一、岩溶研究国内外现状资料.docx

PAGE PAGE # 第一章 岩溶研究国内外现状 就世界范围讲，岩溶水是居民生活饮用水和工业生产用水的主要来源之一，由于地 层岩性和构造的原因，地表水和污染物常常直接进入地下岩溶含水层。由于地下水系统 十分脆弱，非常容易受到污染，一旦污染，挽救几乎是不可能的，因此，在经济发达国 家，尤其是在美国，针对岩溶地下水的保护及基础研究工作非常深入，已取得了大量非 常有价值的研究成果。 如在美国 Kentucky， 地下水作为一个重要的、 可再生的自然资源 得到广泛应用，井水与泉水提供了公共家庭用水的 1/3 左右，地面溪流作为 Kentucky 主要水源，主要由邻近的含水层维系，这种资源很容易受地面活动污染，一旦污染，这 种地下水很难或不可能挽救， Kentucky Department for environment Protection 将优 先权放在地下水污染预防上， 这种努力的一个重要方面就是认识到州的不同区域对于污 染的敏感程度不同，显然，区别这种差异，进行适当的土地开发，对于水污染的防治非 常重要，因而， Kentucky Department for Environment Protection Division of Water Groundwater Branch,主要依据三个水文特征：补给区域、流动速度和分散潜能来建立 州水文地质敏感分级图，依据敏感程度分为 5 级，以对土地开发活动进行指导。 1988年NPSft据国会法成立了国家岩洞和岩溶研究院， 该机构的目的就是通过研究 将洞穴学深入， 增强公共教育， 促进环境合理的岩溶和岩溶管理。 1988年在美国成立了 水文地质协会， 其隶属于 Florida 州立大学的地球物理流体动力学研究中心， 其主要的 目的是关注和保护含水层的质量，发展必要的科学知识，收集现场资料，提高对水文地 质环境和相关模型的理解。美国地质勘探局（USGS与NPS^作，将1:7,500,000比例 的地图数字化，一个更详细的岩溶地图也正通过 USGS^f Kentucky和Morehead州立大 学领导下的协会的紧密协作在准备着，以满足工程和环境保护的需要。 在国内，圆梁山隧道是渝怀铁路线上最长的隧道，该隧道全长 11.068km,同时，它 也是渝怀线上的重点、难点和首要控制工程。圆梁山隧道主要穿越毛坝向斜核部、桐麻 岭背斜和冷水河浅埋段，其主要工程地质问题为高水压、富水、岩溶及断层。根据地质 勘探资料及周围环境情况，预估全隧正常涌水量为 98,000 m3/d ,最大涌水量为145,000 mVd。根据深孔钻探资料，证实在毛坝向斜区存在 Pw+C、P1q+m两层承压水，相对于隧道洞 身标高而言，其静水头（H）: Rq+m为460m P2w+c为442m这表明在隧道洞身处存在 Rq+m层 段4.6MPa和P2w+c层段4.42MPa的高静水压力。在圆梁山隧道施工过程中，一旦措施不 当，将有可能发生大规模的突水、突泥事故，危及施工安全。同时，圆梁山隧道周围山 顶共有五个乡镇近十万名居民，其生产和生活用水完全依靠地下水，地下水资源相当重 要。 从国内外现有的文献看，对岩溶突水的机理研究相对较少，主要的原因是：岩溶突 水作为隧道及地下工程中的一种地质灾害，施工过程中，如何有效地进行治理是最迫切 的问题，否则，施工进度和施工安全根本得不到保证；在勘察阶段，如何对岩溶及相关 的突水、突泥问题进行有效的预测，并提出相应的设计对策是勘察设计人员的头等大事， 同时，岩溶及突水、突泥问题影响因素多，涉及专业知识面广。总之，国内外对岩溶的 机理研究相对较少。但对岩溶突水机理进行深入研究，却是非常必要和迫切的。突水以 及相关的突泥问题对隧道及地下工程而言是一个十分严重的危害，其突发性、不可抵挡 的巨大威力严重地威胁着施工人员的生命安全，因此，需要对此问题进行深入研究，而 深入研究的前提和基础则必然是对灾害发生机理的研究，即对其产生要素、爆发诱导因 素、突水特征等进行深入研究。只有对突水机理深入研究，才能在勘察阶段有重点地进 行勘探，设计上更有针对性，施工时，对突水的地点、时间等有更好的预警，对防治措 施的采取有更明确的指导方针，避免措施的盲目性。 岩溶问题是一个世界性的课题，各国在城市开发和工程建设中，涉及该问题较多。 我国南方云南、广西、广东、贵州、四川等地区受岩溶影响较大。 目前对岩溶灾害的研究主要集中在以下几个方面： 第一节基础理论研究 岩溶道水运动与非岩溶地下水运动，不论在流场地质结构方面，还是在地下水运动 的水力学性质方面，都存在着极大的差别。所谓流场，即地下水在自然地质结构体中运 动的四维空间。 在过去的130多年问，法国的水力学家达西所创造的渗流公式，一直在水文地质学 和地下水动力学中得到