滨岸砾岩
滨岸砾岩主要形成于滨海地区和滨湖地区,它是由河流携入的砾石或沿岸岩石崩塌下来的碎块经波浪和河流反复改造而成;山区河流与平原河流形成的砾岩称为河成砾岩,多由岩屑砾岩构成。
砾石的平均粒径比海相砾石大,但砾石分选性差;冰碛岩组成以粉砂和泥级碎屑为主,砾级碎屑含量—般占5~30%,分选差,粒径大小不一。冰碛岩的重要特征是砾石形状奇特,形成所谓五角砾石或熨斗状砾石,表面有丁字形擦痕;岩溶角砾岩由碳酸盐的溶洞顶壁崩落堆积而成,特点是角砾大小相差悬珠、棱角清晰,多为石灰岩碎块。填隙物为碳酸盐粉屑、红粘土,孔隙中常有方解石结晶。
岩溶化
由于水对岩石的化学、物理作用以及生物作用而形成岩溶的过程。发生干石灰岩、白云岩、石膏等可溶盐岩石地区。发生岩溶化的基本条件是:有可被溶蚀的岩石,具有溶蚀能力的水和适宜的环境。岩溶化可以在漫长的地质历史时期中持续进行,也可能只在短暂的地质时期中发生,并可能间断地或反复地发生。由于上述条件和环境在地质时期和空间地域上的差别,地壳中岩溶化的发育程度和特点很不相同。岩溶化的结果形成各种各样的岩溶形态和岩溶景观,基本分为地表的(如石林)和地下的(如地下河)两大类。
水工基础工程
为满足水工建筑物基础稳定及强度要求而采取的地基处理,及水工建筑物下部结构的设计与施工的统称。基础稳定(包括抗滑、抗倾,变形及渗透稳定)是水工建筑物正常运行的根本保证。基础工程处理不当往往是水工建筑物失事的主要原因之一。根据1974年国际大坝委员会发表的有关大坝事故调查材料,在混凝土坝与土石坝中,由于基础工程问题而造成的大小事故共95次,占各种事故总次数的36%,其中重大事故29次(包括垮坝在内),占各种重大事故总次数33.3%。如法国坝高60m的马尔帕塞双曲拱坝,于1959年12月2日左岸岩石裂隙由于渗水压力作用构成坝肩滑动,导致垮坝,造成数百人死亡,及大量物质损失。美国1975年建成的蒂顿土坝,因基岩渗水,底部齿槽回填被管涌冲刷破坏,于1976年6月5日溃决,造成重大损失。此外还有一些水库由于基础问题而影响蓄水。总的说来,水工建筑物因基础原因而失事的多于其他工程。从以上失事实例,说明基础工程的成败直接关系到整个水工建筑物的安危与经济效益。基础工程不单设计时要正确妥善,施工尤应高度重视。如水工基础工程设计不当,没有采取有效的工程措施或由于施工草率,没有达到设计要求,往往会导致工程溃决。水利工程的地质情况复杂,岩基由于地壳岩层在构造应力作用下,产生位移与变形,形成褶皱构造与断裂构造,致使岩体构造复杂化。硬软岩石互层时,随着褶皱作用而出现层间错动、层间塑性变形及层间破裂面等褶皱构造。断裂构造主要表现为节理与断层。这些地质缺陷使岩层丧失连续性,强度降低,变形增大,并出现岩溶渗漏、断层破碎带及裂隙的渗漏、基坑涌水、坝基承压水及扬压力升高等。对于软基,构造运动所产生的断裂,破坏了土体的连续性,降低了土的强度。地基土颗粒较细、级配不良或抗剪强度较低时易发生管涌、液化及滑动。土的压缩性大时,易产生不均匀沉降。这些现象,都将恶化建筑物基础的稳定和承载力,并带来其他不利影响,故必需慎重对待基础工程。
设计原则基础工程一般包括两部分:①使建筑物本身适应或满足地基要求,如加大建筑物底部断面或增设必要设施;②地基处理,如采用灌浆、排水或增设桩基等。因此,在设计中应注意下列要求。
大坝若为岩基,则基础的稳定性主要取决于岩体的抗剪强度、变形及渗透稳定。结构形式不同的建筑物,对基础要求亦各有侧重。如岩基上的各种混凝土坝,各种荷载都作用于地基上,故对地基的加固设计便要求达到:①岩体尽量趋于均一,其抗压强度与变形模量无显著差异,并具有足够的强度,以承受坝体的压力。②具有足够的整体性和均匀性,以便有足够的抗剪强度,以满足坝基抗滑稳定要求。③满足渗透稳定要求,一般高坝在防渗帷幕内的单位吸水量应小于0.01L/(min·m·m)。帷幕下游应设排水幕,以降低扬压力,断层破碎带与软弱夹层等渗漏通道更不能产生机械管涌或化学管涌。④具有足够的耐久性,以防止岩体性质在水的长期作用下发生恶化,使强度降低。
有软弱夹层的岩体,其抗剪强度则取决于夹层的特性。抗滑稳定除研究沿坝体与岩体接触面外,还要研究沿坝基中软弱结构面产生的深层或浅层滑动问题,包括可能滑动面的形式,抗滑稳定的计算方法,计算参数的选择,安全系数的确定及模型试验等。另外,坝基荷载超过地基的承载能力,将使坝基岩体压缩面发生超过允许的沉降或不均匀沉降或局部岩体由于应力集中而破裂。这对各种坝都是危险的,故在研究变形时,应在大坝和岩基的联合作用下,研究坝基变形对坝体应力的影响,不均匀沉降引起坝体应力集中,水平位移对防渗帷幕的作用等。而软弱夹层、强风化层和断层破碎带又是导致坝基产生变形的主要因素,因此也是主要研究对象。
对于拱坝地基除上述要求外,还要求岩体有更高的承载力,岩体变形模量均一,岩体与混凝土的弹性模量接近。对两岸坝肩要研究其稳定与变形,对两岸发育的断层、节理、裂隙要深入研究在力系与绕坝渗流同时作用下能否构成滑动块体。土石坝对地基的要求比混凝土坝低,但从解决地基渗水、承载能力小、压缩性大、抗剪强度低以及振动液化等问题方面考虑,也需要对地基采取必要的处理措施,做到既安全又经济合理。在岩溶地区修建水库与大坝,应分析水库渗漏的范围、主要渗水通道,估计渗漏量等并提出治理方案。对岩溶区坝址,除应查明上述问题外,还要注意岩溶发育深度,溶洞与岩溶通道的具体分布、填充情况,对坝基与坝肩稳定的影响等。中国岩溶发育地区面积约占全国面积七分之一,故对岩溶渗漏问题需予重视。
主要技术措施基础工程设计内容包括建筑物基础及地基处理两部分,一般有下列三种情况。
对基础采取结构措施通过建筑物下部结构(即基础)的调整,可改善水工建筑物基础及地基的应力状态。如①设置混凝土底座:日本大川坝地质条件非常复杂,采用先铺筑厚20m、长245m的混凝土平板式基础底座,再在底座上修建高58m的混凝土重力坝,以适应坝址区复杂的地质条件。另外,中国贵州猫跳河(四级)窄巷口水电站的拦河坝,是在厚20~30m的河床覆盖层上先修建跨度40m以上的混凝土拱形基础底座(又称基础拱桥),然后在其上修建高54.8m的双曲拱坝,避免了河床大量开挖并简化了地基受力条件。②设置拱坝周边垫座:在地形很不规则的河谷或局部有深槽或地质上有软弱带的情况,而欲修建拱坝时,可在岩基上先修建混凝土周边垫座(人工基础)形成周边缝(图1),然后在周边垫座上修建坝体。缝沿周边的形式可按需要选定,使垫座以上的坝体能保持一定的对称性,可减少上述各种不利因素的影响并改善拱坝的支承条件。意大利于1939年建成的奥西尔埃塔双曲拱坝,以及1961年建成的坝高262m的瓦依昂拱坝,都采用了人工周边垫座。由于周边缝的存在,坝体即使开裂,延伸到缝边就会停止发展;若垫座有开裂,也不致影响到坝体;如垫座厚度适当加大,还可使拱端推力更均匀地分布到较大面积的基岩上,可改善地基的受力条件。③设置重力墩:当河谷岸边基岩面高程低于坝顶,为减少宽高比,避免岸坡大量开挖(图2),可设置重力墩,以使拱坝坝体基本上保持对称。④采用桩基础(见桩工):这也是一种改善地基受力条件的结构措施。松软地基不能承受上部传来的荷载时,可以选择桩基础,将上部荷载通过承台、群桩而传到地基土层或底部基岩,以避免引起松散土层产生不均匀沉降。⑤设立传力墙:拱坝对两岸坝肩整体性要求很高。中国贵州高165m的乌江渡水电站重力拱坝,右坝肩被裂隙严重切割,后选定在该处设置一
个断面尺寸为12m×20m×45m的大型混凝土传力墙。传力墙按顺坝肩推力方向穿透裂隙密集带布置,使应力有效地向山里坚硬灰岩传递扩散,解决了拱端与地基力系平衡稳定的问题。
岩基加固和防渗措施其目的基本上是提高强度、增大变形模量、减少扬压力。主要手段为①坝基开挖(见地基开挖)。②固结灌浆。③混凝土置换:是加固岩基断层破碎带及软弱夹层常用的措施,一般根据所在的部位、产状、宽度、充填物性质,通过计算或模型试验确定开挖一定深度和宽度的槽、井、洞,再回填混凝土塞,并加强接触灌浆和固结灌浆。若基岩有深层滑动面,灌浆又不能解决抗滑稳定要求时,可考虑由基岩面打竖井到滑动面高程开挖置换洞,再回填混凝土,如印度高144m的斯里赛勒姆坝。由于置换开挖对基岩有一定的破坏作用,故可尽量使用灌浆改善断层,但灌浆对提高变形模量有效,而对提高抗剪指标作用不大。因此,在拱坝基础处理中,当断层与推力方向近于垂直时,用灌浆处理断层为好;若断层与推力斜交或近于平行时,则用混凝土置换处理断层为好。④预应力锚固。⑤岩溶处理。⑥岩基防渗(见帷幕灌浆、化学灌浆)。
软基加固与防渗措施软基主要是指砂砾、黄土、软粘土、细砂层等地基。对砂砾地基的处理,主要是控制渗透流速、渗透流量,保证坝基渗透稳定。办法是采用垂直防渗与水平防渗。垂直防渗采用粘土截水墙、混凝土防渗墙及帷幕灌浆等。水平防渗多采用粘土铺盖,有时在坝下游还需采用排水减压等手段。对软粘土或冲积层,因基特点是含水量高,压缩性大,透水性小,抗压、抗剪强度低,可采用加速排水固结办法,提高其抗剪强度,如砂垫层排水、真空抽气加固、砂井预压等措施。对黄土地基,主要是湿陷性黄土,因其沉降量大,可能引起坝的失稳及开裂,可采用挖除、预先浸水或表面强夯等措施。总之,除控制渗流外,还要提高地基强度和稳定性,减少总沉降量和沉降差。对细砂层,则应防止管涌与振动液化现象,近年来发展较快的是利用振冲法加固砂土地基。20世纪70年代初,在软基加固技术中,又出现了高压喷射灌浆,即钻杆边旋转边高压喷射水泥浆,制成的旋喷桩直径可达1.5~2.0m。沉井在中国水利工程中,多用作防冲结构,60年代初,曾在四川映秀湾水电站首次使用,并在砾石层与粉细砂层中下沉,不但解决了防冲,也解决了渗透稳定与砂层液化等问题。铜街子水电站导流明渠左导墙及出口处于1985年布置了16个沉井,每个最大尺寸为16m×30m,井壁厚1.6~2.0m,总深35m,以防止明渠水流冲刷左岸山体坡脚而造成塌方。荷兰以软基工程著称于世,1986年在最大水深45m的海口软基上建成高53m、总长3000m的东斯海尔德挡潮闸工程,闸基开挖、砂基振实、卵石回填等均在水下进行。这是软基处理工程的一个飞跃。
水蚀荒漠化
在我国,水蚀荒漠化属于荒漠化的一种形式,主要发生在我国南方地区。流水的侵蚀作用是以人为活动破坏植被的地段作为突破口而进一步发展,一般是以片蚀和沟蚀为主,在花岗岩地区并受重力作用影响,以崩岗的方式发展。在碳酸盐岩类地区是以溶蚀作用为主。这些营力作用的结果,一般出现劣地或石质坡地。
水蚀荒漠化-举例:
例如浙江常山大塘溪,由于坡地开垦和植被破坏,形成水蚀发展的突破口,结果使该地区有44.5%的土地成为劣地,其中有26.8%的面积成为全部丧失利用价值的严重荒漠化土地。福建长汀县河田,水蚀发展呈现荒漠化景观的面积占该地区面积的32%。在西南诸省的山区也有以泥石流方式呈现土地砂石化景观分布在河谷中,如滇东北的东川市小江流域等;或以石山荒漠化景观分布在岩溶山区,如广西西部及云南东部等地。
中国的地下水
影响和控制中国地下水形成的主要因素是地质及与其有内在关系的各种自然地理因素。由于中国独特的自然地理条件和地质构造特征,形成了各地区不同类型的地下水,特别是受昆仑—秦岭巨型纬向构造带的影响,使中国地下水在区域分布上不仅南北有明显的不同,在东西方向上也有一定的差异。
地下水类型按其形成主要可分为下列4类:
松散沉积物中孔隙水秦岭、淮河以北地区多分布有大型中、新生代构造盆地和平原,有巨厚的松散沉积,地下水蕴藏丰富,如松辽平原、黄淮海平原、塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地等以及汾渭盆地、银川盆地、南阳盆地、河西走廊等,中国南方则多为小型山间盆和河谷平原,松散沉积较薄,含水相对较差。在北方西部多为内陆盆地,降水和常年积雪融化源源汇集于盆地边缘的巨厚砾石层中,在地下水溢出带形成绿洲,而盆地中心则远离水源,降水又少,多为沙丘覆盖。东部为平原地区,新老河道纵横,沉积了厚层的第四系松散沉积,地下水蕴藏丰富。在上述东部平原和西部内陆盆地之间的黄河中游地区,分布有巨厚的黄土沉积,形成中国独特的黄土高原黄土孔隙-裂隙水。
碳酸盐岩类喀斯特(岩溶)裂隙溶洞水在南北方的分布有明显差异。北方喀斯特裂隙溶洞水主要发育在下古生代寒武、奥陶纪的石灰岩中,喀斯特水以大泉或泉群泄出。南方特别是中国西南地区的云、贵、川、粤、桂、湘、鄂等省区,多分布在上古生代和下中生代的地层中,形成一系列的地下暗河和规模巨大的溶洞。
南北方浅层地下水(包括潜水与浅部微承压水)南北方浅层地下水水质变化不同。北方地下水矿化度一般常大于1克/升,西北内陆盆地有时可高达几十克/升;而在秦岭以南的广大地区,矿化度多小于1克/升。此外在北方不论平原地区或大型内陆盆地,由山区到平原均具有较明显的地下水水化学水平分带与垂直分带,而在南方一些山间盆地中,这种分带现象极不明显。
多年冻土地下水除在黑龙江省北部和新疆阿尔泰地区有少量永久冻土和季节冻土地下水分布外,在青藏高原出现世界中、低纬度地带少见的低纬度高海拔多年冻土地下水。
根据各地区含水岩层空隙性质、地下水赋存状态和含水岩层结构的不同,可将地下水划分为4种类型:①松散沉积孔隙水。②喀斯特(岩溶)裂隙溶洞水。③基岩裂隙水。④多年冻土孔隙-裂隙水。
区域地下水分布特征可分为松散沉积物分布区地下水、喀斯特(岩溶)分布区地下水、基岩山区地下水和多年冻土区地下水4大类。
松散沉积物分布区的地下水又可分为以下4种:
东部平原区包括松辽平原、黄淮海平原、长江三角洲及江汉平原等地区。砂砾石松散堆积厚达数百米甚至上千米,为地下水的赋存、运移,创造了有利条件。以河北平原为例,由山前到滨海一般可分为3大水文地质单元:
①太行山东麓与燕山南麓,由第四系砂砾石组成的冲、洪积扇群十分发育,含水层厚达40~60米,多为潜水或浅部微承压水,钻孔单位涌水量普遍大于30立方米/时·米,最大可达200立方米/时·米(即每小时水位下降1米的涌水量),水质良好,多属重碳酸钙(镁)型水,矿化度均小于0.5克/升,为极好的供水水源。②中部冲积大平原,
多由古河道和近代河道冲积形成,含水层主要为中细砂和粉细砂,单层厚度较薄,水量不大,但在深部常有3~4层颗粒较粗的承压含水层,单位涌水量一般大于10立方米/时·米,为区内主要供水水源。③滨海地区,主要为冲、湖积和海相沉积的互层,由细粉砂和亚粘土所构成,含水层多为透镜体状,水量普遍小于1立方米/时·米,矿化度大于3克/升,但在深部100~200米以下,常见有承压淡水。其他平原亦均与此类似,唯江汉平原地下水普遍含铁离子较高,并有由北向南递增趋热,最高平均含量达10.8毫克/升。长江三角洲共有4个承压含水层,分上下两组,中间有一较为稳定的粘土隔水层,上部两个承压含水层为海相和海陆交互相沉积,下部两个含水层均为陆相沉积,水量较大,水质较好。
西北内陆盆地及山前倾斜平原区西北地区的几个大型内陆盆地,周边山区降水及常年积雪融水,通过潜流和渗流补给盆地。盆地周边广布有山前倾斜平原,其顶部一般为沉积巨厚的戈壁砾石层,地下水位埋深均在50米以下,河流出山后即潜入地下,至冲、洪积扇前缘溢出地表,形成绿洲。一般盆地南缘松散沉积物较北缘发育,如准噶尔盆地在天山山麓前,沉积有厚达300~500米的第四系砂砾石层,含水丰富,钻孔单位涌水量达30立方米/时·米,水质良好,矿化度小于1克/升,地下水具有明显的水平分带与垂直分带特点。从戈壁带到绿洲带,地下水由埋藏很深的潜水过渡为多层结构的承压水,然后再到盆地中心的沙漠带。水量逐渐由大到小,水质由淡到咸,沙漠带淡水仅见于河流两侧。河西走廊在祁连山北麓形成巨厚的山前松散沉积,由于强烈的构造运动,使走廊平原被分割成南北向展布的两排小盆地,其总的特点是南部各盆地砂砾卵石的堆积较北部盆地宽广,厚度大,颗粒粗,地下水的质与量均好。
黄土高原区黄土高原有的地方虽然严重缺水,但近年来调查证实以下地区仍有较丰富的地下水源:①河谷平原冲积层潜水。如泾河,祖厉河等河谷地区,单井出水量可达100~1000立方米/日,一般埋藏较浅,便于开采。②黄土塬区的地下水。含水层多为连续分布,如六盘山以东的董志塬,面积广阔平坦,常有蝶形凹地分布其间,有利于大气降水的汇集渗入补给地下水。一般塬面积愈大,富水程度愈强,距沟谷愈近,水位愈深,潜水常以下降泉的形式排入塬边的沟谷中,矿化度多小于1克/升。③黄土塬下伏深层承压水。六盘山以东黄土层下主要为一套白垩纪地层,形成一向斜自流盆地,深层承压水广泛分布,范围大致在陕北安塞、宜君、彬县一线以西。东部含水层埋藏较浅,一般100~200米,单井出水量可达1000立方米/日以上。向西深度渐大,至环县、庆阳一带,深达700~850米,水质变咸,矿化度3~5克/升。南部地区含水层顶板埋深300~500米,单井出水量可2000~10000立方米/日,矿化度1~2克/升。
沙漠区中国沙漠中常见的地下水类型有:①沙丘潜水。其潜水水位一般小于1~10米不等,随沙丘的高度而变深,如内蒙古库布齐沙漠,沙丘中含水层由粉细砂组成,厚度由沙丘边缘1~2米至内部增厚到10~20米,钻孔单位涌水量小于1立方米/时·米,水质良好。在丘间洼地,水位埋深可达10~15米,水量较小。毛乌素沙漠中,沙丘含水层以中细沙为主,水位埋深1~3米,受季节影响较大,并与下伏的冲、湖积层有密切的水力联系,或者构成统一的含水层,水量小于10立方米/时·米,水质良好。②沙丘下伏层孔隙水。在沙漠地区除沙丘淡水外,由于沙漠边缘地带埋藏有古冲积平原,古河湖平原等,故往往在沙丘下有较厚的早、中期第四纪堆积物,其来源或为山前冲、洪积层向盆地内的延伸,或为深入到沙漠腹地的河谷堆积以及沙丘覆盖下的冲、湖积层,其中常有淡承压水分布,如毛乌素沙漠东北边缘,在透水性较差的侏罗纪沙质泥岩上,覆盖有较厚的冲、湖积层,形成泉群,泉水流量每小时达数十立方米,水质良好。此外在准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠,沙丘下普遍分布有高水头的淡承压水,在巴丹吉林和乌兰布和沙漠,也有类似情况。
喀斯特分布区地下水即喀斯特裂隙溶洞水,又可分为裸露及半裸露型和隐伏型2种:
裸露及半裸露型喀斯特(岩溶)裂隙溶洞水又可分为以下3种类型:①峰丛峰林裂隙溶洞水。多分布在两广及云贵。如广西由中泥盆纪至下三叠纪碳酸盐岩层总厚度达8000余米,出露面积占全区总面积的40%,桂林地区有80%的溶洞发育于上泥盆纪的融县灰岩中,有无山不洞之说。贵州由下古生代至中生代的岩层总厚度近万米,出露面积约占全省面积的70%。此外,地下暗河广泛发育,仅广西一区流量大于100立方米/时的地下河即有百余条,枯水总流量约为36万立方米/时,如都安地区地下河系长达50余公里,补给面积1000多平方公里,洪水期最大流量为140万立方米/时,枯水期最小流量为1.4万立方米/时。贵州独山南部地下河水系长40公里,补给面积近350平方公里,出口处枯水流量为4320立方米/时。此外,在中国南海的西沙群岛,珊瑚灰岩发育广泛,厚达900多米,钻孔单位涌水量24立方米/时·米,但矿化度高达30克/升。②喀斯特丘陵溶洞裂隙水。
主要分布在长江中下游,如四川东部及南部碳酸盐岩层总厚度达千米左右,喀斯特现象十分发育,溶洞大者高可达30米。在南部长兴灰岩中有一地下暗河流量达4212立方米/时,泉流量最大为432立方米/时,但随季节的不同流量变化很大,如湖北南津关灰岩中的白马洞泉汛期流量为228立方米/时,旱季则减少为0.072立方米/时;发育在石龙硐灰岩中的鲤鱼潭,汛期最大流量为1404立方米/时,旱季则仅有10.8立方米/时,相差悬殊。
③喀斯特山地裂隙溶洞水。主要分布于黄河流域,在东北和西北亦零星可见。地表喀斯特现象不很显著,以大型喀斯特泉群出露为其主要特征。但因补给区范围广阔,泉水流量大而稳定,如太行山中段的娘子关泉群,泉域面积达4480平方公里,流量为9~16立方米/秒;山西平朔神头泉,泉域面积2910平方公里,流量为7~9立方米/秒;河北峰峰黑龙洞泉,泉域面积2140平方公里,流量达6~9立方米/秒;山东济南附近有百余处泉水出露,总流量为1.4万立方米/时。
隐伏型喀斯特(岩溶)裂隙溶洞水又可分为以下2种类型:①浅埋型隐伏喀斯特裂隙溶洞水。多分布于中国南部与东部地区,如广东的广花盆地和湖北江汉平原东北部,钻孔单位涌水量为0.36~28.1立方米/时·米。山东淄病滂地中共有3层隐伏的碳酸盐岩层,其中第1和第3层的裂隙喀斯特水较为丰富,钻孔单位涌水量为72立方米/时·米,属硫酸钙型水。此外在粤北、江西、湖南、湖北、淮北及太行山山前等地亦均有分布,水量一般较丰富。②深埋型隐伏喀斯特裂溶洞水。主要分布在四川盆地和华北平原的下部。在四川盆地巨厚的红色岩层下隐伏有多层的二叠、三叠系石灰岩承压含水层,多为高矿化度的盐水及盐卤水,单井出水量可达122立方米/时。华北平原在深埋的寒武、奥陶系灰岩中亦蕴藏有较丰富的喀斯特裂隙溶洞水。
属基岩山区地下水的有岩浆岩、变质岩、碎屑岩、玄武岩等岩层中的地下水,主要含水类型为基岩裂隙水,仅在局部碎屑岩中有孔隙-裂隙水。
岩浆岩为主的裂隙水岩浆岩类浅部常含有风化裂隙潜水。多分布于东北大小兴安岭及长白山地区,为华力西期的花岗岩及火山岩类,水质良好。但泉水流量较小。在中国东南沿海广布的为侏罗纪火山岩及燕山期花岗岩,泉水多以下降泉沿微弱的风化带出露,流量0.3~0.9立方米/时,浙东火山岩地区泉水较多,流量为0.1~3.6立方米/时;粤东裂隙发育,风化层较厚,泉水流量为1~3立方米/时,在局部构造破碎带可达30立方米左右。
变质岩为主的裂隙水主要分布在西北的天山、昆仑山、祁连山及秦岭山区及东南沿海的变质岩带,地下水常埋藏于构造裂隙带中。西北山地泉水出露较多,在天山流量一般为5~30立方米/时。闽北、闽西及江西等地变质岩类含水微弱,泉水流量多小于3立方米/时。若变质岩中夹有大理岩时,常有层间裂隙水,如安徽合肥的龙泉流量达2.7立方米/时,水质良好,均为低矿化的重碳酸盐型淡水。
碎屑岩为主的裂隙水多分布于西北的一些山区,内蒙古高原及藏东、川西等地。在新疆的阿尔泰山、准噶尔西部山地均分布有不同地质时代的碎屑岩类,泉水流量5~30立方米/时,水质良好。天山北麓山前地带主要为承压水,局部自流,钻孔涌水量大于10立方米/时,矿化度随深度而增高,祁连山和秦岭山地主要为泥岩、页岩、砂岩及砂砾岩互层,富水中等,在构造与地貌条件控制下,形成很多小的山间自流盆地,泉水流量为5~30立方米/时,若出露于断裂带上则可达80立方米,水质良好,矿化度小于1克/升。鄂尔多斯高原和陕北属于中、新生代构造盆地,侏罗系分布广泛,白垩系及第三系砂岩,砂砾岩含水层水量较丰富,水质良好,但至陕北高原西部含水层逐渐变薄,矿化度增高,水质变差。在藏东、川西山地和四川盆地中广布有轻变质的中、新生代砂页岩、砾岩等,地下水多富集于砂岩裂隙和层间裂隙中,在山区的构造盆地中,常在薄层松散沉积物覆盖下的碎屑岩中形成自流盆地,水量一般不大。四川褶皱地带浅部普遍富集自流水,水头高度一般不超过20米,自流量11立方米/时左右。在台湾中央山地及其毗连的丘陵地区,也有中新生代碎屑岩分布,一般含水程度较差,属弱矿化的重碳酸盐型水。
玄武岩类地区的孔隙-裂隙水中国从晚第三纪至第四纪早期的玄武岩喷发,主要分布于吉林东部、内蒙古、雷州半岛、滇西及澎湖列岛等地。玄武岩在形成过程中常伴随有发育良好的柱状节理和产生气孔构造,为地下水的蓄集提供了良好的场所。吉林东部玄武岩出露于地势低洼的河谷中,受降水及地表水的补给,属中等富水。内蒙古熔岩台地玄武岩直接覆盖于第三系红土或第四系粘土层上,往往沿古沟谷形成富水地段。雷州半岛玄武岩与松散砂层呈互层为底部的古风化红土层所隔,成为被玄武岩所穿插的自流盆地,其中浅部为潜水,下部为承压水,水质水量均佳。澎湖列岛表层有玄武岩分布,底部为砂、页岩互层,降水通过玄武岩的风化带渗透补给到底部岩层中,具有透水而不含水的特征。
最后为多年冻土区地下水。中国的多年冻土区地下水可分为高纬度山地多年冻土地下水及中、低纬度高原多年冻土地下水,前者主要分布在黑龙江省的大、小兴安岭及新疆阿尔泰山地等,黑龙江省北部由北往南冻土由连续分布渐变为断续分布的岛状冻土,冻土层厚度由120米渐减至30米左右,地下水按埋藏条件由上至下可分为冻结层上水,水质较好,水量不大;次为冻结层间水,主要埋藏于冻土层内的隔区,含水层厚度变化不大,水量较小;最下为冻结层下水,多属承压水,质好量大,钻孔单位涌水量小于13立方米/时·米,是较为可靠的供水水源。中、低纬度高原多年冻土地下水主要分布在天山、祁连山及青藏高原,冻结层上水普遍分布,多在地形相对低洼或山坡地带,水质好但水量较小。冻结层下水具有承压性,一些断陷谷地和盆地,往往为冻结层下水富集的良好场所,如位于唐古拉山北侧的温泉断陷谷地,在厚约10~15米的多年冻土层下,承压水或自流水分布普遍,钻孔涌水量为10.8立方米/时,属重碳酸、硫酸、钙(镁)型水,矿化度小于0.5克/升。
热水与矿水中国出露地面的温泉和矿泉即有2600多处。热、矿水有从内陆向东南沿海地区和云南及青藏高原温泉数量逐渐增多,水温逐渐增高的趋势,仅粤、闽台3省就有温泉500多处,温度多在50~60℃以上,属中、高温热水。广东东山湖温泉区已发现有104℃的高温热水,福州市钻孔孔口水温达98℃,台湾屏东温泉高达140℃。云南温泉最为集中,计有480处左右,仅滇西著名的腾冲火山温泉,在南北长115公里,东西宽55公里的范围内,即有温泉50多处,最高温度105~110℃,有些属间歇性喷泉。西藏高原也分布有许多高温间歇性喷泉,水温在80℃以上(相当于当地水的沸点),著名的羊八井温泉属高温气泉。水温92℃。在雅鲁藏布江中游两岸均有大量温泉出露。四川热水分布多集中盆地东部及西部的边缘山地,计250多处,东部多中、低温热泉,如重庆市的南、北温水、水温37~41℃;西部则分布于甘孜、理塘、康定、西昌和会理一带,以中、高温较多,如甘孜气泉96℃,康定92℃。其他较集中的地区还有湖南70多处,最高温度91℃;江西50多处,水温82℃;辽东半岛60多处,水温多在50℃以上;山东半岛的东部,温度高达96℃。此外在太行山、吕梁山、秦岭东段、渭河谷地等均有温泉出露,如著名的陕西临潼华清池,水温50℃。在天山北麓、昆仑山、青海东部等地也有不少温泉出露,如青海贵德热水沟温泉,水温达93.5。
在中国许多大平原和松辽平原、黄淮海平原、江汉平源、江淮平原、四川盆地、柴达木盆地等,都发现了丰富的地下热水,在四川,柴达木等内陆盆地中还发现有高矿化的浓热卤水,矿化度高达350克/升以上,含有碘、溴、硼、锂、铷、铯、锶、钡等微量元素。
中国的冷矿水主要分布在东北长白山脉,大、小兴安岭及内蒙古高原,青海东部等地,大多为碳酸泉,如黑龙江省的五大连池冷碳酸矿水,游离CO2含量达1475.5~1760毫克/升;内蒙古高原在下垩和第三系的含碳质岩层中有较广的分布,游离CO2含量一般在350毫克/升以上。其他还有吉林的药水泉、辽宁的皮子窝矿泉、甘肃的白浪沟矿泉。台湾省也有20多处冷矿泉。综上所述,中国大致可划分为以下6个地热构造带:①滇、藏地热田;②台湾地热带,多为高温水与湿蒸气型为主的地热田;③东南沿海地热带;④郯城—庐江断裂地热带,北起黑龙江省,经辽、吉向南至山东、江苏,为中国东部主要地热带,江苏东海温泉区钻孔水温94℃(孔深545米),地热梯度3.42~4.57℃/100米。⑤川滇南北向地热带;⑥祁吕弧形地热带,自河西走廊、甘肃中部到太行山地区,包括汾渭谷地等,一般多为低温热水。
地下水的开发利用中国是世界上开发利用地下水最早国家之一。水井的开凿利用(浙江省姚县河姆渡村的木结构水井)可上溯到5700年前的仰韶文化时期。汉朝四川自贡地区在中生代坚硬岩层中开凿了深达百米以上的自流井以汲盐卤水,比法和意大利12世纪出现的自流井至少要早千年。中国西北干旱地区的“坎儿井”有悠久的使用历史,一直延用至今仍不失为当地引用地下水灌溉的有效方法。中国地下水年径流量约为8288亿立方米,20世纪50年代以来,各地区均已不同程度地开发利用了地下水作为城市生活用水和工农业用水的主要水源。如河北平原自从大力发展井灌以来,已成井40多万眼,年开采地下水量约100亿立方米,井灌面积200多万公顷,占全区水浇地面积的60%,耕地面积的1/3以上,基本上实现了机井化和井渠双保险。此外,在解决缺水山区人畜供水、发展草原畜牧业供水、沙漠地区的开发治理,以及滨海及沿海岛屿地区、西北黄土地区、南主红层分布地区、喀斯特缺水地区等的工农业供水问题,都取得了较显著的进展,在区域水文地质普查方面,中国绝大多数地区均已完成了1:20万或1:50万比例尺的测绘工作,获得了地下水的基础资料。在水资源计算,热、矿水的综合利用,环境保护和防止地面沉降方面也都有了良好开端。
地下水地球物理勘探
在地面、钻孔中或空中,用综合地球物理勘探方法,测量各种物理场的变化,以研究水文地质条件,勘查地下水资源。简称地下水物探。常用的物探方法有自然电场法、电阻率法和浅层地震法。应用这几种方法的理论基础是:①自然电场法。地下水从山顶向山下缓慢流动时产生渗滤电场,形成山顶负的自然电位;硫化矿体在地下水位之上为氧化环境,在地下水位之下为还原环境,从而可在矿体顶部地面形成自然电场异常(见地电场)。②电阻率法。岩石和土壤的电阻率值,同它们的含水程度和所含水的矿化程度密切相关。③浅层地震法。干燥的松散沉积物中的地震纵波速度低,当这些沉积物含水时,速度则增高。
地下水富水区有两种基本类型:①松散沉积型,如内陆平原、滨海平原、戈壁沙漠、黄土沟谷、山间盆地或山区小坝子等。这种富水区的富水地段主要有山前冲积扇和洪积扇,古河道和故河道,隐伏的阻水和导水断层,以及地下水含水砂砾石层或含水沙层透镜体。②岩溶和基岩裂隙型。这种富水区散布于沉积岩、火成岩和变质岩的广大山区。其中最富水的是岩溶地区,这里的断层、裂隙和溶洞是地下良好的蓄水构造。其他基岩裂隙水和层间裂隙水的富水性稍次。
松散沉积型地下水物探按工作区域的大小分为以下3个阶段:普查、地面物探和测井。
普查在地质普查阶段的作图比例尺为1:100000~1:1000000,采用遥感物探技术,在大范围内工作,对勘探地区进行水系、第四纪地质和微地貌进行解译。根据遥感图像可以作以下推断:
①圈出冲积扇和洪积扇范围,发现山前冲积扇或洪积扇前沿的地下水溢出带──泉和泉群;
②追索古河道和故河道,划出隐伏的阻水和导水断层,根据地貌和水系特征勾画出地下水位变浅的地区;
③遥感影像的深色调往往指示土壤潮湿的地段,斑块深浅色调不同、植被稀疏不同往往反映不同程度的盐碱化地区;
④根据航空热红外扫描图像,可以从冷热异常中分析出富水地段,因为水的热容量较大,可采用热容量填图发现浅层地下水的富水区。
地面物探在勘探地区用各种物探方法进行测量(作图比例尺为1:50000或更大)。首先用电测深法作大剖面或面积测量。有时在局部地区为确定井位可采用电阻率法和激发极化法的十字测深剖面。在电测深面积测量的基础上,为详细研究第四纪沉积结构和地下水位,补充进行浅层反射法和折射法地震勘探,以提高电测深资料定量解释的可靠性。
在遥感图像解译和地面物探工作的基础上,可确定古河道位置;推断基岩及地下水埋藏深度;划出富水地段;发现地下水主要含水层组;划出地下水矿化度高的地段,并给出高矿化度含水层的埋深。
测井地下水物探中通常应用的地球物理测井方法是自然电场法、视电阻率法和天然放射性法,用以划分含水层和隔水层,咸水层和淡水层,指出可供开发的含水层,提出成井方案的建议。有时也采用密度测井、中子测井、声波测井和感应测井,以计算沉积层的渗透率、孔隙度、矿化度等水文地质参数。综合分析一个地区的全部测井资料,可以研究该地区第四纪沉积旋回和水平方向的相变规律。
岩溶和基岩裂隙型地下水物探其方法和程序为:
普查在不同比例尺的遥感图像上,划分出不同规模的与断裂有关的线形影像,并分析其活动性;解译岩溶泉水、暗河天窗、落水洞和岩溶陷坑;推测地下暗河的可能轨迹;从航空热红外扫描图像上发现水下泉或海水下泉。
地面物探应用各种物探方法勘查同地下水有关的断层、裂隙和破碎带。常用的方法是四极电阻率剖面法,联合剖面法。在多山的地形复杂地区采用声频大地电场法,甚低频法,天然伽马射线测量和α粒子测量,以及激发极化法剖面测量。在特殊地质条件下,有时也采用重力、磁法和浅层地震勘探。在岩溶地区,常有地下水的裂隙渗漏和地下暗河两种地质现象。采用化学试剂和同位素示踪技术,可以研究地下水系之间的联系。使用装有定时器的“地质炸弹”作为震源的地震勘探方法,可以探测地下暗河。
测井利用各种地球物理测井方法指出钻孔中的断层、裂隙、节理、破碎带和溶洞等的规模和深度。在简
单情况下采用电阻率测井、天然放射性测井和井径测量。用声波测井可以研究岩石裂隙密集度;利用超声波技术可以直接摄取井内基岩断裂和溶洞的超声波图像,计算出断裂面的倾向和倾角;井下超声波图像与地面物探和航空遥感图像结合解译,可以进行测区内三度空间断裂构造分析。用无线电波透视法和地震波透视法,可以提供钻孔之间的溶洞资料。井中示踪技术可以用来指示地下水流向和流速。用井中扩散法和微流测井,可以确定漏水和涌水层位,研究各含水层之间的补水和排水关系,以指导堵漏和制订最佳成井方案。
矿区地下水富集是矿山开采的祸患。因此,矿区的水文物探任务是查明隔水层、阻水断层,和有害地下水分布,以提供疏导和防治的依据。
海水入侵,地下水回灌,抽咸换淡,以及地下水过量开采和污染的监测等,是地下水物探研究有待开展的新课题。
岩溶矿床
学科:岩溶地质学
词目:岩溶矿床
英文:karst mineral deposit
释文:通过岩溶作用而产生的机械、化学和生物化学堆积的各种金属与非金属矿床和由各种岩溶空间自然储集的固体或流体矿床
岩溶气爆
学科:岩溶地质学
词目:岩溶气爆
英文:karst gas explosion
释文:岩溶管道中的气水压力作用破坏周围岩土的突发现象。存在于封闭条件较好的洞穴中的自由气体,由于地下水位的大幅度涨落,造成洞内气体压缩或局部真空,产生势能,当积聚能量超过周围岩体强度时,引起周围岩体或土层破裂、塌陷以致穿孔,是一种释放能量并伴有巨响的机械破坏作用。气爆多沿岩体的软弱结构面发生。在利用天然溶蚀洼地修建水库时,这种作用常因库水位的涨落而引起岩体塌陷穿孔。气爆现象也可在自然界发生
岩溶生态系统
学科:岩溶地质学
词目:岩溶生态系统
英文:karst ecosystem
释文:受岩溶环境制约的生态系统。以岩溶环境系统为平台,受岩溶动力系统和遗传系统的联合驱动,在岩溶环境与生命的长期相互作用下,构成了不断演替的地表地下特殊的生产者、消费者和分解者群落系统
岩溶水文地质学
学科:岩溶地质学
词目:岩溶水文地质学
英文:karst hydrogeology
释文:在建立区域地层、含水层性质的基础上探索岩溶地区地下水的形成、赋存、水量、水质、分布和运动规律等地下水的循环问题,进而进行地下水资源评价和勘察、开发治理方法
岩溶形态组合
学科:岩溶地质学
词目:岩溶形态组合
英文:karst functional assemblage
释文:一组在大致相同环境里形成的,由地表形态和地下形态、宏观形态和微观形态、溶蚀形态和沉积形态组成的岩溶形态。它同以前的岩溶地貌组合形态,如峰林平原,峰丛洼地,丘丛洼地等的差别在于:后者只是考虑了地表宏观溶蚀地貌的组合,而没有考虑与沉积形态、微观形态和地下形态综合起来的研究。在20世纪60年代初,由中国学者提出的这种研究思路和方法,克服了在国际岩溶对比中以单种形态作对比造成的“异质同相”现象的混乱,推动了由联合国教科文组织和国际地科联所组织的国际
岩溶对比计划的顺利进行
岩溶作用的碳循环
学科:岩溶地质学
词目:岩溶作用的碳循环
英文:carbon cycle in karst processes
释文:碳在岩溶动力系统的岩石圈、水圈、气圈和生物圈之间,以CO2-3(以CaCO3、MgCO3为主)、HCO-3、CO2、CH4和(CH2O)n(有机碳)等形式相互转换和运移的过程。掌握岩溶作用的碳循环规律,对解决岩溶地区一系列资源环境问题和全面评价大气温室气体的源和汇有重要意义
植物岩溶
学科:岩溶地质学
词目:植物岩溶
英文:phytokarst
释文:因植物的作用而产生的岩溶作用过程或形态的统称。植物放出或吸收CO2,加速水对碳酸盐矿物的溶蚀或水中碳酸盐的沉积;植物分泌的有机酸,以及植物本身的钻孔作用,都能导致植物岩溶的产生。常见的植物岩溶形态有溶盘、洞口石刺、洞口或洞外钟乳石。常表现向光性,如地表河中的钙华坝,以及一些显微形态等
喀斯特海岸
学科:海洋地质学
词目:喀斯特海岸
英文:karst coast
释文:下沉海岸的一个类型。海水淹没、岩溶发育区喀斯特地形所形成的海岸。如下龙湾海岸和大连黑石嘴海岸
火山喀斯特
学科:火山地质学
词目:火山喀斯特
英文:volcano karst
释文:在新火山喷出物覆盖区发育的类似喀斯特的地形。如某些凝灰岩、集块岩等火山碎屑岩,由于含有不稳定矿物受流动水溶蚀逐渐形成的微地貌
地下河
学科:岩溶地质学
词目:地下河
英文:subterranean stream
释文:又称暗河。具有河流主要特性的岩溶地下通道(见图)。它是地下径流集中的通道,地下河常具紊流运动特征,并有自己的汇水范围。其动态变化明显受当地大气降水的影响。地下河的规模和地下河系的完善程度决定于岩溶作用的方式和程度。由地下河的干流及其支流组成的地下通道系统称地下河系(system of subterranean stream)
中国自然灾害特征
综合我国各方面研究及有关统计资料,我国自然灾害具有以下特征:
(1)成因背景复杂
我国地形和地质构造都很复杂,新构造运动强烈。我国处在欧亚板块、太平洋板块、印度板块的交绥地区,新构造运动十分活跃,处在世界两大地震带之间。据研究认为,太平洋板块、印度板块每年分别以10cm、7.5cm的速度漂移。我国地势西高东低,且呈阶梯状下降;地貌类型复杂多样,尤其风沙、黄土、岩溶地貌分布地区,都成为各种地质、地貌灾害多发地区。
我国大部分领土位于受季风控制下的气候不稳定地带,冬、夏季风时空变异复杂;平均每年遭热带风暴侵袭次数达6—7次,寒潮入侵3—4次。
我国人口众多,开发历史悠久。区域经济水平相差甚大,防、抗、救灾能力各地不一。
(2)种类多
我国突发性自然灾害主要有:洪涝、台风、冰雹、霜冻、雪灾等气象灾害;地震灾害;滑坡泥石流等地质地貌灾害;病虫害等生物灾害;森林、草场火灾等。环境灾害主要有:干旱、低温冷害、高温热害;水土流失、沙化、盐渍化、草场退化;地面沉降、地裂缝;海水侵没;环境污染等。
(3)频率高、强度大
我国有史以来就是地震频发的国家。本世纪以来,全球共发生7级以上大地震1200余次,其中十分之一发生在中国,本世纪我国大陆地震占全球大陆地震的29.5%,三次8.5级特大地震,二次在我国。我国城市的46%及许多重大工程设施分布在地震带。登陆台风平均每年6—7次,居同纬度大陆东部首位。2155年中(公元前206—公元1945年)发生水旱灾害1750次,其中大旱灾1000多次,大水灾600多次,平均约81%的年份都经受不同程度的水、旱灾害。每年大小崩塌、滑坡数以百万计,有泥石流沟一万多条,现在全国受泥石流威胁的城市有70多个。我国有20多个城市包括天津、上海、宁波、常州、嘉兴、西安、太原、北京等都发生了不同程度的地面沉降,沉降速度最大(溏沽)可达188mm/a,有200个县、市发现了地裂缝。干旱威胁着我国大部分地区,现在我国已有236个城市缺水,今后全国缺水可能超过300亿方,部分农村饮用水也将面临危机。土地风蚀沙化面积局部控制,整体扩展,目前沙漠化土地扩展速率每年仍在1000km2以上。
(4)灾害群发
1877—1879年晋鲁冀豫四省连年大旱,虫、疫等灾害群发,使1300多万人死亡。旱震相关,同时造成灾害,如16—17世纪,地震频、低温冷害及干旱多发形成灾害群发期。此外,在历史上由于灾害群发,还导致严重的社会动荡,如1625—1658年,气候恶劣,灾害群发,大旱、大涝、地震频发,蝗灾遍地,瘟疫蔓延,……人民痛不堪生,终于导致了农民大起义,明朝灭亡。
(5)地域分异明显
根据历史和现代自然灾害发生的时空分布规律,虽然各类灾害在地区上交织发生,但相对以某一主导灾害为核心,伴生其它自然灾害。旱灾主要分布在黄淮海平原和黄土高原;水灾多出现在七大流域中下游沿河两岸;台风多见于东南沿海,雪灾、寒潮大风主要分布于青藏高原和内蒙高原;沙暴多发生在西北地区。地震主要发生在华北、西北、西南三大地震带上。滑坡、泥石流集中在地貌二级阶地上且以西南地区最盛。生态脆弱带(沿海、长江中上游、北方农牧交错带)环境灾害严重。
(6)灾害多发与少发交替,未来十年处在灾害群发与多发时期
我国50、80年代多水灾;60年代,水灾、寒潮、雪灾、霜冻多;70年代多旱灾。根据气候变化规律,20世纪末至21世纪初将是气象灾害与气候灾害相当严重的时期。唐山地震后我国大陆一度平静,但从80年代中期开始,地震活动又趋频繁。根据我国地震活动的时序规律推测,从1988年起至2020年左右,将有两个地震活跃幕发生①。CO2及其它气体含量的增高,使“温室效应”对环境影响更加明显,未来气候变暖,不仅使海面上升,淹没沿海滩涂及其它资源,而且使区域水热配置关系重新组合,这样使一些地区的环境灾害必然加重。
喀斯特地形的全球分布
喀斯特地貌主要分布在气候暖湿的石灰岩层分布区。较著名的区域有中国广西、云南和贵州等省(区),越南北部,南斯拉夫狄那里克阿尔卑斯山区,意大利和奥地利交界的阿尔卑斯山区,法国中央高原,俄罗斯乌拉尔山,澳大利亚南部,美国肯塔基和印第安纳州,古巴及牙买加等地。中国喀斯特地貌分布广、面积大。主要分布在碳酸盐岩出露地区,面积约91~130万平方千米。其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大,是世界上最大的喀斯特区之一;有著名的云南石林。
岩溶湖形成过程
1、岩溶地区,地表上长草并有沙碎石覆盖,草和沙碎石底下是很厚的一层碳酸盐类地层。
2、岩溶-碳酸盐类地层很容易受水的溶蚀,无论来自地表渗透下来的水,还是地下水,迂到此类地层都会起着溶
蚀作用。
3、岩层经溶蚀后成空洞,溶蚀愈来愈严重,空洞相应就愈来愈大,大到一定程度,因承受不了地上植被与泥沙碎石的压力时,便发生溶洞崩塌。
4、崩塌后的溶洞,逐渐的积水、储水,从而形成岩溶湖。
典型的岩溶湖是由碳酸盐类地层经流水的长期溶蚀所产生的岩溶洼地、岩溶漏斗或落水洞等被堵,经汇水而形成的一类湖泊。
岩溶湖泊排列无一定方向,形状或圆形或椭圆形,有时也可呈长条形。岩溶湖一般面积不大,水深也较浅。我国岩溶湖大多分布在岩溶地貌较发育的黔、桂和滇等省(区)。
例如贵州省咸宁的草海,它原是一个构造下陷而成的盆地,早期的湖泊大约形成于15万年以前,当时湖面面积达90km2以上。此后,湖面开始收缩,大约距今12000年前,湖面缩小到60km2;至距今约5900年前,湖面又缩小至30-40km2;大约距今2000-4000年间,因湖水从地下暗河流出,湖泊消亡。据史料记载,明洪武年间“诏卫兵屯兵其中”、“迄今鞠为牧草,郡民牧草其中”,说明当时已成可耕可牧的坝区。19世纪50年代,草海又重现。据称“清咸丰七年(1857),七月落雨40余昼夜,山洪暴发,夹沙抱木,大部落水洞被堵,洪水无法宣泄,盆地东部被掩成湖”。因湖中滋生繁茂的水生植物,故名草海。当湖水位为海拔2170米时,水深为2-5米,湖面积为45.5km2,容积为1.4×108米3。草海是我国湖面面积最大的构造岩溶洞,素有高原明珠之称。
喀斯特地形分类
按其发育演化
地表水沿灰岩内的节理面或裂隙面等发生溶蚀,形成溶沟(或溶槽),原先成层分布的石灰岩被溶沟分开成石柱或石笋。
地表水沿灰岩裂缝向下渗流和溶蚀,超过100m深后形成落水洞。
从落水洞下落的地下水到含水层后发生横向流动,形成溶洞。
随地下洞穴的形成地表发生塌陷,塌陷的深度大面积小,称坍陷漏斗,深度小面积大则称陷塘。
地下水的溶蚀与塌陷作用长期相结合地作用,形成坡立谷和天生桥。
地面上升,原溶洞和地下河等被抬出地表成干谷和石林,地下水的溶蚀作用在旧日的溶洞和地下河之下继续进行。
按出露条件
裸露型喀斯特
覆盖型喀斯特
埋藏型喀斯特
按气候带
热带喀斯特
亚热带喀斯特
温带喀斯特
寒带喀斯特
干旱区喀斯特。
按岩性
石灰岩喀斯特
白云岩喀斯特
石膏喀斯特
盐喀斯特
由其他不同成因而产生形态上类似喀斯特的现象,统称为假喀斯特,包括碎屑喀斯特、黄土和粘土喀斯特、热融喀斯特和火山岩区的熔岩喀斯特等。它们不是由可溶性岩石所构成,在本质上不同于喀斯特。
壁板坡隧道岩溶富水地段施工的预防和控制 华铁咨询/德铁国际沪昆铁路客运专线云南段监理项目部:汪景勋 摘要:岩溶这种地质现象,由于其隐蔽性和不可预见性,在隧道施工中一直是个难题,虽然目前有多种预测预报方法,但准确率存在一定局限性。新建沪昆铁路客运专线(云南段)JL1标管段穿越岩溶地区,且岩溶发育强烈,富水量大,为确保施工安全和今后的运营安全,有针对性的研究制定隧道岩溶富水地段预防和控制方案,是我们监理和施工单位面临的重大课题。 引言:当隧道掘进时遇到有水溶洞、暗河,由于事先没有进行超前地质预测预报或预报有误,在施工过程中可能会发生突泥、突水,造成人员伤亡和财产损失。当隧道穿过有填充物的溶洞时,溶洞填充物由于自身稳定性极差,多会发生坍塌事故。当隧道底部有溶洞没有被发现,在施工或运行中由于重载施工机械、列车运行时常会发生塌陷。因此在岩溶隧道施工前,按照工程设计,编制有效的预防和控制方案,并严格规范和要求施工,就可以减少和避免灾害和事故带来的损失。 一、工程概况 壁板坡隧道全长14756m,是全线重难点、控制性工程和3座I 级风险隧道之一。该隧道为特长隧道,中心里程为DK985+035,起讫里程DK977+657~DK992+413,全长14756m,进口位于贵州盘县红果镇上纸厂村,出口位于云南省富源县后所镇三丘田村。进口合修、出口分修,分修起点为DK979+020,合修段长度1363m,分修段长度13393m。辅助坑导为贯通平导,长度14717m,平导进出口均设在左线左侧,分修段平导设于左右线之间。线路纵坡设计为“人”字坡,变坡点DK985+200,最大坡度25‰,最大埋深为735米,隧道洞身穿过地层岩性以砂泥岩、灰岩、白云岩、玄武岩、泥质白云岩和碎屑岩为主。设计隧道正常涌水量Q=75700m[3]/d,雨洪期最大涌水量Q=184100m[3]/d。隧道不良地质现象主要有坍塌、岩溶、涌水、煤层瓦斯等。 二、岩溶地段施工的基本原则 根据沪昆铁路客运专线设计等级、工期要求和地质条件,首先应
深基坑岩溶裂隙水降水方法研究 摘要:随着城镇化的加剧,以及人口增多、土地资源减少的影响,高层建筑在城镇建设中占据着主体。随之而来的深基坑处理问题也凸显出来,含量水大的土层在很大程度上影响了建筑物的基础防水基础。本文在分析深基坑和岩溶裂隙水特性的基础上介绍了几种岩溶裂隙水降水的方法,以求促进高层建筑施工中基坑降水技术的完善和工程的顺利开展。 关键词:深基坑岩溶裂隙水降水 1 深基坑的特性分析及进行降水处理的必要性 在高层建筑施工过程中,其基础工程施工部分一般是比较复杂的,受到周围环境的限制比较大,而且大多数位于市政管线、通讯电缆的密集之地,这些因素都会影响基坑工程的顺利进行。尤其有些城市的建筑基础是软土地基,这种地理条件导致了建筑基础的不稳定性,更容易发生塌陷的现象。 在高层建筑中,有时会发生因流砂、坑底失稳、管涌、坑壁坍塌等引起的工程事故,从而造成周围地下管线和建筑物不同程度的损坏。因此,在建筑施工基坑施工阶段要降低地下水的水位,以确保工程施工的顺利进行和建筑物的安全。 基坑工程的设计及施工环节都具备一定的复杂性和艰巨性。在开挖环节中主要表现在较高的造价和较长的施工周期,这两个因素不仅会导致基坑工程的施工成本提高,甚至会延误整个建筑工程的工期顺利完成。为了最大限度地减轻不利因素的影响,我们在设计和施工环节都会慎之又慎。为了保证建筑地基的牢固性,确保基坑底板的稳定,防止周边土体的松动,避免出现开挖面的土体隆起、基坑底部涌水的现象,必须采取必要的措施确保提升基坑土层地耐力。此外,基坑开挖必须先降水,在施工中要针对开建建筑当地的地质特征优选基坑降水方案,并且严密观测地表沉降,对地下水进行控制。地下水下降会造成水下土层的压缩固结,并伴随附加的地面沉降。实践证明沉降量随距降水点距离的增加而减少,并在距离降水点一定距离内为明显影响地带。 2 岩溶裂隙水的特征分析 岩溶裂隙水是存在于裂隙占主导的岩石中的地下水。岩石裂隙空间是裂隙水储存和运动的场所,所以裂隙的类型、性质和发育程度等直接影响裂隙水的埋藏、
文件编号:GD/FS-8362 (解决方案范本系列) 岩溶塌陷的防治措施详细 版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑:_________________ 单位:_________________ 日期:_________________
岩溶塌陷的防治措施详细版 提示语:本解决方案文件适合使用于对某一问题,或行业提出的一个解决问题的具体措施,过程包含确定问题对象和影响范围,分析问题,提出解决问题的办法和建议,成本规划和可行性分析,最后执行。,文档所展示内容即为所得,可在下载完成后直接进行编辑。 我国对岩溶塌陷的防治工作开始于60年代,目前已有一套比较宪整和成熟的方法、防治的关键是在掌握矿区和区域塌陷规律的前提下,对塌陷做出科学的评价和预测,即采取以早期预测、预防为主,治理为辅、防治相结合的办法。 塌陷前的预防措施主要有:合理安排厂矿企业建设总体布局;河流改道引流,避开塌陷区;修筑特厚防洪堤;控制地下水位下降速度和防止突然涌水,以减少塌陷的发生;建造防渗帷幕,避免或减少预测塌陷区的地下水位下降,防止产生地面塌陷;建立地面塌陷监测网。 塌陷后的治理措施主要有:塌洞回填;河流局部
改道与河槽防渗;综合治理。 一般来说,岩溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。 (一)控水措施1. 地表水防水措施:防地表水进入塌陷区,可以: (1)清理疏通河道,加速泄流,减少渗漏; (2)对漏水的河、库、塘铺底防漏或人工改道; (3)严重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填实。 2. 地下水控水措施 根据水资源条件,规划地下水开采层位、开采强度、开采时间,合理开采地下水,加强动态监测。危险地段对岩溶通道进行局部注浆或帷幕灌浆处理。 (二)工程加固措施1. 清除填堵法:用于相对较浅的塌坑、土洞。
修改岩溶注浆工艺性施 工方案z x j -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
目录 1.编制依据............................ 错误!未定义书签。 2.工程概况........................................................... 错误!未定义书签。 3.试验目的........................................................... 错误!未定义书签。 4.施工工艺流程 ................................................... 错误!未定义书签。 5 施工工艺及技术要求 ........................................ 错误!未定义书签。 6.主要施工机械设备配置 .................................... 错误!未定义书签。 7.施工人员组织 ................................................... 错误!未定义书签。 8.原材料要求 ....................................................... 错误!未定义书签。9.质量检测评定标准......................................... 错误!未定义书签。10.施工注意事项 .............................................. 错误!未定义书签。 11.环境保措施 ..................................................... 错误!未定义书签。 12.安全保证措施 ................................................. 错误!未定义书签。
喀斯特地貌是地下水与地表水对可溶性岩石溶蚀与沉淀,侵蚀与沉积,以及重力崩塌,塌陷、堆积等作用形成的地貌。喀斯特地貌包括: (一)地表喀斯特地貌 1、石芽与溶沟指可溶性岩石表面沟槽状溶蚀部分和沟间突起部分。溶沟是地表水沿岩石裂隙溶蚀、侵蚀而成,底部常充填泥土或碎屑。石芽为蚀余产物,热带厚层纯石灰岩上发育形体高大的石芽常高达数十米,称为石林。 2、岩溶漏斗由流水沿裂隙溶蚀而成。呈碟形或倒锥形洼地,宽数十米,深数米至10几米,底部有垂直裂隙或落水洞。 3、落水洞落水洞多分布于较陡的坡地两侧和盆地、洼地底部,也是流水沿裂隙侵蚀的产物、宽度很少超过10 m,深可达数米至数百米。重庆及川南地区称之为”天坑”,一般称竖井。 4、溶蚀洼地通常由岩溶漏斗扩大或合并而成,面积小于10 km2,具封闭性。 5、岩溶盆地与岩溶平原岩溶盆地又名坡立谷,是一种大型岩溶洼地,边缘略陡并发育峰林,底部平坦且覆盖残留红土。多分市于地壳相对稳定地区。云南砚山、罗平及贵州文顺。岩溶盆地继续扩大即形成岩溶平原,地表覆盖红土并发育孤峰残丘。广西黎塘、贵县均为典则岩溶平原。 6、峰丛、峰林与孤峰峰从是同一基座而峰顶分离的碳酸盐岩山蜂,常与洼地组合成峰丛—洼地地貌。峰林为分散碳酸盐岩山峰,通常由峰丛发展而成,但因受构造影响而形态多变,在水平岩层上多呈圆柱形或锥形,在大倾角岩层上多呈单斜式。孤峰是峰林发育晚期残存的孤立山峰,多分布于岩溶盆地底部或岩溶平原上。 (二)地下喀斯特地貌 1、溶洞与地下河地下水沿岩石裂隙或落水洞向下运动时发生溶蚀。形成各种形态的管道和洞穴,并相互沟通或合并,形成统一的地下水位,地壳上升,地下水位将随河流下切而降低,洞穴转交为干溶洞:其顶部裂隙渗出的地下水中含碳酸钙,可因温度升高.压力减小与水分蒸发而沉淀,形成自洞顶向下增长的石钟乳,自石钟乳上滴落到洞底的水中所含碳酸钙沉淀形成自下而上长的石笋。石钟乳与石笋相接则形成石柱。 2、暗湖:是与地下河相通的地下湖,可储存和调节地下水。
岩溶塌陷的防治措施 我国对岩溶塌陷的防治工作开始于60年代,目前已有一套比较宪整和成熟的方法、防治的关键是在掌握矿区和区域塌陷规律的前提下,对塌陷做出科学的评价和预测,即采取以早期预测、预防为主,治理为辅、防治相结合的办法。塌陷前的预防措施主要有:合理安排厂矿企业建设总体布局;河流改道引流,避开塌陷区;修筑特厚防洪堤;控制地下水位下降速度和防止突然涌水,以减少塌陷的发生;建造防渗帷幕,避免或减少预测塌陷区的地下水位下降,防止产生地面塌陷;建立地面塌陷监测网。塌陷后的治理措施主要有:塌洞回填;河流局部改道与河槽防渗;综合治理。一般来说,岩溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。控水措施1. 地表水防水措施:防地表水进入塌陷区,可以:清理疏通河道,加速泄流,减少渗漏;对漏水的河、库、塘铺底防漏或人工改道;严重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填实。2. 地下水控水措施根据水资源条件,规划地下水开采层位、开采强度、开采时间,合理开采地下水,加强动态监测。危险地段对岩溶通道进行局部注浆或帷幕灌浆处理。工程加固措施1. 清除填堵法:用于相对较浅的塌坑、土洞。 2. 跨越法:用于较深大的塌坑、土洞。 3. 强夯法:用于消除土体厚度小,地形平坦的土洞; 4. 钻孔充气法:设置通风调压装置,破坏岩溶封闭条件,减小冲爆塌陷发生的机会。5. 灌注填充法:用于埋深较深的溶洞。6. 深基础法:用于深度较大,不易跨越的土洞,常用桩基工程。7. 旋喷加固法:浅部用旋喷桩形成一硬壳层,,其上再设筏板基础。非工程性的防治措施1. 开展岩溶地面塌陷的风险评价。 2. 开展岩溶地面塌陷的试验研究,找出临界条件。 3. 增强防灾意见,建立防灾体系。岩镕塌陷的防治尽管难度较大,但只要因地制宜地采取综合的措施,岩溶塌陷灾害是完全可以防治的。
红水河双线特大桥桩基底部岩溶整治 施工方案 1.工程概况 湘桂铁路柳州至南宁段扩能改造工程,柳南Ⅱ标红水河双线特大桥,位来宾市南东向红水河边,近原湘桂铁路东侧20~400m,里程表为DIK603+435.558~DIK605+686.286,长2250.728m。从北岸到南岸桥型布置为29×32m(预制后张法预应力砼结构简支整孔箱梁)+80m+144m+80m(预应力砼变截面悬浇连续梁)+30×32m(预制后张法预应力砼结构简支整孔箱梁)。红水河共设64个桥墩台,高出地面6~35.5m。其桥墩下采用钻孔桩基,唯独30#墩采用扩大性基础,钻孔桩径有1.25m、1.50m、2.20m三种类型,要求桩端嵌入新鲜基岩弱风化层<6-W2>不小于 1.5m,桩端下持力层下需完整基岩8m。 目前北岸已建好26个墩台、南岸27个墩台,唯2#、5#、8#、9#、10#、51#墩,因墩下桩基基岩内溶洞发育,需进行专门处理。具体处理要求如下: ①对于2#、5#、9#、10#墩处理要求:桩底以下8m范围内空溶洞、有填充溶洞及强风化层<6-W3>地层进行压浆处理。 ②对于8#桥墩处理要求:基桩桩身穿过的所有溶洞及桩底8m范围内的空溶洞、有填充溶洞及强风化层<6-W3>地层进行压浆处理。 ③对于51#桥墩处理要求:桩底以下8m范围内空溶洞、有填充溶洞及强风化层<6-W3>地层进行压浆处理,另5号桩穿过强风化层<6-W3>层44.82~ 41.12m标高段进行压浆处理。 ④其中强风化层<6-W3>地层进行压浆处理后要抽芯检查,处理后的地层检测承载力不得小于600kpa。
上述需处理墩柱桩基,有关参数如下表1: 墩号中心里程桩号承台面积(m2)设计桩基数 (根) 桩径 (m) 单桩承载力 (KN) 原勘探孔数 (个) 2# D1K603+507.203 8.3m×12.50m 11 1.25 4672 7 5# D1K603+605.453 8.3m×12.50m 11 1.25 5156 9 8# D1K603+703.703 8.9m×12.10m 12 1.50 4699 15 9# D1K603+736.453 5.5m×10.40m 8 1.25 4883 7 10# D1K603+769.203 6.3m×10.70m 8 1.25 5418 14 51# D1K605+319.091 9.1m×11.30m 9 1.25 4977 14 2.工程地质条件及分析 红水河双线特大桥施工场地位属桂中覆盖型波状岩溶平原,附近地面高程82~95m。红水河在附近为侵蚀堆积基座阶地,斯湾河谷为形,基岩漫滩发育,然后又形成侵蚀深槽。反映了红水河是以地壳抬升和河水急速侵蚀下切综合作用下形成。 地质构造。附近位来宾(城厢)南北走向向斜西侧和来宾——桂林大断裂面。其中来宾——桂林大断裂,长350km,倾向N40°E,断距千余米,该断层影响地层从K~f(白垩系至寒武系),活动期为喜山——燕山期。红水河进入桂中后,横穿切一系列南北向斜(合山向斜、来宾向斜、石龙向斜),形成沿北东及北西两组“X”状断裂发育。反映了新构造运动在桂中的地应力特征。(附图1) 附近的地层主要由第四系次生红粘土和下伏二叠系下统栖霞阶。 第四系次生红粘土,上为褐红色,下为网纹状(斑状)粘土,含风化碎
一岩溶地貌的特征 岩溶地貌发育完美、典型、具代表性,并有许多特色。基本特征主要表现在五个方面。 碳酸盐岩的制约作用 碳酸盐岩是岩溶地貌赖以发育的物质基础。碳酸盐岩的岩石性质及结构构造(组合特征) 是影响岩溶地貌发育的最重要因素。 从岩石类型看,广西的岩溶地貌基本上都属于碳酸盐岩地貌。主要是由上古生代中泥盆纪至下二叠纪及中生代三叠纪各种沉积类型的碳酸盐岩地层发育而成。仅在局部(如桂东北资江流域、桂西百色盆地、桂东南桂平麻洞白石山、博白沙河的花石山、藤县、容县都峤山和北部湾海域) 分别可见到少量的由中生代白垩纪—新生代早第三纪钙质及含碳酸盐岩成分 的红色碎屑地层形成的红层岩溶地貌—丹霞地形和新生代第四纪期间由珊瑚礁形成的生物礁 岩溶地貌。 碳酸盐岩岩性的差异,导致岩溶发育强弱不一,岩溶地貌类型各异。纯碳酸盐岩(灰岩、白云岩、白云质灰岩及灰质白云岩) 一般发育为全岩溶地貌(峰丛洼地及峰林平原);不纯的碳酸盐岩或间互夹层型碳酸盐岩发育为半岩溶地貌(丘岭谷地、丛丘谷地、缓丘台地及缓丘平原等)。纯度高的碳酸盐岩岩溶化程度高,岩溶发育强烈,岩溶地貌特征显著。 碳酸盐岩的结构构造(组合特征) 不同,岩溶地貌类型不一样。全广西4个碳酸盐岩岩溶 层组组合类型分别发育形成为全岩溶地貌及半岩溶地貌两个不同的地貌类型。即:全碳酸盐岩组合(纯碳酸盐岩组)形成的是全岩溶地貌;间层组合(碳酸盐岩夹非碳酸盐岩组)、互层组合(碳酸盐岩与非碳酸盐岩互层岩组)及夹层组合(非碳酸盐岩夹碳酸盐岩组)形成的是半岩溶地貌。 与气候的密切关系 气候是塑造岩溶地貌的主要外营力。气候对岩溶地貌发育、形成的影响,主要有四个方面:一是降水量,特别是有效降水量,是造就岩溶气候形态的最主要因素。典型岩溶峰林地貌区(如广西)现代年平均降水量最少也在1200毫米左右。二是温度,直接的与间接的对岩溶 地貌发育起控制作用,温度的增加使溶蚀的化学反应速度大大提高。在潮湿热带亚热带气候作用下,地貌多以负向形态(封闭洼地和岩溶谷地平原)为主,广西及其邻近也区便是一个典型的例子。三是在潮湿热带亚热带的土壤中含有大量的(含量较之大气往往要高出数十倍的) 二氧化碳,使之具有强烈的溶蚀能力,而这种溶蚀速度的最大值往往又是出现在土壤和石灰岩的接触带附近,因此,覆盖及半覆盖型岩溶地貌,尤其是岩溶峰林平原区普遍都存在着双层剥蚀—表层地表水的溶蚀侵蚀及土层与岩石界面的土下溶蚀,从而大大地加速了岩溶地貌发育与演化的过程。四是土壤本身的一些属性,如酸碱度、碳酸钙含量等皆和气候有关,它们也在一定程度上影响溶蚀作用的强度。 广西地处低纬度地区,气候炎热多雨,湿润系数大于1。自晚白垩纪以来,广西总体上 一直属于湿润热带亚热带,有利于岩溶地貌发育。在晚白垩纪一早第三纪时,内陆湖盆发育,基本上处于亚热带南部,植被以针、阔叶混交林及常绿落叶阔叶混合林为主,林下喜湿热、喜水蕨类繁盛,湖盆及岩溶空间普遍沉积或堆积湿热环境成因的并富含淡水轮藻、介形虫等化石的红层和红色岩溶岩系(如溶积钙质泥岩、溶积钙屑灰岩及溶积钙砾岩等)。此时期为广西岩溶峰林地貌形成的初始时期。晚第三纪(喜山期构造运动)以后,气候变化比较复杂,干与湿、冷与热交替变化频繁,在晚第三纪及第四纪中更新世出现了2个湿热化气候的高峰期,
浅析岩溶水的发育及南北差异 摘要:岩溶区的奇峰异洞与大泉是宝贵的旅游资源,其形成与差异性溶蚀存在很大关系。地下水水量丰富的含水系統是理想的供水水源,其对可溶性介质的改造是地下岩溶及岩溶水发育的主要原因。由于我国地理、气候及介质性质差异的影响,我国岩溶及岩溶水存在较大的南北差异。最近里面我国岩溶及的不节制的开发和追求经济利益的最大化,导致岩溶水出现了污染现象。 关键字:差异行溶蚀地下水含水系統南北差异污染 引言:水对可溶岩石进行化学溶解,并伴随这冲蚀作用及重力崩塌,在地下形成大小不等的空洞,在地表形成各种独特的地貌以及特殊的水文现象。不同演化阶段的岩溶水具有不同的特征,初期的岩溶水系统往往与裂隙水系统相差不大。后期的岩溶水系统,管道系统发育,大范围内的水汇成一个完整的地下河系,在某种程度上具有地表水的特征:空间分布不均匀,时间上变化强烈,流动迅速,排泄集中。水量丰富的岩溶含水系統,水量大且分布极不均匀的岩溶水是采矿的巨大威胁。易于发生渗漏的岩溶化岩层,则给修建水利工程带来复杂的问题。我国可溶岩分布约为占全国面积的三分之一,岩溶及岩溶水的研究,具有重大的实际意义。岩溶水的污染近年来越来越严重,对岩溶水的防污措施的实施,刻不容缓。 一、岩溶发育的基本条件和影响因素 水对可溶岩石进行化学溶解,并伴随以冲蚀作用及重力崩塌,在地下形成大小不等的空洞,在地表形成各种独特的地貌和特殊的水文现象,称为岩溶。赋存并运移与岩溶化岩层的水称为岩溶水,也称喀斯特水。岩溶化过程实际上是水对可溶岩层的改造过程,其发育必须具备两个基本条件:岩层具有可溶性、地下水具有侵蚀能力及水是流动的。 可溶性岩石的主要组成成份是钙、镁碳酸盐,其溶解能力很弱。但是当CO2溶于水中形成碳酸或者水中很有其他酸时,对碳酸盐才有明显的溶解能力。可溶岩的成分与结构式控制岩溶发育的内因,水的流动是保证岩溶发育的充要条件。 二、岩溶水系统的演变 具有化学侵蚀性的书进入可溶岩层中,对原有的狭小通道进行扩展。原始的地下水通道包括各种规模的构造裂隙和原生孔隙,地下水主要流动循环与各种规模的裂隙之中,流动与裂隙中的地下水不断对裂隙壁面进行溶蚀,所溶蚀下来的岩石成分通过水流循环不断被带走,水流通道被加宽。 由于裂隙通道规模上的差异引起水流的分配的不均匀性,导致裂隙溶蚀扩展上的差别为差异性溶蚀。岩溶发育分为三个阶段:起动阶段、快速发展阶段及停滞衰亡阶段。 起动阶段:地下水对介质以化学溶蚀作用为主,水流通道比较狭窄,地下水几乎没有机械搬运能力,岩溶发育比较慢。随着水流越来越集中的正反馈机制的加强,岩溶的演化加快。当主体通道的宽度达到5——50mm时,紊流开始出现,地下水开始具有机械搬运能力,岩溶演化便进入快速发展阶段。 快速发展阶段:地下水流对介质的改造由化学溶蚀变为机械侵蚀与化学溶蚀共存,机械侵蚀变得愈益重要。地下开始出现各种规模的洞穴,地表形成溶斗及落水洞,并以他们为中心形成各种规模的洼地,差异集降水。随着介质倒水能力迅速的提高,地下水位总体下降,新的地下水面以上洞穴干涸,失去进一步发展的动力。通道争夺水流的竞争变得更加剧烈,不同地下河系发生袭夺,地下河系不断归并,流域不断扩大。 停滞衰亡阶段:随着地下水位的总体下降和水力坡度的逐渐降低,地下水的溶蚀能力逐渐降低甚至消失,岩溶发育呈停滞状态。 三、岩溶水的特征 岩溶水系统是一个能够通过水与介质相互作用不断自我演化的动力系统。岩溶水的特征:1. 水量丰富但分布不均一;
岩溶塌陷地质灾害的评估及防治措施 摘要:通过对岩溶塌陷区地质灾害发生的评估,分析岩溶塌陷形成的机理,提出针对性的岩溶塌陷勘查手段及预报措施,达到减灾防灾的目的 关键词:地质灾害;岩溶塌陷;灾情预测;防治措施 一、前言 地质灾害是由不良的地质作用引发的事件,可能造成重大人员伤亡、重大经济损失和环境改变。随着国民经济的飞速发展,工程地质作用对人类生存环境及工程环境本身的影响与致灾性越来越明显。地质灾害的发育分布及其危害程度与地质环境背景条件(包括地形地貌、地质构造格局和新构造运动的强度与方式,岩土体工程地质类型、水文地质条件等)、气象水文及植被条件,人类经济工程活动及其强度等有着极为密切的关系。 自然因素和人为因素都可能引起地表塌陷,例如地下空间开挖活动、矿产资源开发、地下工程施工、古溶洞、隐蔽工程、含水层中地下水流失、地层液化、建筑物自重、冲积层中含水量变化、化学物侵蚀作用、地壳移动、古窑老采区、地层滑移、地下水超量开采、陷落柱及淤泥地带等因素。 由于特殊的地质演化过程,岩溶地区相对于其他地区往往更频繁地发生地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害,其中地质灾害最多表现形式为岩溶地面塌陷。 二、岩溶塌陷的概念及产生原因 岩溶地面塌陷是指覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体,在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏,其结果多形成圆锥形塌陷坑。 岩溶地面塌陷是地面变形破坏的主要类型,多发生于碳酸盐岩、钙质碎屑岩和盐岩等可溶性岩石分布地区。激发塌陷活动的直接诱因除降雨、洪水、干旱、地震等自然因素外,往往与抽水、排水、蓄水和其他工程活动等人为因素密切相关,而后者往往规模大、突发性强、危害也就大。岩溶地面塌陷发现于碳酸盐岩分布区,其形成受到环境和人类活动的双重影响。 1. 可溶岩及岩溶发育程度 可溶岩是由岩溶地面塌陷形成的物质基础,而岩溶洞穴的存在则为地面塌陷提供了必要的空间条件。大量塌陷事件表明,塌陷主要发生在覆盖型岩溶和裸露型岩溶分布区,部分发育在埋藏型岩溶分布区。 溶穴的发育和分布受岩溶发育条件的制约,一般主要沿构造断裂破碎带、
百度文库- 让每个人平等地提升自我 沪昆铁路客运专线云南段TJ-2标段 D1K1068+~D1K1068+690 路基岩溶分期(一期)整治施工方案 编制_ 审核 批准_ 中铁二十局集团沪昆铁路客专云南段项目经理部 2011年4月18日
目录 .编制原则 (1) 钻孔注浆深度至基岩面以下不小于5m。若加固范围内存在溶洞,采用安全顶板厚度法进行判别,要求完整顶板厚跨比不小于,非完整顶板厚高比不小于5,若顶板厚度达不到要求。则需钻孔注浆至溶洞底板以下2m。 (3) 9.施工安全要求 (11) 1)操作人员必须持证上岗,。钻机操作工、注浆泵司泵人员应具有熟练的操作技能并了解施工的全过程。 (11) 2)机械、电气设备必须达到国家安全防护标准;施工过程中若发现设备运转异常,应立即关闭电源进行检修。 (11) 3)注浆过程应避免高压喷嘴接头断开或软管破裂导致浆液喷射、软管突甩引发的安全事故。 (11) 4)钻机应置于平整坚实的地面上,钻机移位时应平稳并保持挺杆垂直,须防止倾斜倒塌。 (11) 10.文明施工、环保水保要求 (11) 文明施工 (12) 环保、水保 (12) .编制原则 (1) 钻孔注浆深度至基岩面以下不小于5m。若加固范围内存在溶洞,采用安全顶板厚度法进行判别,要求完整顶板厚跨比不小于,非完整顶板厚高比不小于5,若顶板厚度达不到要求。则需钻孔注浆至溶洞底板
以下2m。 (3) 9.施工安全要求 (11) 1)操作人员必须持证上岗,。钻机操作工、注浆泵司泵人员应具有熟练的操作技能并了解施工的全过程。 (11) 2)机械、电气设备必须达到国家安全防护标准;施工过程中若发现设备运转异常,应立即关闭电源进行检修。 (11) 3)注浆过程应避免高压喷嘴接头断开或软管破裂导致浆液喷射、软管突甩引发的安全事故。 (11) 4)钻机应置于平整坚实的地面上,钻机移位时应平稳并保持挺杆垂直,须防止倾斜倒塌。 (11) 10.文明施工、环保水保要求 (11) 文明施工 (12) 环保、水保 (12)
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. (安全管理) 单位:___________________ 姓名:___________________ 日期:___________________ 岩溶塌陷的防治措施(最新版)
岩溶塌陷的防治措施(最新版)导语:做好准备和保护,以应付攻击或者避免受害,从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见,安全是目的,防范是手段,通过防范的手段达到或实现安全的目的,就是安全防范的基本内涵。 我国对岩溶塌陷的防治工作开始于60年代,目前已有一套比较宪整和成熟的方法、防治的关键是在掌握矿区和区域塌陷规律的前提下,对塌陷做出科学的评价和预测,即采取以早期预测、预防为主,治理为辅、防治相结合的办法。 塌陷前的预防措施主要有:合理安排厂矿企业建设总体布局;河流改道引流,避开塌陷区;修筑特厚防洪堤;控制地下水位下降速度和防止突然涌水,以减少塌陷的发生;建造防渗帷幕,避免或减少预测塌陷区的地下水位下降,防止产生地面塌陷;建立地面塌陷监测网。 塌陷后的治理措施主要有:塌洞回填;河流局部改道与河槽防渗;综合治理。 一般来说,岩溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。 (一)控水措施1.地表水防水措施:防地表水进入塌陷区,可以:(1)清理疏通河道,加速泄流,减少渗漏;
宝成线K395+880~K401+872危岩体 综合整治工程 杨家湾隧道正洞及平导岩溶、突泥、涌水 专项施工方案 编制: 审核: 批准: 中铁隧道集团有限公司宝成线K400综合整治工程1标项目经理部中铁十二局集团有限公司宝成线K400综合整治工程2标项目经理部 二〇一二年十二月十五日
目录 1.工程概况 (1) 1.1隧道概况 (1) 1.2地质情况 (1) 1.3水文地质条件 (3) 2.编制依据 (3) 3.技术方案 (3) 3.1总体施工顺序 (3) 3.2超前地质预报 (5) 3.3注浆方案选择 (5) 3.4超前帷幕注浆方案 (6) 3.4.1 注浆参数 (6) 3.4.1.1 注浆压力的确定 (6) 3.4.1.2 浆液扩散半径 (6) 3.4.1.3 注浆加固范围及注浆孔布置 (6) 3.4.1.4 注浆孔布置 (7) 3.4.1.5 注浆速度 (7) 3.4.1.6 隧道超前预注浆参数 (7) 3.4.2 注浆材料 (7) 3.4.2.1 注浆材料选择 (7) 3.4.2.2 特种浆材使用原则 (9) 3.4.3 钻孔注浆顺序 (10) 3.4.4 注浆结束标准 (10) 3.4.4.1 单孔结束标准 (10) 3.4.4.2 全段结束标准 (10) 3.4.5 注浆施工工艺流程 (11) 3.4.6 注浆效果检查及评定 (12) 3.4.6.1 分析法 (12) 3.4.6.2 检查孔法 (12)
3.4.7异常情况的施工处理 (12) 3.5超前局部注浆方案 (13) 3.5.1 注浆参数 (14) 3.5.2 注浆材料 (14) 3.5.3 钻孔注浆顺序 (15) 3.5.4 注浆结束标准 (15) 3.5.5 注浆工艺 (15) 3.5.6 注浆效果检查及评定 (16) 3.6补注浆和开挖后径向注浆 (16) 3.6.1 补注浆 (16) 3.6.2 径向注浆 (16) 3.7超前注浆后的开挖方案 (18) 3.7.1 总体施工方案 (18) 3.7.2 超前支护 (18) 3.7.3 隧道开挖 (19) 3.7.4 钻爆设计 (20) 3.7.5 洞身支护 (21) 3.7.5.1 喷射砼 (21) 3.7.5.2 砂浆锚杆 (22) 3.7.5.3 中空注浆锚杆 (23) 3.7.5.4 锁脚锚杆 (23) 3.7.5.5 钢筋网铺设 (23) 3.7.5.6 拱架施工 (24) 3.8隧道施工中岩溶的防治及处理措施 (25) 3.8.1岩溶分类 (25) 3.8.2 岩溶水的处理 (26) 3.8.3 溶洞处理 (29) 3.8.3.1 溶洞的分布形态 (29) 3.8.3.2 施工方法 (30)
喀斯特地貌 简介 具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称。又称岩溶地貌。水对可溶性岩石所进行的作用,以溶蚀作用为主,还包括流水的冲蚀、潜蚀,以及坍陷等机械侵蚀过程。这种作用及其产生的现象统称为喀斯特。喀斯特是南斯拉夫西北部伊斯特拉半岛碳酸盐岩高原的地名,意为岩石裸露的地方。 类型和分布 喀斯特地貌分布在世界各地的可溶性岩石地区。可溶性岩石有3类:①碳酸盐类岩石(石灰岩、白云岩、泥灰岩等)。②硫酸盐类岩石(石膏、硬石膏和芒硝)。③卤盐类岩石(钾、钠、镁盐岩石等)。从热带到寒带、由大陆到海岛都有喀斯特地貌发育。中国喀斯特地貌分布广、面积大。主要分布在碳酸盐岩出露地区,面积约91-130万平方千米。其中以广西、贵州、云南和四川青海(即云贵高原)东部所占的面积最大,是世界上最大的喀斯特区之一;西藏和北方一些地区也有分布。 喀斯特地貌在碳酸盐岩地层分布区最为发育。该区岩石突露、奇峰林立,常见的地表喀斯特地貌有石芽、石林、峰林、喀斯特丘陵等喀斯特正地形,溶沟、落水洞、盲谷、干谷、喀斯特洼地等喀斯特负地形;地下喀斯特地貌有溶洞、地下河、地下湖等;以及与地表和地下密切相关联的竖井、芽洞、天生桥等喀斯特地貌。 喀斯特地貌下流水侵蚀形成的地下河。在地表常见有石芽、溶沟、石林、漏斗、落水洞、溶蚀洼地、坡立谷、盲谷、峰林等地貌形态,而地下则发育溶洞、地下河等各种洞穴系统以及洞中石钟乳、石笋、石柱、石瀑布等。 溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。石灰岩的主要成分是碳酸钙(C aCO3),在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙[Ca(HCO3)2],后者可溶于水,于是有空洞形成并逐步扩大。这种现象在南欧亚德利亚海岸的喀斯特高原上最为典型,所以常把石灰岩地区的这种地形笼统地称之喀斯特地形。 丹霞地貌 简介 现今定义为“有陡崖的陆相红层地貌称为丹霞地貌。属于红层地貌,是一种水平构造地貌。它是指红色砂岩经长期风化剥离和流水侵蚀,形成孤立的山峰和陡峭的奇岩怪石,是巨厚红色砂、砾岩层中沿垂直节理发育的各种丹霞奇峰的总称。主要发育于侏罗纪至第三纪的水平或缓倾的红色地层中,这种地貌以粤北地区韶关市内的丹霞山最为典型,所以称为丹霞地貌。
YF-ED-J9050 可按资料类型定义编号 岩溶塌陷的防治措施实用 版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. (示范文稿) 二零XX年XX月XX日
岩溶塌陷的防治措施实用版 提示:该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密,并有很强可操作性的计划,在进行中紧扣进度,实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改,请根据实际需要调整使用。 我国对岩溶塌陷的防治工作开始于60年 代,目前已有一套比较宪整和成熟的方法、防 治的关键是在掌握矿区和区域塌陷规律的前提 下,对塌陷做出科学的评价和预测,即采取以 早期预测、预防为主,治理为辅、防治相结合 的办法。 塌陷前的预防措施主要有:合理安排厂矿 企业建设总体布局;河流改道引流,避开塌陷 区;修筑特厚防洪堤;控制地下水位下降速度 和防止突然涌水,以减少塌陷的发生;建造防 渗帷幕,避免或减少预测塌陷区的地下水位下
降,防止产生地面塌陷;建立地面塌陷监测网。 塌陷后的治理措施主要有:塌洞回填;河流局部改道与河槽防渗;综合治理。 一般来说,岩溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。 (一)控水措施1. 地表水防水措施:防地表水进入塌陷区,可以: (1)清理疏通河道,加速泄流,减少渗漏; (2)对漏水的河、库、塘铺底防漏或人工改道; (3)严重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填实。 2. 地下水控水措施
武隆隧道岩溶暗河整治方案探讨 摘要文章介绍了渝怀线武隆隧道施工中揭示的岩溶暗河及水文地质情况,结合岩溶暗河整治方案的研究,分析了岩溶对隧道工程的影响,并对隧道内岩溶暗河的整治及充填岩溶段的隧道施工方法进行了探讨。 关键词隧道工程岩溶暗河整治 1引言 随着生产建设的发展,岩溶地区工程建筑日益增多,所遇到的岩溶工程问题也日趋迫切,特别是在岩溶地区修建铁路,如果没有对岩溶发育特征进行研究,没有适当采取措施,往往在施工和运营时会发生许多事故,甚至严重危害铁路运营。岩溶对隧道工程的主要危害是:洞害(大型空溶洞影响隧道施工);水害(危害施工安全及运营安全、地表失水影响生态环境);岩溶充填物(隧道基底软弱,施工易突泥、坍塌等);洞顶地表塌陷等。 在建的渝怀线武隆隧道,全长9 418 m,隧道中部穿过可溶岩地层长度达3 800m,在施工中先后揭示多处岩溶暗河,在雨洪期岩溶水涌人隧道,给施工造成极大损失和危害。本文将结合武隆隧道岩溶情况,对岩溶水调查及治理措施进行探讨。 2岩溶及水文地质情况 2.1岩溶 武隆隧道位于乌江右岸,隧道洞身通过地层岩性多为三叠系T j、T1f灰 1 岩夹白云岩,以及二叠系P c、P2w、P1m、P1q+l灰岩,地表岩溶形态十分丰富, 2 并分布有溶沟溶槽、落水洞、漏斗、洼地等地质形态。乌江边出露四个主要岩溶泉点,岩溶地下水较为丰富。 隧道中部横洞工区向出口方向施工中,先后揭示4处较大规模岩溶地层。2#、3#暗河间210m隧道均在溶洞充填物中通过,充填物为碎石土、块石土,隧底以下充填深度一般为6~8 m,局部地段深度达20m。 2.2水文地质
隧道位于乌江右岸坡脚处,距乌江边1 000m左右。该段乌江为峡谷地段,乌江两岸多为陡崖。陡崖顶上线路左侧见两级岩溶平台,第一级岩溶平台高程为1100~1400m,第二级岩溶平台高程为1600~1800m。这两级岩溶平台面积较大,第一级平台面积为42km2,第二级平台面积为77km2,其上分布有众多的岩溶洼地、漏斗、落水洞等,是岩溶水的主要补给区。隧道位于第一级岩溶平台向乌江排泄的排泄区附近,隧道高程与地下水高程相近,因此隧道揭露多处暗河、充填溶洞,雨季时隧道涌水量较大。 洪雨季节隧道内2#、3#岩溶暗河发生多次涌水,且两溶洞之间隧道内存在多处涌水点,其中2002年6月20日的涌水量达138X104m3/d;经过一个雨季,随着岩溶管道的疏通,最大涌水量达718.6×104m3/d。1#溶洞常年有流水,洪雨季节流量显著增加,并漫入坑道内。 3岩溶对隧道工程的影响 3.1岩溶水的危害 在铁路和公路隧道建设中,由岩溶水引起的一系列灾害时有发生,对近年灰岩地层隧道统计分析表明,约有80%的隧道遇到不同程度的岩溶涌水问题。岩溶突水、涌泥会给隧道施工带来淹没坑道、毁坏机具等危害,甚至造成人员伤亡、中断施工、延误工期、增加造价,如南岭隧道、大瑶山隧道、梅花山隧道等施工期间都遭到了突、涌水灾害。 岩溶突水、涌泥砂,将造成地表塌陷、沉降变形,严重影响地面建筑物安全,使地下水位下降,影响周围生态环境。如大瑶山隧道从施工到运营,地面先后发生陷坑数百个,涉及范围大至几平方公里,甚至于运营期间隧道内涌砂,中断行车。 在建的武隆隧道施工揭示1#~3#岩溶暗河后,2002年雨季先后出现6次较大涌水,造成洞口施工场地被毁,施工风机、充电房被冲人乌江,洞内装碴设备受损,施工中断近两个月;2003年雨季以来,溶洞段多次涌水,其最大涌水量较上一个雨季时成倍增加,造成洞口场地再次被冲毁,矿车等设备被冲至乌江边,施工严重受阻,施工进度受到影响。 3.2充填溶洞对隧道工程的影响 由于充填溶洞的力学性能较差,在充填溶洞地层中施工时,极易造成坍塌,危及施工安全;对隧道结构而言,由于围岩自承能力差,衬砌及支
-2 - ? 1? L 编制依据 2. 工程概况 3. 试验目的 4. 施工工艺流程
岩M基注a工工莒流程图 3- 5施工工艺及技术要求6?主要施工机械设备配置?3-
7?施工人员组织 8?原材料要求?7- 9.质量检测评定标准 10.施工注意事项-10- H?环境保措施-10- 12?安全保证措施-11-
岩溶注浆工艺性施工方案 1 ?编制依据 (2)沪昆客专8标安顺本车站DK805+715- DK807+600路基岩溶分期整治设 计图 纸。 (2) 铁建函[2010)769号《关于新建长沙至昆明铁路客运专线初步设计的批复》 及 《铁路工程地基处理技术规程》(TB10W6-20W); (3) 现行设计规范、铁路工程质量验收标准及其它有关文件资料。 工地现场调査、采集、咨询所获取的资料。 整治范ffl 内路基岩溶定测及补定测地质勘察报告和地质(物探)平、剖 2 ?工程概况 2.1工程槪况 本工程位于安顺西车站段(DK805+500?DK807+600),位于安顺市郊区,地处 云贵高原侵蚀中低山丘陵地貌,地形相对平坦,地面高程1330-1345m :路基形 式为路堤,路基最大填土高度为13m :覆盖层为坡残积Q4皿日粘土,土层厚度2? 8m,具有弱膨胀性。下伏基岩为(T2gi)0云岩、0云灰质岩。地下水埋深15? 20m,地下水波动是本段岩溶地面塌陷的主要诱因,岩溶水较发育。溶蚀破碎带、 溶隙、充填溶洞及空溶洞等岩溶形态发育。属易塌陷区,需进行岩溶地面塌陷防 治处理。DK807+320?DK807+520段站场路基地势平坦,附近连接老贵黃路且我部 已建好施工便道至该段区域。我部计划2011年2月27日在该区域进行岩溶注浆 试验性施工,2011年3月20日试桩完成。 2.2水文地质概况 本段地表水主要为沟水、水田水,水量较少。主要受大气降水补给,流量受 季节变化影响较大,以蒸发、下渗和径流形式排泄。地表水较发育,地下水以孔 隙水、基岩风化裂隙水、岩溶水为主,环境对混凝土具酸性侵蚀,侵蚀等级H1。 2.3物理地质:地震动峰值加速度为^O.lSgo 3. 丄程技术、质量标准 铁路等级 正线数U 速度U 标值 最大坡度 最小曲线半径 牵引种类 (5) 面图。 (6) 我单位类似工程施工积累的施工经验及设备。 客运专线 双线 250km/h ,基础设施预留进一步提速条件 20%0,特殊地段30%0 4000m 电力
武隆隧道岩溶暗河整治方案 1 引言 随着生产建设的发展,岩溶地区工程建筑日益增多,所遇到的岩溶工程问题也日趋迫切,特别是在岩溶地区修建铁路,如果没有对岩溶发育特征进行研究,没有适当采取措施,往往在施工和运营时会发生许多事故,甚至严重危害铁路运营。岩溶对隧道工程的主要危害是:洞害(大型空溶洞影响隧道施工);水害(危害施工安全及运营安全、地表失水影响生态环境);岩溶充填物(隧道基底软弱,施工易突泥、坍塌等);洞顶地表塌陷等。 在建的渝怀线武隆隧道,全长9 418 m,隧道中部穿过可溶岩地层长度达3 800m,在施工中先后揭示多处岩溶暗河,在雨洪期岩溶水涌人隧道,给施工造成极大损失和危害。本文将结合武隆隧道岩溶情况,对岩溶水调查及治理措施进行探讨。 2 岩溶及水文地质情况 2.1 岩溶 武隆隧道位于乌江右岸,隧道洞身通过地层岩性多为三叠系T j、T1f灰 1 岩夹白云岩,以及二叠系P c、P2w、P1m、P1q+l灰岩,地表岩溶形态十分丰富, 2 并分布有溶沟溶槽、落水洞、漏斗、洼地等地质形态。乌江边出露四个主要岩溶泉点,岩溶地下水较为丰富。 隧道中部横洞工区向出口方向施工中,先后揭示4处较大规模岩溶地层。2#、3#暗河间210m隧道均在溶洞充填物中通过,充填物为碎石土、块石土,隧底以下充填深度一般为6~8 m,局部地段深度达20m。 2.2 水文地质 隧道位于乌江右岸坡脚处,距乌江边1 000m左右。该段乌江为峡谷地段,乌江两岸多为陡崖。陡崖顶上线路左侧见两级岩溶平台,第一级岩溶平台高程为1100~1400m,第二级岩溶平台高程为1600~1800m。这两级岩溶平台面积较大,第一级平台面积为42km2,第二级平台面积为77km2,其上分布有众多的岩溶洼地、漏斗、落水洞等,是岩溶水的主要补给区。隧道位于第一级岩溶平台向乌江排泄的排泄区附近,隧道高程与地下水高程