岩溶工程地质研究基础工程地质学课件.ppt

基础工程地质学 工程动力地质作用 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 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。 基础工程地质学第四章 岩溶工程地质研究 第1节 概述 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。 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： ①CaCO3 水解 ? Ca2+ + CO32- ② CO2 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，即： ④ CaCO3 + 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。 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 ① 1、岩石化学成分—灰岩越纯，岩溶越发育。 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 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②、③ 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CO2