地大工程地质学基础 第六章岩溶工程地质研究 (课件).pdf

第六章 岩溶工程地质研究 第一节 概述 第二节 碳酸盐岩的溶蚀机理 第三节 影响岩溶发育的因素 第四节 岩溶区水库渗漏问题 第五节 岩溶地基稳定性问题 第一节 概述 一、定义 岩溶(Karst)：水对可溶性岩石进行的以化学溶蚀作用为主的综 合地质作用以及由此产生的各种现象。 可溶性岩石包括碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物等。 1.岩溶作用：以化学溶蚀为主，同时还包括机械破碎、沉积、坍 塌、搬运等作用，是一个化学－物理相结合的综合作用。 2.岩溶现象：岩溶地貌及水文、工程地质条件。如石芽、石钟 乳、溶洞、地下暗河等。 石钟乳、 笋、石芽 蘑菇石芽 石钟乳、 笋、石芽 石林 石林 溶洞(地下暗河) 溶洞 石幕 地下暗河 石柱 我国有超过23个省广泛发育岩溶地层，据报道大部分是易溶灰岩和岩溶地层地 区。据估计，我国960万平方公里的土地上分布着约超过130万平方公里的碳酸 盐岩，他们出露于近地表或浅埋地下。如果包括埋藏较深的碳酸盐岩，将近三 分之一的土地被这种沉积物覆盖。 二、岩溶工程地质研究的意义 1.水利水电工程：渗漏、溃坝、塌陷、诱发地震 据广西39个岩溶山地县统计，在已建的260座大水库中，有明 显渗漏的 （设计效益与实际效益相比低于80％者）有92座。 溶溶溶溶 渗渗渗渗 漏漏漏漏 湖北宜昌王家坝水库，1975年建成蓄水后，随即出现坝肩渗 漏，继而出现迎水坡产生一陷坑，直径D ＝4M，深H ＝24M 。 上部为白垩系砾岩，砾石为灰岩；下部为寒武系灰岩，有溶 洞发育，本次塌陷原因系石灰岩中洞穴上部塌陷引起土石坝 体陷坑现象。 二、岩溶工程地质研究的意义 2.道路工程 n路基、站场、桥梁地基稳定性、地基塌陷 在我国的主要干线铁路中，岩溶地面塌陷灾害较为 严重严重的的有有：：京京广线广线、、贵贵昆线昆线、、浙浙赣线赣线，，津津浦线浦线、、沈沈 大线、渝达线等。塌陷造成车站建筑物毁坏、路基 沉降、道路悬空、桥涵开裂倒塌、隧道施工受阻等。 铁路断道停车事故时有发生，甚至造成火车脱轨。 有些路段列车长期限速慢行，损失巨大。 贵昆线413公里处的三次重大塌陷，先后造成两列货车颠覆， 中断行车71小时，已投入的治理费用达1700万元 京广线南岭隧道全长6.1km，灰岩占总长的92%，是典型的岩 溶隧道。地面塌陷造成已建铁路下沉、运输中断、隧道施工 受阻。 津浦线上泰安车站的地面塌陷，陷坑直径8米，可见深度5米 （1979年1月）， 造成路基下沉，路轨架空、行车一度中断， 整治费用达2000万元以上 天生桥隧道开挖至中部时，遇到长90米，宽120米，高约100 米 （路基以下高度大于50米）的岩溶大厅，线路悬空。 曾作过高填方与桥跨方案比较，由于技术及造价上的原因， 不得不在隧道内再加弯道，于右侧绕避，降低了线路技术 件，损失达60 万元。 贵昆线的多乐段经过岩溶洼地 区，在勘测设计时采用了一般 的 岩溶地区的做法圈定汇水 面积，将线路经过的A、B、C 洼地作为独立的汇水区，分别 作排水设计处理。 但但由由于于AA洼洼地的水地的水经经地地下下岩溶岩溶通通 道流入B洼地，再流入C洼地， 使得C洼地的排洪能力远远低于 实际排洪量，造成雨季路基被 淹。 二、岩溶工程地质研究的意义 3.工民建：地基稳定性、塌陷问题 自1977年至今，武汉地区先后发生10次岩溶地面塌陷： 1977年，汉阳中南轧钢常堆料场塌陷； 1988年，武昌陆家街塌陷和阮家巷塌陷； 年，，毛毛坦村坦村小小学塌学塌陷陷；； 2000年2月，武昌司法学校塌陷； 2000年4月，青菱乡烽火村塌陷； 2006年4月，白沙洲阮家巷塌陷； 2008年2月，汉南区长江干堤附近陡埠村塌陷； 2009年12月22日，武昌白沙洲大道路面塌陷近百平方米。 1988年5月10日，武昌陆家街地面塌陷 圆形塌坑，直径22M，深10余米，十间民房、大树、电线杆等塌 入坑中，引起附近工厂、学校、住宅墙体、地坪变形、开裂。 地面塌陷造成房屋倒塌 2000年4月6日下午4时－8时，洪山区青 菱乡烽火村地面塌陷： 陷坑18个，最大陷坑长63米、深6－7米 最小陷