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    岩溶_百度文库

    来源:http://www.faithseal.cn 发布时间:2020-03-25 点击数: 96

      岩溶_天文/地理_自然科学_专业资料。地下水和地表水对可溶性岩石的和作用叫岩溶作用。 这种作用及其所产生的地 貌现象和水文地质现象总称为岩溶,国际上通称卡斯特(karst) 。 喀斯特可划分许多不同的类型。按出露条件分为:喀斯

      地下水和地表水对可溶性岩石的和作用叫岩溶作用。 这种作用及其所产生的地 貌现象和水文地质现象总称为岩溶,国际上通称卡斯特(karst) 。 喀斯特可划分许多不同的类型。按出露条件分为:喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型 喀斯特。按气候带分为:热带喀斯特、带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀 斯特。按岩性分为:石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特。 岩溶界上分布十分广泛, 从海平面以下几千米的地壳深处, 到海拔五千米以上的高 山区均有发育。据估计,可溶岩在地球上的分布为:碳酸盐岩 4×10 km ,石膏和硬石 膏 7×10 km ,盐岩 4×10 km 。其中,碳酸盐岩分布最广。 中国岩溶分布(如下图) : 6 2 6 2 7 2 中国喀斯特地貌分布之广泛,类型之多,为世界所罕见,主要集中在云贵高原和四川西 南部。在中国,作为喀斯特地貌发育的物质基础──碳酸盐类岩石(如石灰石、白云岩、石 膏和岩盐等)分布很广。据不完全统计,总达 200 万平方公里,其中的碳酸盐类岩 石约 130 万平方公里,约占全国总的 1/7;埋藏的碳酸盐岩石约 70 万平方公 里。碳酸盐岩石在全国各省区均有分布,但以桂、黔和滇东部地区分布最广。湘西、鄂西、 川东、鲁、晋等地,碳酸盐岩石分布的也较广。 中国现代喀斯特是在燕山运动以后准平原的基础上发展起来的。老第三纪时,华南为 热带气候,峰林开始发育;华北则为带气候,至今在晋中山地和太行山南段的一些分水 岭地区还遗留有缓丘一洼地地貌。 但当时长江南北却为荒漠地带, 是喀斯特发育很弱的地区。 新第三纪时,中国季风气候形成,奠定了现今喀斯特地带性的基础,华南保持了湿热气候, 华中变得湿润,喀斯特发育转向强烈。尤其是第四纪以来,地壳迅速上升,喀斯特地貌随之 迅速发育,类型复杂多样。随冰期与间冰期的交替,气候带频繁变动,但在交替变动中气候 带有逐步南移的特点, 华南热带峰林的北界达南岭、 苗岭一线, 在湖南道县为北纬 25°40′。 在贵州为北纬 26°左右。 这一界线较现今热带界线 个纬度, 可见峰林的北界不是在现代气候条件下 形成的。中国东部气温和雨量虽是向北渐变,但喀斯特地带性的差异却非常明显。这是因为 受冰期与间冰期气候的影响,间冰期时中国的气温和雨量都较高,有利于喀斯特发育。而冰 期时寒冷少雨,强烈地了喀斯特的发育。但越往热带其影响越小。在热带峰林区域,保 持了峰林得以断续发育的条件, 而从华中向东北则影响越来越大, 喀斯特作用的强度向北迅 速降低,使类型发生明显的变化。广大的西北地区,从第三纪以来均处于干燥气候条件下, 是喀斯特几乎不发育的地区。 岩溶的发育机理 岩溶发育的基本条件有三个:①具有可溶性岩石;②具有溶蚀能力的水;③具有良好的水循 环的条件,既具有良好的补给、径流和排泄条件。而岩溶发育中最为积极活跃的是地下水的 循环交替条件。 1.21 碳酸盐岩的溶蚀过程:分为四个阶段(以石灰岩为例) 首先,与水接触的石灰岩,在偶极水的作用下发生溶解: CaCO3?Ca2++CO32第二阶段是原溶解于水中的 CO2 的反应, (1-1) H2O+CO2?H2CO3?H++HCO3碳酸电离的 H 与式(1-1)的 CO3 化合成碳酸氢根: + (1-2) 2- H++CO32- ? HCO3这两个阶段的最终反应是: (1-3) CaCO3+ H2O+CO2?Ca2++2HCO3- (1-4) + 第三阶段是水中屋里溶解的 CO2 的一部分转入化学溶解,即水中部分游离 CO2 与水化合 形成新的碳酸,这样构成一个链反应,其反应式与式(1-2)相同。其结果是不断补充 H 的 消耗及促进 CaCO3 的溶解。 第四阶段是由于水中 CO2 的含量和(土壤和大气)CO2 含量也有一个平衡关系,水 中 CO2 减少,平衡就受到,必须吸收 CO2 以便使水中 CO2 含量重新达到新的平衡, 这样又构成了一个链反应。 由于水中 CO2 因溶解石灰岩减少后可由不断得到补充, 所以从总的来说岩溶作用可 视为不可逆过程,这就是碳酸盐岩在水的作用下,形成岩溶地貌的根本原因。 1.22 影响岩溶发育的因素 影响岩溶发育的因素主要有五点,包括:①、碳酸盐岩岩性的影响,②、气候对岩溶发 育的影响,③、地形地貌的影响,④、地质构造的影响,⑤、新构造运动的影响。 1、碳酸盐岩岩性的影响:不同类型的碳酸盐岩,其溶解度相差甚大,从而直接影响岩 体的溶蚀强度和溶蚀速度。研究结果表明,方解石含越多的岩石,岩溶发育越强烈,相反, 白云石含量越多的岩石,其岩溶发育越弱;酸不溶物含量越大,特别是硅质含量越高时,岩 石越不容易溶蚀;含有石膏、黄铁矿等的碳酸盐岩,对岩溶发育有利,含有机质、沥青等杂 质的碳酸盐岩,不利于岩溶发育。 2、气候对岩溶发育的影响:气候是岩溶发育的一个重要因素,它直接影响着参与岩溶 作用的水的溶蚀能力和速度,控制着岩溶发育的规模和速度。气候类型的特征表现在气温、 降水量、降水性质、降水的季节分配及蒸发量的大小和变化。一般来说,降水量大、气温高 的地区,植物繁茂,CO2 及各种有机酸含量高,各种化学反应速度快,故该地区的岩溶发育 规模和速度比其余气候区要大。 3、地形地貌的影响:地形地貌条件是影响地下水的循环交替条件的重要因素,间接影 响岩溶发育的规模、速度、类型及空间分布。区域地貌表征着地表水水文网的发育特点,反 应了局部的和区域性的基准面和地下水排泄基准面的性质和分布, 控制了地下水的运动 趋势和方向,从而也控制了岩溶发育的总趋势。 4、地质构造的影响:a、断裂的影响,在可溶盐岩中,由于成岩、构造、风化、卸荷等 作用所形成的各种破裂面,是地下水运动的主要通道;b、褶皱的影响,褶皱的形态、性质 及展布方向控制着可溶盐岩的空间分布;c、岩层组合特征的影响,碳酸盐岩与非可溶盐岩 组合特点不同,就会形成各具特色的水文地质结构,从而控制着岩溶的发育和空间分布。 5、新构造运动的影响:地壳运动的性质、幅度、速度和波及范围,控制着地下水循环 交替条件的好坏及变化趋势,从而控制了岩溶发育的类型、规模、速度、空间分布及岩溶作 用的变化趋势。 岩溶地层的危害 岩溶作为工程建设中的一种典型的不良地质现象,对工程建设中的危害是极大的,下面 简单讨论一下岩溶危害的具体形式。 1.31 岩溶地基的变形: 在覆盖型岩溶区,上覆土强度较低,或上覆荷载过大,会引起地基发生剪切,若下 伏石芽、溶沟、落水洞等造成基岩面有较大起伏,在附加荷载作用下,产生不均匀沉降;在 型岩溶区,当基础砌置在溶沟、落水洞、漏斗附近时,有可能使基础下岩体沿着倾向临 空的软弱结构面产生滑动,进而引起建筑物的;在地基主要受理范围内,如有溶洞、暗 河、 土洞时, 在自然条件下, 或因附加荷载、 抽排地下水等因素作用, 引起地面塌陷、 开裂, 从而使地基下沉,形成地表塌陷,进而导致建筑物的。 1.32 土洞及地表塌陷: 在覆盖型岩溶区,由于水动力条件的变化,常在上覆土层中形成土洞,若在这种地段进 行建筑时,土洞的存在是地基稳定的潜在因素。有时在土洞形成过程中,因上覆土层厚 度较薄,洞顶垮塌不断向上发展,以致达到地表,引起突然塌陷,形成不同规模的坑洞和裂 缝。这种现象在自然条件下即可发生,对人类生活影响不大。但是,人类工程活动对自然地 质的改变则十分显著。如大量开采地下水,矿床的开采需大量排水,都会大幅度的降低 地下水位,在这种条件下,可导致短期内在大范围上形成地表塌陷,常常引起铁、公 、桥梁、水气管道、高压线的,是工业民用建筑物开裂、歪斜、倒塌,农田, 甚至造成安全事故。有时由于地面开裂,河水、农田和池塘水灌入并淹没矿坑。因而它所造 成的危害比自然条件下要大得多。所以,地表塌陷不仅直接地基稳定,而且还可能引起 地区性稳定问题。 1.33 岩溶渗漏: 碳酸盐岩经验溶作用后,形成各种岩溶通道和洞穴(如溶隙、溶洞、暗河等) ,使岩体 水文地质条件更加复杂,透水性加大且不均一,构成渗漏的主要通道。当以溶孔、溶隙为主 时,渗流量还不大,影响也不大,当岩溶发育强烈,分布广泛,深度较大,又有大型溶洞及 地下暗河时,一旦渗漏,其渗流量很大,在这些地段兴建水利水电工程,由于渗漏量较大, 常使水库不能正常蓄水,从而影响工程的正常使用。 论文研究的内容及意义 我国岩溶发育较为广泛,在岩溶地区进行工程施工(如桩基施工、道桥梁施工、 施工等)仍存在很多突出性问题。岩溶作为工程建设中的一种典型的不良地质现象,对工程 建设中的危害是极大的。但由于在较小特定范围内,岩溶发育的不确定性、随机性及隐蔽性, 要详细查明区内岩溶纵、横向发育情况,仅靠钻探方法也难以达到理想的效果。往往钻孔布 置很可能遗漏岩溶发育地段 ,即使发现了岩溶发育地段 ,要进一步确定其规模、形态及产状 , 仅靠钻孔也是难以确定的。本文试图在已有理论基础上,依托具体的钻孔勘察项目,钻 孔方法在探测岩溶中存在的不足,并在已有工程实践中寻求更加完善的探测方法。

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