不良地质现象的工程地质问题（6.5）.pptVIP

§6.5 岩溶与土洞 主要内容： 基本概念 岩溶 土洞与潜蚀 岩溶与土洞的工程地质问题 概 述 岩溶--也称喀斯特（Karst），它是由于地表水或地下水对可溶性岩石溶蚀的结果而产生的一系列地质现象。如溶沟溶槽、溶洞、暗河等。 土洞--是由于地表水和地下水对上层的溶蚀和冲刷而产生空洞，空洞的扩展，导致地表陷落的地质现象。 危害--严重地影响建筑场地的使用和安全： 岩土体中空洞的形成； 岩石结构的破坏； 地表突然塌陷； 地下水循环改变等。 一、岩溶 （一）岩溶的主要形态 岩溶形态是可溶岩被溶蚀过程中的地质表现。 地表岩溶形态： 溶沟（槽）、石芽、漏斗、 溶蚀洼地、坡立谷、溶蚀平原等。 地下岩溶形态：落水洞（井）、溶洞、暗 河、天生桥等 。 （1）溶沟溶槽：微小的地形形态，它是生成于地表岩石表面，由于地表水溶蚀与冲刷而成的沟槽系统地形。 （2）漏斗：是由地表水的溶蚀和冲刷并伴随塌陷作用而在地表形成的漏斗状形态。 （6）溶洞：是由地下水长期溶蚀、冲刷和塌陷作用而形成的近于水平方向发育的岩溶形态。溶洞内常有支洞、有钟乳石、石笋和石柱等岩溶产物。 （7）暗河：是地下岩溶水汇集和排泄的主要通道。部分暗河常与地面的沟槽、漏斗和落水洞相通，暗河的水源经常是通过地面的岩溶沟槽和漏斗经落水洞流入暗河内。 （8）天生桥：是溶洞或暗河洞道塌陷直达地表而局部洞道顶板不发生塌陷，形成的一个横跨水流的石桥。称其为天生桥。 （二）岩溶的形成条件 岩溶的形成是由于水对岩石的溶蚀结果。因而其形成条件是： 1. 必须有可溶于水而且是透水的岩石； 2. 水在其中是流动的、有侵蚀力的。 岩体 岩体首先是可溶解的。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； （2）硫酸盐类岩石，如石膏和硬石膏； （3）卤素岩，如岩盐。 水质 天然水是有溶解能力的，这是由于水中含有一定量的侵蚀性CO2。当含有游离CO2的水与其围岩的碳酸钙（CaCO3）作用时，碳酸钙被溶解，这时其化学作用如下： CaCO3十CO2十H2O=Ca+十2 HCO3－ 这种作用是可逆的，即溶液中所含的部分CO2在反应后处于游离状态。 水在岩体中活动方面 水在可溶岩体中活动是造成岩溶的主要原因。它主要表现为水在岩体中流动，地表水或地下水不断交替。 地下水或地表水主要来源于大气降水的补给。而大气中是含有大量CO2的，这些CO2就溶解于大气降水中，这样使水具有溶解可溶性岩石的能力。 水是流动的，不管是地表水或地下水。 岩溶的垂直分带 在岩溶地区地下水流动有垂直分带现象，因而所形成的岩溶也有垂直分带的特征。 （1）垂直循环带，或称包气带。这里平时无水，只有降水时有水渗入，形成垂直方向的地下水通道。大量的漏斗和落水洞等多发育于本带内。 上述讨论了水的活动引起各种岩溶的现象，但是水的活动不仅限于其围岩的溶蚀和冲刷，而很多时候岩溶水还可以造成很多的堆积现象，最普遍的见到是在溶洞内沉淀有石钟乳、石笋、石柱、钙华等。 二.土洞与潜蚀 土洞因地下水或者地表水流入地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏空成洞穴而形成。这种地质作用的过程称为潜蚀。当土洞发展到一定程度时，上部土层发生塌陷，破坏地表原来形态，危害建（构）筑物安全和使用。 （一）土洞的形成条件 土洞的形成主要是潜蚀作用导致的。潜蚀是指地下水流在土体中进行溶蚀和冲刷的作用。 机械潜蚀：如果土体内不含有可溶成分，则地下水流仅将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走，这种现象我们称之为机械潜蚀。其实机械潜蚀也是冲刷作用之一，也称内部冲刷。 机械潜蚀的发生，除了土体中的结构和级配成分能容许细小颗粒在其中搬运移动外．地下水的流速是搬运细小颗粒的动力。 能起动颗粒的流速称为临界流速（Vcr），不同直径（d）大小的颗粒具有一定的临界流速。当地下水流速（V）大于（Vcr）时，就要注意发生潜蚀的可能性。 （二）土洞的类型 土洞可分为由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞和岩溶水流潜蚀作