第五讲-岩溶渗漏与塌陷_图文

岩溶塌陷形成机理及处理分析了潜蚀作用产生岩溶塌陷机理、溶蚀作用产生岩溶塌陷机理以及振动作用产生岩溶塌陷机理等常见岩溶坍塌形成机理，同时从注重地下水控制、加强塌坑回填控制、落实注浆控制以及科学使用强夯法等方面提出了岩溶塌陷处理有效途径，以期为我国岩溶塌陷预防和治理提供一些参考，降低岩溶塌陷灾害带来的损失。

标签：岩溶塌陷形成机理处理措施岩溶塌陷即是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而产生塌陷。

岩溶塌陷是岩溶地区一项常见的地质灾害。

近年来，我国由于人为因素造成的岩溶塌陷地质灾害不断增多，这些岩溶塌陷灾害通常发生在人类聚居的城镇周围，不同程度地破坏当地的植被状况、房屋建筑、交通设施及地下水，直接影响人们的正常生活。

对此，应当注重岩溶塌陷的防治，有效降低岩溶塌陷地质灾害带来的财产损失和人员伤亡。

1常见岩溶坍塌形成机理1.1潜蚀作用产生岩溶塌陷机理潜蚀即是岩土体中细小颗粒一定水力坡度下的地下水流产生较大的动水压力冲动带走或溶滤掉易溶部分，其中，潜蚀又包括化学潜蚀和机械潜蚀两种。

潜蚀坍塌是岩溶坍塌形成的主要塌陷模式，尤其是在地下水主径流带附近或地表水、潜水与岩溶水水力交换频繁地带，潜蚀作用更加明显。

1.2溶蚀作用产生岩溶塌陷机理可溶性盐含量相对较高的地区或是蒸发岩地区，通常会由于地下水的溶滤作用、溶解作用以及散解作用而破坏洞顶盖层土体，从而发生岩溶塌陷现象，即溶蚀塌陷。

如我国青海察尔汉盐湖区石盐层塌陷便是溶蚀作用产生的。

1.3振动作用产生岩溶塌陷机理振动作用产生的动荷载通常会导致岩土体产生破裂位移效应、土体液化效应等效应，降低岩土体强度，从而产生岩溶塌陷现象，即振动坍塌。

地震、爆破以及机械振动是导致振动荷载的主要来源。

一些铁路沿线附近发生的岩溶塌陷现象的原因便是过量抽取地下水，同时长期火车通过产生的振动，降低岩土体的强度，从而使得岩土体产生岩溶塌陷。

2岩溶塌陷处理有效途径2.1注重地下水控制地下水控制措施是岩溶塌陷处理中的重要措施，广泛应用于岩溶塌陷的防治中，通过采取地下水人工回灌、恢复地下水平衡状态或停用取水水源来实现地下水位的恢复。

岩溶地区渗漏分析与处理1.11 前言 (2)2 岩溶区水库渗漏的防渗方法 (3)2.1 岩溶发育特征 (3)2.2 岩溶区渗漏分类。

(3)2.3 岩溶区渗漏原因 (4)2.3.1 坝体渗漏主要原因 (4)2.3.2 坝基渗漏主要原因 (4)2.3.3 绕坝渗漏主要原因 (4)2.4 岩溶区渗漏分析 (5)2.5、岩溶区渗漏方法 (5)2.5.1 对坝基泉水的处理 (6)2.5.2 对坝基处溶洞、竖井及溶蚀裂隙的处理 (7)2.5.3 溶洞和漏斗的处理 (8)2.5.4 库区渗漏的常用处理措施 (11)3 总结 (12)参考文献 (13)岩溶地区渗漏分析1 前言随着水利水电建设事业的发展，国内修建的大坝愈来愈多，地质条件良好的坝址也越来越少。

目前，许多大坝修建在岩溶发育的地区，在此筑坝，其基础处理、水库周边和库区渗漏通道的防渗处理极为重要，同时处理的施工技术也比较复杂。

文章介绍了岩溶地区水库的防渗措施，并提出了几点建议。

近年来随着岩溶地区大、中型水利水电工程的建设，以及岩溶科技攻关和技术进步，岩溶水库渗漏勘察技术得到了长足的发展，其勘测技术和理论分析方法也日趋成熟。

其中水化学研究日益成为重要的手段之一。

在流沙河中上游拟建的永定桥水库，为防止渗漏，在岩溶调查的基础上，进一步研究坝区地下水系发育特征，特进行了坝区天然水水化学特征的调查，以便为进行工程处理提供依据。

水化学综合研究内容包括地表水、地下水的宏量组份、稀土元素含量、碳酸盐碳、氧同位素等[1]。

水库渗漏是水利工程常见的工程地质问题，在碳酸盐岩地层分布区这一问题更为突显。

对水库渗漏形式、渗漏发生部位以及渗漏量评价的准确程度，直接关系到工程的规模、效益，甚至成败。

工程地质条件对岩溶地区渗漏的影响甚是严重，包括地层岩性，地质构造，新构造运动，地形地貌，水文地质条件，物理地质现象等对岩溶发育的影响。

建国以来我过大力兴修水利设施其中坝型为土石坝的居多为充分利用当地材料节省投资因此挡水坝的型式多数是土石坝。

岩溶塌陷类型及特征一、岩溶塌陷的类型划分我国岩溶塌陷类型繁多（二）各种成因类型的发育特征我国岩溶塌陷主要发育于华南的连片岩溶区。

（一）自然塌陷在天然作用下产生的塌陷，约占总数的33%（不包括陷落柱），是各类塌陷中最多的一种。

古塌陷：形成于第四纪以前，如“陷落柱”；老塌陷：形成于第四纪期间，具残留形态，往往为后期堆积物充填或掩盖；新塌陷：新近时期产生，或形成时期不明，但形态保持较好。

它们多发育于地下水变化迅猛的岩溶山地的洼地、槽谷中，塌陷范围小。

强度弱，往往呈单个坑零星分布，塌陷规模随结构不同而差异很大。

按其成因，又可分为：1.暴雨引起的塌陷：暴雨可导致土体迅速充水和地表水的强烈渗透，并在一定条件下引起岩溶地下水位的急剧上升而产生正压冲爆作用，易于产生塌陷。

2.洪水引起的塌陷：在近岸地带第四系冲积层中潜水位和岩溶地下水位均随洪水位而波动，由于两者渗透性的差异，在波动过程中不但可产生有利于渗透潜蚀作用的附加水头，而且还产生正负压力的作用，这些作用都可导致塌陷的产生。

3.重力引起的塌陷：在岩溶发育过程中，地下洞穴，管道在崩塌作用下不断扩展，最后导致顶板盖层在重力作用卞失稳陷落的现象。

在岩溶山区并不罕见。

岩溶漏斗、地下河天窗岩溶障谷、天生桥等地岩溶形态有许多就是塌陷的遗迹，这些基、岩塌陷规模一般较大，形成之后一般不再复活。

4.地震引起的塌陷：在构造地震作用下，在覆盖层比较薄弱的地段也可产生一系列的塌陷，如1853年2月在湖南新宁，5级地震的历史记载c“有声如雷，陷成七潭，大小不一，皆有水涌出”。

此外，近几十年来地震塌陷也常有，如：1976年唐山地震引起数十处塌陷等。

（二）人类活动诱发的塌陷（简称人为塌陷）是由于人类的工程;经济活动，改变了岩溶洞穴及其上覆盖层的稳定平衡状态而引起的塌陷，约占总数的60%，可见人为作用已成为现代塌陷的重要动力。

人为塌陷按成因又可分为坑道排水或突水、抽汲岩溶地下水、水库蓄引水、震动加载及表水、污水下渗引起等类型塌陷+前三者共古人为塌陷的92%.1.坑道排水或突水引起的塌陷是指由于矿坑、隧道、人防及其它地下工程排水或突水引起的塌陷，其中以矿坑排、突水塌陷为主，占人为塌陷的17%.岩溶地区由于矿产资源的开发，矿坑排水或突水引起的塌陷较为频繁。

岩溶塌陷类型及特征一、岩溶塌陷的类型划分我国岩溶塌陷类型繁多（二）各种成因类型的发育特征我国岩溶塌陷主要发育于华南的连片岩溶区。

（一）自然塌陷在天然作用下产生的塌陷，约占总数的 33%（不包括陷落柱），是各类塌陷中最多的一种。

古塌陷：形成于第四纪以前，如“陷落柱”；老塌陷：形成于第四纪期间，具残留形态，往往为后期堆积物充填或掩盖；新塌陷：新近时期产生，或形成时期不明，但形态保持较好。

它们多发育于地下水变化迅猛的岩溶山地的洼地、槽谷中，塌陷范围小。

强度弱，往往呈单个坑零星分布，塌陷规模随结构不同而差异很大。

按其成因，又可分为：1.暴雨引起的塌陷：暴雨可导致土体迅速充水和地表水的强烈渗透，并在一定条件下引起岩溶地下水位的急剧上升而产生正压冲爆作用，易于产生塌陷。

2.洪水引起的塌陷：在近岸地带第四系冲积层中潜水位和岩溶地下水位均随洪水位而波动，由于两者渗透性的差异，在波动过程中不但可产生有利于渗透潜蚀作用的附加水头，而且还产生正负压力的作用，这些作用都可导致塌陷的产生。

3.重力引起的塌陷：在岩溶发育过程中，地下洞穴，管道在崩塌作用下不断扩展，最后导致顶板盖层在重力作用卞失稳陷落的现象。

在岩溶山区并不罕见。

岩溶漏斗、地下河天窗岩溶障谷、天生桥等地岩溶形态有许多就是塌陷的遗迹，这些基、岩塌陷规模一般较大，形成之后一般不再复活。

4.地震引起的塌陷：在构造地震作用下，在覆盖层比较薄弱的地段也可产生一系列的塌陷，如 1853 年 2 月在湖南新宁， 5 级地震的历史记载 c“有声如雷，陷成七潭，大小不一，皆有水涌出”。

此外，近几十年来地震塌陷也常有，如： 1976 年唐山地震引起数十处塌陷等。

（二）人类活动诱发的塌陷（简称人为塌陷）是由于人类的工程;经济活动，改变了岩溶洞穴及其上覆盖层的稳定平衡状态而引起的塌陷，约占总数的60%，可见人为作用已成为现代塌陷的重要动力。

人为塌陷按成因又可分为坑道排水或突水、抽汲岩溶地下水、水库蓄引水、震动加载及表水、污水下渗引起等类型塌陷 +前三者共古人为塌陷的92%.1.坑道排水或突水引起的塌陷是指由于矿坑、隧道、人防及其它地下工程排水或突水引起的塌陷，其中以矿坑排、突水塌陷为主，占人为塌陷的17%.岩溶地区由于矿产资源的开发，矿坑排水或突水引起的塌陷较为频繁。

岩溶塌陷的形成条件与动力因素一、岩溶塌陷的形成条件岩溶塌陷发育的基本条件是：岩溶洞隙的存在，一定厚度的松散盖层和水动力条件易于改变的岩溶地下水。

一（）岩溶洞隙是岩溶塌陷产生的基础。

岩溶国际通用术语，译名喀斯特是指水对可溶性岩石在我国以碳酸盐岩为主，局部尚有硫酸盐岩、卤化物岩等，这里主要对前者进行论述）进行以化学溶蚀作用与特征（并包括水的机械侵蚀和崩塌使用以及物质的携出、转移和再沉积）的综合地质作用，以及由此而产生的现象统称。

岩溶作用的结果在可溶岩表面及其内部形成各种岩溶现象，在地表的如洼地、槽谷、漏斗、落水洞、溶沟溶槽、石芽、石柱、溶峰等；在地下的则为各种形态的溶洞、溶隙、管道等。

由于岩溶作用受着地下水水流系统的控制，因而各种岩溶现象也往往组成一定的系统，称为岩溶系统，受各种因素的影响，岩溶的发育有强弱之分，一般可溶岩岩性较纯，连续厚度较大，出露分布较广，断层较发育、岩层较破碎的，岩溶较易发育；可溶岩岩性不纯，含泥质及其它不溶杂质成分较多，连续厚度不大或多类有非可溶性夹层，出露分布较局限，断层不发育、岩层较完整的、岩溶发育较弱。

其分级标志参见下表。

岩溶发育愈强烈，岩溶洞隙数量愈多，其规模也愈大，愈有利于岩溶塌陷的形成。

岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水排浊基准面的控制，多发育于浅部，向深部逐渐减弱。

浅部岩溶洞隙由于地下水活动频繁，交替强烈，一般连通性较好，成为塌陷物质的储集空间和运移通道。

岩溶洞隙的开口程度是影响岩溶塌陷形成的重要因素，岩溶地下水的活动，塌陷物质的运移都是通过洞隙开口处进行的，因此，塌陷坑与开口洞隙存在着密切的垂向对应关系。

实践表明，洞隙规模愈大，塌陷也愈大；洞隙开口愈大，塌陷速度愈快。

洞隙的平面展布形态对塌陷平面形态有着决定性影响，裂隙状洞隙往往形成长条状塌陷坑，沿地下河管道往往产生链状或串珠状分布的塌陷坑群。

（二）一定厚度的松散盖层目前已知塌陷中土层塌陷占9．67％，可见土层是塌陷的主要组成部分。

岩溶地质学karst 亦译喀斯特。

岩溶指可溶性岩石，特别是碳酸盐类岩石（如石灰岩、石膏等），受含有二氧化碳的流水溶蚀，有时并加以沉积作用而形成的地貌。

往往呈奇特形状，有洞穴、石芽、石沟、石林、溶洞、地下河也有峭壁。

此种地貌地区，往往奇峰林立。

通常指岩石裸露、草木不生、具有洞穴、落水洞、地下河而缺乏地表河流和湖泊的地区。

是地下水对可溶性块状石灰岩溶蚀的结果。

岩溶塌陷（karst breakdown survey）是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。

区域环境地质调查中对岩溶塌陷的调查内容主要有：①岩溶塌陷区调查，包括地貌成因类型与形态、可溶岩层岩性与岩溶发育特征、上覆第四系松散覆盖层的厚度、结构与工程地质特征、岩溶地下水类型、水文地质结构和岩溶水的补径排条件及其动态变化特征；②岩溶塌陷特征调查，包括分布与规模、形态特征、发育强度与频度、发育过程与发育阶段、塌陷的伴生现象、上覆土层中土洞的发育与分布等；③岩溶塌陷成因调查，包括自然动力因素与人类工程经济活动对岩溶塌陷发生与发展的影响、确定主要成因与类型；④岩溶塌陷危害调查和防治现状及效果调查。

岩溶塌陷的灾情评估及防治措施一、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。