与意大利交界处的狄纳尔里克山西北部的一处高原名为喀斯特高原，那里是石灰岩区域，发育着各种奇特的溶蚀和侵蚀作用所形成的地形地貌，喀斯特一词即得名于此并为国际所通用。1966年2月我国第二次喀斯特学术会议确定将其更名为岩溶。 常见的岩溶现象有溶洞、溶槽、溶沟、孤峰、石林、天生桥、漏斗、落水洞、暗河、钟乳石、石柱、石芽、石笋等。 我国的碳酸盐类岩石分布面积很广，出露地表的面积就有120多万平方公里，被埋覆于地下的面积更大，主要分布在云贵高原、广西、广东丘陵地带、四川盆地边远、湖南湖北西部以及山西、山东、河北的山地和丘陵地带。图8-8为李尚宽绘制的岩溶地貌示意块体图。其中：Ⅰ—岩溶侵蚀面；Ⅱ—溶沟、溶槽等地表溶隙发育区；Ⅲ—地表强烈溶蚀区；Ⅳ—石林丘陵区；Ⅴ—峰丛洼地；Ⅵ—峰林谷地；Ⅶ—孤峰平原区；Ⅷ—残丘平原区；Ⅸ—溶蚀沉积平原；10—裂隙；11—溶沟；12—溶蚀漏斗；13—地表溶洞；14—溶蚀洼地； 15—盲谷；16—干河谷，17—溶蚀峡谷，18—坡立谷；19—地表石芽；20—半棵石芽；21—溶柱；22—峰丛；23—峰林；24—孤峰；25—残丘；26—天生桥；27—泉华阶地；28—河流阶地；29—落水洞；30—溶蚀竖井；31—地下溶洞；32—地下廊道；33—洞厅；34—钟乳石；35—石笋；36—石柱；37—石幕；38—石盘；39—洞内阶地；40—埋藏石芽，41—溶沟暂时流水；42—地表常年河；43—地表间歇河；44—伏流；45—喷泉；46—山麓泉；47—泉口湿草地；48—湖底泉；49—溶斗湖；50—断陷湖；51—地下河出口；52—岩溶裂隙水和层间水；53—滴流；54—地下河；55—地下瀑布；56—地下湖；57—隔水层；58—洞穴化石；59—洞穴砂矿；60—油气苗等矿产露头。 岩溶还常常给矿山开采带来很大的危害，1956年江西省某矿山在一个斜井的爆破掘进过程中揭穿了一个岩溶溶洞，超过1000m3的岩溶水突然涌入斜井，并造成了重大的人身死亡事故；岩溶地区的公路、铁路线路常因岩溶的存在而发生路基塌陷事故，对交通安全构成极大隐患。 二、岩溶的形成条件 岩溶地形是在一定的条件下天然发育而成的一种奇特的自然地貌景观，对大量岩溶发育地区进行分析、统计和研究后发现，岩溶地貌的形成必须具备四个基本条件，缺少其中的任何一个条件，岩溶地貌都不可能形成。 1．可溶性的岩石 地下和地表水对岩体产生溶蚀溶解的前提是构成岩体的岩石是水溶性的，可溶性岩石的存在是某个地区形成岩溶地貌的自身必备物质基础。 自然界中的水溶性岩石主要有石灰岩、白云岩、石膏和岩盐等。在这几种可溶性岩石中，以岩盐的溶解度为最大，石膏次之，石灰岩和白云岩的最小。但是就分布面积来看，石灰岩和白云岩的分布极为广泛，而石膏和岩盐则极小，岩溶主要也分布在石灰岩和白云岩地层中。因此，一般情况下岩溶主要是指由石灰岩和白云岩构成的地层中的发育的岩溶。资料分析表明，石灰岩中的杂质对其溶解性有着和大影响，岩质愈纯（或含量愈高）溶解性愈强，岩溶也就愈容易形成。 2．具有溶解能力的水 “具有溶解能力的水”的存在，是导致岩溶现象发生的外部原因，没有水对岩石的长期溶解溶蚀，岩溶现象当然也不会出现。试验研究发现，纯净的水对石灰岩地层的溶解溶蚀能力是极其有限的，但是当水中的等酸性物质含量提高时，其对碳酸类岩石的溶蚀性就明显增大。这一点从碳酸钙溶于水的化学反应过程不难看出： 水中的主要来自于土壤和大气。大气中含有大量的，地表的土壤受动植物活动的影响也含有一定量的，水与大气接触或在土壤中流动时，其中的一部分就会溶入水中，形成对碳酸类岩石“具有溶解能力的水”。水中的含量愈高，对碳酸类岩石的溶蚀性就愈强。地下水对岩石产生溶解溶蚀的同时，会不断消耗，水的溶蚀性就会减弱，因此地下水的溶蚀性会随着深度的增加而减小。另外必须指出，水中的含量会随着压力的增大而增加。 3．岩石的透水性 岩石具有透水性是岩溶向地壳内部发育的必要条件。如果可溶性岩石不透水，岩溶作用只能在地表发生，岩溶地貌中的落水洞、溶蚀竖井、地下溶洞、地下廊道、洞厅、钟乳石、石笋、石柱、石幕、石盘、洞内阶地、埋藏石芽等地下岩溶现象就不会产生，地表岩溶现象也将大幅度减弱，其中的地表石芽、石林等地表岩溶地貌也会大量消失，工程中也只需要考虑如何防止地表水对可溶性