1、基礎工程地質學,工程動力地質作用,上篇,基礎工程地質學,緒論第一章 活斷層工程地質研究第二章 地震工程地質研究第三章 斜坡變形破壞工程地質研究第四章 巖溶工程地質研究第五章 泥石流工程地質研究,基礎工程地質學,第四章 巖溶工程地質研究第1節(jié) 概述第2節(jié) 碳酸鹽巖溶蝕作用機理第3節(jié) 巖溶發(fā)育影響因素第4節(jié) 巖溶地表塌陷研究第5節(jié) 巖溶地基穩(wěn)定性問題,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第1節(jié) 概

2、述,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第1節(jié) 概述引入—巖溶問題可以說是各類工程動力地質問題中最復雜、最難的。巖溶廣泛分布，問題無法回避。問題的特殊性--巖溶空間分布不均，地下巖溶發(fā)育，影響因素多變，對于工程而言是個隱函數。,主要工程地質問題： 房屋建筑----巖溶地表塌陷 地下工程----巖溶突涌水 水利工程----巖溶滲漏,解決思路：第一步，據巖溶形成條件、影響因素找規(guī)律；第二步，分析巖溶與工程的相互關

3、系；第三步，針對問題特殊性，得出解決方案。關鍵：預測準確→ →對策切實可行。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第1節(jié) 概述,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第1節(jié) 概述巖溶— 巖溶作用及其產生的地貌現(xiàn)象和水文地質現(xiàn)象，又稱喀斯特。巖溶作用— 地下水和地表水對可溶性巖石的破壞和改造作用。,巖溶發(fā)育區(qū)特征：形成各種巖溶地貌；沖溝少、地表水系不發(fā)育；巖體透水性增大；地下水空間分布不均、變化大、

4、流態(tài)復雜；地表水、地下水分水嶺不一致。,巖溶分布：碳酸鹽巖占國土總面積的1/5，地表約1/7，其中：貴州：51%；廣西：33%；湖南、湖北、云南：20%強。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第1節(jié) 概述巖溶形成基本條件：具有可溶性的巖石；具有溶蝕能力的水；具有良好的水循環(huán)交替條件。水循環(huán)交替條件是其中最活躍的因素。,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第2節(jié) 碳酸鹽巖溶蝕作用機理巖溶作用機理復雜，包括

5、：地表、地下水溶蝕；地表水侵蝕；地下水機械潛蝕、沖蝕；地下洞穴高壓水氣沖爆。 其中以溶蝕作用為主、為始端。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第2節(jié) 碳酸鹽巖溶蝕作用機理一、碳酸鹽巖溶蝕過程：①CaCO3 水解 ? Ca2+ + CO32-② CO2 溶于水，即： H2O + CO2 ? H2CO3 ? H + + HCO3-③ 前兩步結合：CO32- + H + ?

6、HCO3- 由于CO32-減少，反應朝正方向發(fā)展，即：④ CaCO3 + H2O + CO2 ? Ca2+ + 2HCO3-,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第2節(jié) 碳酸鹽巖溶蝕作用機理二、系統(tǒng)中二氧化碳來源：問題： CaCO3 為難溶鹽，巖溶為何強烈發(fā)育？混合溶液、無機酸成分、侵蝕性CO2的存在。大氣中CO2含量較低，土壤中CO2含量較高，因土壤中微生物化學作用很強，有機物分解各種有

7、機酸并產生大量CO2，降雨、地表水經土壤進入巖體，將大氣和土壤中的CO2帶入。,侵蝕性二氧化碳：系統(tǒng)（ Ca2+ 、CO32- 、 HCO3- 、 CO2 、 H2CO3 ）平衡，化學反應不朝某方向進行， CO2加入將打破平衡，使CaCO3再溶解。超出系統(tǒng)平衡所需的那部分CO2稱之。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第2節(jié) 碳酸鹽巖溶蝕作用機理三、混合溶蝕效應及其他：1、混合溶蝕效應：不同化學成分（不同溫度）的溶液（

8、兩種以上飽和或非飽和溶液）混合，對CaCO3的溶蝕性有所增強。 有利于混合溶蝕作用的部位：垂直與水平徑流交匯處；各成分水匯合處（強徑流帶、裂隙交匯帶）；地下水排泄區(qū)；地下水與地表水混合處（河岸帶）。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第2節(jié) 碳酸鹽巖溶蝕作用機理2、離子效應：酸效應- 混合溶液中含各種有機酸，即H +加入促進CaCO3溶蝕量增加；鹽效應-加入不同化學成分的溶液，其中強電解質溶液與Ca2+和CO3

9、2-結合，使溶蝕增加；同離子效應-當與CaCO3成份相同的離子加入時，起到抑制溶蝕的作用， 溶液中Ca2+和CO32-增加，導致析出CaCO3 。,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第3節(jié) 巖溶發(fā)育影響因素地層巖性--化學成分、結構氣候條件--降水量、氣溫地形地貌--高差、侵蝕基準面地質結構--巖性組合、地質構造新構造運動--升、降、平,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第3節(jié) 巖溶發(fā)育影響因素一、巖

10、性—主控基本條件 ① 1、巖石化學成分—灰?guī)r越純，巖溶越發(fā)育。比溶蝕度Kv表溶蝕強度、比溶解度Kcv表溶蝕速度?！”热芪g度Kv＝試樣溶蝕量／標準試樣溶蝕量　比溶解度Kcv ＝試樣溶解速度／標準試樣溶解速度,按比溶蝕度Kv和比溶解度Kcv排序：灰?guī)r-云灰?guī)r-泥灰?guī)r-方解石-大理石-泥質灰-灰云-泥質灰云-白云-泥質白云,規(guī)律：①方解石含量高于白云石，巖溶發(fā)育；②酸不溶物含量高，巖溶不發(fā)育；③含黃鐵礦、石膏成分，有利于巖溶發(fā)育；④

11、含有機質、瀝青，不利于巖溶發(fā)育。圖示→,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第3節(jié) 巖溶發(fā)育影響因素2、巖石結構：問題：環(huán)境、巖性相同的巖石，其巖溶發(fā)育程度有很大差異？巖石的結構制約了巖溶發(fā)育強度。 按溶蝕性指標排序：泥晶-粒屑-亮晶（灰?guī)r類）； 泥晶-細晶-中晶-粗巨晶（白云巖類）。原因：巖石的孔隙度高，比溶蝕度、比溶解度值高，巖溶相應發(fā)育。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第3節(jié) 巖溶發(fā)育影響因素二

12、、氣候—主控基本條件②、③ 1、降水量：決定水量、水的性質（補給豐缺、化學成分），間接影響巖溶類型、發(fā)育規(guī)模、速度。水量-補給好、循環(huán)強烈，則巖溶發(fā)育；水質-進入系統(tǒng)的CO2及各種酸越多，巖溶越發(fā)育。2、氣溫：氣溫高、化學反應速度快，巖溶相應發(fā)育；溫度高，生物代謝快、產生CO2增多，巖溶發(fā)育速度增。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第3節(jié) 巖溶發(fā)育影響因素三、地形地貌--主控基本條件③。1、地形：高差大、滲徑

13、短、徑流強、交替條件好、巖溶發(fā)育強；2、地貌：區(qū)域侵蝕基準面和排泄基準面取決于地貌形態(tài)，控制地下水的運動趨勢和方向，進而控制巖溶發(fā)育程度。一般河谷兩岸發(fā)育最強，谷坡段較弱，分水嶺較強。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第3節(jié) 巖溶發(fā)育影響因素四、地質構造--主控基本條件③ 1、巖性組合： 按易溶程度排序：厚而純-可溶巖夾非可溶巖-互層-非可溶巖夾可溶巖。2、地質構造：斷裂—提供地下水運移通道，水循環(huán)條件好則巖溶

14、發(fā)育強烈；不同方向斷裂交匯，混合溶蝕作用加強。褶皺—軸部巖性破碎，巖溶發(fā)育；寬緩褶皺較緊閉型巖溶發(fā)育；其展布方向常控制巖溶的空間分布。,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第3節(jié) 巖溶發(fā)育影響因素五、新構造運動--主控基本條件③ ，主要考慮地殼升降及穩(wěn)定期。1、相對穩(wěn)定：有充分的條件循環(huán)交替、溶蝕，垂向、水平巖溶均發(fā)育，規(guī)模較大。穩(wěn)定期越長巖溶越發(fā)育。2、地殼上升：河谷深切，排泄條件好，垂直巖溶發(fā)育，側蝕弱。3、地殼

15、下降：循環(huán)弱、巖溶發(fā)育也弱。一般間歇性升降。升平、升平可形成多層水平溶洞，據以判斷地殼相對運動期次。,制約巖溶發(fā)育→類型、規(guī)模、速度、分布、發(fā)展趨勢。,,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第4節(jié) 巖溶地表塌陷研究巖溶地表塌陷—覆蓋型巖溶，當地基主要受力層范圍內有溶洞暗河、土洞等時，上部荷載或抽排地下水引起洞頂坍塌。巖溶地表塌陷現(xiàn)狀—全球廣泛分布巖溶塌陷是全球性地質災害，據統(tǒng)計，已有中國、美國、南非、法國、英國、德國

16、、俄羅斯、波蘭、捷克、南斯拉夫、比利時、土耳其、加拿大、意大利及以色列等17國發(fā)生過嚴重巖溶地面塌陷。,我國有24個省(市、自治區(qū))300多個市縣共發(fā)生過巖溶塌陷1400例以上，塌陷坑總數超過4萬個，其中以桂、黔、湘、贛、川、滇、鄂等省區(qū)最為嚴重。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第4節(jié) 巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷分布特征—人類活動強烈地區(qū)有包括武漢、深圳、唐山、杭州、桂林等在內的30多個大中城市、420個縣市處于塌陷高風

17、險區(qū)。巖溶塌陷主要誘發(fā)因素--人類活動在已有巖溶塌陷災害中，約70%為人類活動所誘發(fā)，過量開采地下水，是產生巖溶塌陷的主要原因，其它如攔蓄地表水、基礎工程、鐵路公路施工以及爆破作業(yè)等，也會誘發(fā)巖溶塌陷。,,抽汲巖溶水，武漢中南軋鋼廠，1977年始出現(xiàn)成群塌陷，成坑700~800個，最大23m，深10m；武漢陸家街，1988年，塌陷影響城市交通、水電、廠礦、居民，停課停產半個月；遼寧瓦房店抽巖溶水，塌陷4km2，成坑25個，達70

18、m，深10m，影響長大鐵路，路基破壞，軌道懸空，中斷行車8小時，恢復后限速5~10km/h；開采巖溶水，山東泰安1977年開始塌陷，對津浦鐵路產生影響，多次中斷行車；,貴州水城是該省工業(yè)中心，1967年始，建地下水開采井16口，抽水強度0.643m3/S，水位降深10.42ｍ，至1990年，出現(xiàn)塌坑900余個，20~30ｍ，深> 10ｍ；廣東凡口鉛鋅礦疏干巖溶水，1965~1981年間產生塌坑數千個，最大40m余，深30m余，

19、危及房屋6800m2，鐵路4000m余；恩口煤礦區(qū)疏干巖溶水，成5800個塌坑，毀9座水庫，萬畝農田；,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第4節(jié) 巖溶地表塌陷研究一、巖溶地表塌陷1、巖溶地表塌陷機理—地下水位變化形成動水壓力，在土層中產生潛蝕，下伏溶洞提供運移空間，潛蝕形成土洞，成拱隱伏于地下（或直接塌至地表），后期水動力條件變化引起塌陷。2、土洞形成條件—下伏基巖中垂直(開口）巖溶發(fā)育（運移）；上覆土層較松散有一定

20、厚度（成拱）；水動力條件變化大（動因）。,,,災害后果：地面工程設施嚴重受損；使脆弱的巖溶環(huán)境更加惡化，使土地資源遭受破壞。,形成機理： 潛蝕、真空吸蝕、壓強差、地下水氣沖爆。,研究內容 土洞產生條件與地表塌陷機理； 地表塌陷發(fā)生條件及地表塌陷分布規(guī)律。,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第4節(jié) 巖溶地表塌陷研究3、塌陷產生條件—覆蓋型巖溶區(qū)，下部巖溶發(fā)育、上部土洞已形成（二元結構），水動力條件變化大

21、（動因）。4、塌陷分布規(guī)律：巖溶發(fā)育程度覆蓋層性質及厚度水文地質條件,覆蓋型巖溶區(qū)，上覆土層厚度?。ǎ?0m：嚴重塌；＞30m：難塌）；巖溶發(fā)育強烈地帶（斷裂帶、硫化礦帶）；抽排地下水降落漏斗中心附近；地下水主要徑流方向；地下水排泄區(qū)（地下水位隨河水位變化）；地形低洼處。,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第4節(jié) 巖溶地表塌陷研究二、塌陷預測與防治：1、塌陷預測： ⑴內容： 塌陷地點、時間、強度、可

22、能的后果⑵方法：,方法據發(fā)生條件及分布特征確定可能的范圍、判定強度；據水動力條件及其變化預測發(fā)生時間（定性）；運用數學方法預測－模糊評判（定量）建立塌陷與水位降深的關系；,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第4節(jié) 巖溶地表塌陷研究1、塌陷預測：⑶ 步驟查明場地條件、巖溶發(fā)育規(guī)律；進行巖溶發(fā)育程度及地下水條件分區(qū)；據已有塌陷分布特征確定綜合預測指標；考慮影響因素及發(fā)展趨勢進行塌陷分區(qū)；編制分區(qū)預測圖。,基礎

23、工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第4節(jié) 巖溶地表塌陷研究2、塌陷防治：⑴預防ａ-找出致塌動因－水位動態(tài)（降雨、人工抽排）、動靜荷載（列車振動、建筑荷載）；ｂ-消除或合理控制－供排水方案設計（淺層停抽，改用深層水；禁止強抽強排，使水位緩慢變化，）、建筑物位置選擇。⑵治理－回填、強夯加固、跨越、深基礎,,,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第5節(jié) 巖溶地基穩(wěn)定性問題一、巖溶地基穩(wěn)定性問題1、地基承載力不足—

24、覆蓋型巖溶，蓋層松軟、強度低，荷載過大時引起剪切破壞。2、地基不均勻下沉—覆蓋型巖溶，下浮石芽、落水洞、漏斗，造成基巖面起伏，導致不均勻下沉。3、巖溶地表塌陷—覆蓋型巖溶，當地基主要受力層范圍內有溶洞暗河、土洞等時，上部荷載或抽排地下水引起洞頂坍塌。4、地基滑移—裸露型巖溶，當基礎靠近落水洞、漏斗、垂直巖溶時，基礎向臨空面滑移。,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第5節(jié) 巖溶地基穩(wěn)定性問題二、定性評價1、評價內容

25、巖溶發(fā)育及分布規(guī)律；個體巖溶形態(tài)（大小、形狀、頂板厚、巖性、充填情況、地下水條件）；上覆土層巖性及厚度，土洞發(fā)育情況；地表建筑荷載特點（荷載大小、加荷速率）；地質環(huán)境變化特點（水位變動、抽排強度）；其它（動荷、降雨強度等）。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第5節(jié) 巖溶場地穩(wěn)定性評價2、初評①下部基巖起伏，上覆軟土，考慮地基不均勻沉降；②基礎附近有落水洞，考慮向臨空面滑移；③ 洞徑>>基寬，頂板

26、厚壓縮層，無土洞，水位變化小，可不考慮下伏溶洞影響；⑤蓋層洞跨，頂板>洞跨，巖體完整，承載力強，可不考慮下伏洞體穩(wěn)定性； ⑥簡單建筑，當洞充填無水，微風化硬巖（或基寬>洞徑、頂厚>洞跨）時可不考慮洞的影響。,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第5節(jié) 巖溶地基穩(wěn)定性問題三、半定量評價前提—查清巖溶發(fā)育規(guī)律，將復雜的邊界條件加以簡化，借助力學方法計算。定性基礎上定量。1、裸露型：頂板坍塌堵塞法 ：

27、 坍落塊體堵滿洞穴后頂板穩(wěn)定，估算此時塌高 Z = H0 / ( K - 1 ) Z：塌高： H0：原始洞高： K：松脹系數當頂板厚大于Z時安全。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第5節(jié) 巖溶地基穩(wěn)定性問題塌落拱法： 頂板塌落后形成平衡拱，拱上巖體自重及外荷由平衡拱承載。 H = 0.5 * b + H0* tan ( 90°-φ

28、) / f H：拱高； b：洞跨； H0：：洞高； f 、φ：巖土堅固系數、內摩擦角拱高加上覆巖體厚是頂板安全厚度，且上覆巖體厚度應滿足承載外荷的巖體厚。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,第5節(jié) 巖溶地基穩(wěn)定性問題2、覆蓋型：考慮上部荷載與土洞共同作用。上覆土層厚極限狀態(tài)為：Hk= h + Zn+ D h：土洞高；Zn：壓縮層厚；D：基底埋深實際土層厚H與極限值Hk比較：

29、 H＞ Hk；穩(wěn)定； H＜ Hk，不穩(wěn)，又分兩種情況：已有土洞，外荷致塌；無洞，后期土洞形成并致塌。,,,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,思考題：1、巖溶發(fā)育為什么在空間分布很不均一？2、與巖溶相關的工程地質問題有哪些，各有何特殊性？3、巖溶發(fā)育的基本條件和影響因素是什么？4、試分析巖溶地表塌陷的成因、分布特征。5、土洞形成與巖溶發(fā)育、地表塌陷有何關系？6、巖溶區(qū)地基變形破壞的主要形式是什么，相應的巖溶類型

30、是什么？,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷是全球性地質災害，據統(tǒng)計，已有中國、美國、南非、法國、英國、德國、俄羅斯、波蘭、捷克、南斯拉夫、比利時、土耳其、加拿大、意大利及以色列等17國發(fā)生過嚴重巖溶地面塌陷。 我國是巖溶發(fā)育的國家之一。近年來，隨著城市化建設發(fā)展，各種資源開發(fā)不斷增強，由此引發(fā)的巖溶塌陷問題日益突出，已成為巖溶區(qū)主要地質災害問題。,據調查，全國有23個省(市、自治區(qū))的300多個市縣

31、共發(fā)生過巖溶塌陷1400例以上，塌陷坑總數超過4萬個，其中以南方的桂、黔、湘、贛、川、滇、鄂等省區(qū)最為發(fā)育。,研究現(xiàn)狀,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷分布特征—人類活動強烈地區(qū)有包括武漢、深圳、唐山、杭州、桂林等在內的30多個大中城市、420個縣市處于塌陷高風險區(qū)。巖溶塌陷主要誘發(fā)因素--人類活動在已有巖溶塌陷災害中，約70%為人類活動所誘發(fā)，過量開采地下水，是產生巖溶塌陷的主要原因，其它如攔

32、蓄地表水、基礎工程、鐵路公路施工以及爆破作業(yè)等，也會誘發(fā)巖溶塌陷。,,研究現(xiàn)狀,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷發(fā)育條件的勘測技術 巖溶塌陷發(fā)育的基礎條件是隱伏巖溶的存在，具有高度不均一性的隱伏巖溶發(fā)育帶的探測一直被認為是極具挑戰(zhàn)性的問題，發(fā)達國家由于儀器設備方面的優(yōu)勢，各種地球物理方法都曾運用到這一領域，目前使用較多的是地質雷達、高密度電法、淺層地震、以及聲波電磁波孔間透視、CT層析法等。,國外研

33、究現(xiàn)狀,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷發(fā)育的過程及機理研究 巖溶塌陷發(fā)育機理的揭示是有效防治的前提，由于巖溶塌陷發(fā)育過程的特殊性，使得模型試驗成為主要的研究手段。近年來，各國學者先后采用物理模型試驗或數值分析的方法，系統(tǒng)研究了非粘性土潛蝕塌陷的過程。,國外研究現(xiàn)狀,如：1970年日本學者Nogushi、1986年前蘇聯(lián)學者Β.Π.XΟΜEHKO、1984年美國學者RALPH J.HODEK、19

34、95年美國學者Thomas M.Tharp、俄羅斯學者Anikeev,A.V.(1999),國外一些學者還嘗試采用巖土工程離心機進行塌陷試驗，如：Borms和Bennermark（1967）、Marir（1984）專門研究了上覆軟土“突入”隧道造成地面下沉塌陷問題；Bertin（1978）針對佛羅里達州的土層情況，模擬了上覆砂層、粉砂層的塌陷問題；Howell和Jenkins（1984）模擬研究了英國巖鹽洞穴的上覆砂層塌陷；,St

35、erling和Ronayne（1984）試驗了洞穴上覆粘土層的沉陷，但沒有測量粘土的強度，也沒有把結果推廣到其它土層條件；在Sterling的基礎上，Craig（1990）用離心模型研究了粘土直接覆蓋洞穴或粘土－砂層－洞穴的條件，建立起無量綱的安全系數（VS）的極限值，塌陷與土層強度、土層厚度、其它上覆荷載以及洞穴開口直徑有關，,Maryland大學的Abdulla和Goodings（1996）運用離心機塌陷破壞機理和導致塌陷的臨界組

36、合條件，重點研究了上覆在洞穴上方的弱固結砂層的塌陷破壞與洞穴開口大小、洞穴自身強度、弱固結砂層強度厚度、上覆砂層的厚度、以及地表荷載的關系。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷基礎數據庫建設 國外一直比較重視巖溶塌陷災害基礎數據庫的建設工作，并提出了數據格式標準。隨著GIS技術的普及和發(fā)展，使數據庫建設提升到可視化階段，美國國家及一些州地調局開始直接向用戶提供基于GIS的地質災害數字圖件，并直接放在

37、互聯(lián)網上，供用戶卸載。英國國家地調局的A.H.Cooper建立了基于ArcView的巖溶地質災害數據庫。,國外研究現(xiàn)狀,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷危險性預測與風險評估 運用計算機技術，結合災害發(fā)生的危險性與社會經濟易損性，評估災害風險，已成為國外地質災害研究工作的重要內容。英國國家地調局的A.H.Cooper (2001)用ArcView對英國巖溶地質災害進行了評估。Yongli Gao (

38、2002)運用Arcview對美國明尼蘇達東南部巖溶塌陷的空間分布規(guī)律和潛在風險進行了系統(tǒng)分析。,國外研究現(xiàn)狀,美國的D.Raghu (1984)采用泊松方程來模擬新澤西州Warren縣在給定時間內、給定面積區(qū)域發(fā)生塌陷的概率。美國的Sam B.Upchurch (1987)提出了用于塌陷風險評估的數據評價方法。南非的Frederk Calitz (2001)開展了南非Lebowakgomo白云巖地區(qū)潛在地面塌陷風險的評估工作。,基礎工

39、程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷預測預警 國外開展得比較早，如美國學者Benson等早在1984─1987年就嘗試運用地質雷達進行潛在塌陷的監(jiān)測方法，并在北卡羅來那州Wilmington西南部的一條軍用鐵路進行了試驗，監(jiān)測周期為半年，取得了良好的效果。但由于操作復雜、連續(xù)性較差、無法對測線外的潛在塌陷進行監(jiān)測，所以難以在大范圍內推廣。,國外研究現(xiàn)狀,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研

40、究巖溶塌陷是我國六大類地質災害之一，近20年來，巖溶塌陷勘查、評價研究已取得了大量成果。我國巖溶塌陷的宏觀分布規(guī)律 目前已開展了“中國南方巖溶塌陷研究”、“長江流域巖溶塌陷研究”和“中國北方巖溶塌陷研究”等項目，以及 “鐵路沿線巖溶塌陷及防治”工作，系統(tǒng)地研究我國巖溶塌陷發(fā)育的現(xiàn)狀和宏觀分布規(guī)律，確定我國巖溶塌陷基本類型。,國內研究現(xiàn)狀,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷的機理研究 1993年，

41、巖溶研究所開展了巖溶塌陷物理模型試驗研究工作，建成了大型巖溶塌陷模型試驗室。該試驗可以定性模擬不同條件下巖溶塌陷發(fā)育的全過程。試驗室建成后，先后完成了武漢、唐山、湘潭、玉林、銅陵、桂林等六城市的巖溶塌陷試驗工作。,國內研究現(xiàn)狀,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷的勘查評價技術 包括地質雷達、淺層地震和電磁波、聲波透視(CT)等技術在內的綜合物探方法，在地礦部門組織實施的武漢、唐山、湘潭、玉林、桂林、深

42、圳等城市巖溶塌陷勘察中得到了很好的應用。,國內研究現(xiàn)狀,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷災害管理地理信息系統(tǒng)(GIS)技術已得到廣泛應用，巖溶研究所從1997年起，結合巖溶塌陷災害防治工作的特殊性，提出基于GIS技術的城市巖溶塌陷災害信息管理系統(tǒng)的基本框架，實現(xiàn)了巖溶塌陷資料的自動化、可視化管理。目前，已組織開發(fā)了廣西桂林市、玉林市、貴州六盤水市巖溶塌陷地理信息系統(tǒng)等市級塌陷管理系統(tǒng)。,國內研究現(xiàn)狀

43、,從1998年開始，開發(fā)中國巖溶塌陷地理信息系統(tǒng)，目前，該系統(tǒng)收錄了全國1400多個塌陷點的詳細記錄，和1:400萬中國可溶巖分布圖、中國土地利用現(xiàn)狀圖和中國行政區(qū)劃圖等系列圖件，這是我國目前收錄資料最完整的塌陷信息系統(tǒng)，在開展全國巖溶塌陷風險區(qū)劃中發(fā)揮了重要作用。,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究巖溶塌陷監(jiān)測預報1999年，巖溶研究所提出了通過對巖溶系統(tǒng)的水(氣)壓力實施連續(xù)監(jiān)測為主、地質雷達定期測量為輔

44、，開展巖溶塌陷監(jiān)測預報的基本思路和方法，2000年，在國土資源部地質災害預警工程項目的支持下，建立了我國第一個巖溶塌陷自動監(jiān)測預報試驗站，并于2002年投入試運行，為全面開展巖溶塌陷災害的預報研究提供了試驗研究基地。,國內研究現(xiàn)狀,基礎工程地質學第四章 巖溶工程地質研究,巖溶地表塌陷研究迫切需要解決的主要科學問題不同類型巖溶塌陷機理的深入揭示不同類型巖溶塌陷發(fā)育的臨界條件的定量測試技術城市巖溶塌陷高危險區(qū)監(jiān)測預報技術與方法不

45、同比例尺巖溶塌陷風險評估的指標體系和方法體系巖溶塌陷對巖溶區(qū)資源與環(huán)境影響的評價指標巖溶塌陷工程處理與效果檢驗技術,國內研究現(xiàn)狀,混合溶蝕效應圖解,,碳酸鹽巖,三角分類圖,,厚而純的碳酸鹽巖區(qū)巖溶水動力分帶,,Ⅰ-包氣帶；Ⅱ-水位季節(jié)變化帶；Ⅲ-受河水排泄影響的飽水帶；Ⅳ-深循環(huán)帶；圖中箭頭示地下水流向,地表塌陷過程示意圖,,圖示定性評價-覆蓋型,,圖示定性評價-塌落拱,,地表巖溶景觀,地表巖溶景觀,溶蝕地貌,溶蝕地貌,植被覆蓋的

46、溶槽。,溶蝕地貌,溶蝕地貌,充填的溶槽 正在掏挖的落水洞,地表巖溶,地下巖溶景觀,地下巖溶景觀,,巖溶發(fā)育主要受地層巖性和地質構造控制,,,順層（NE）發(fā)育的溶溝,NW向裂隙,,溶坑,巖溶發(fā)育規(guī)律,地面巖溶形態(tài),落水洞,溶洞,溶坑,溶蝕寬縫,溶槽,地面巖溶發(fā)育規(guī)律--,,全國可溶巖分布圖,,我國巖溶塌陷分布圖,全國巖溶塌陷危險性分區(qū)圖,,塌陷使房屋公路破壞,,

47、武漢洪山區(qū)塌陷（2000.4.06）,唐山市巖溶地面塌陷,1988年6月，訓練館大廳產生巖溶塌陷，兩根水泥柱陷入坑內，發(fā)展至建筑物垮塌。,貴陽市巖溶地面塌陷,貴州省博物館巖溶塌陷造成損失,武漢市巖溶地面塌陷,武漢市陸家街巖溶地面塌陷毀壞房屋。,廣東陽春塌陷（2003.8.4),建筑破壞,塌陷造成基礎破壞（廣西玉林蓮塘塌陷，1998.11.21）,建筑破壞,塌陷造成基礎破壞,建筑破壞,,桂林體育場塌陷 1996,建筑破壞,塌陷

48、危及房屋安全,建筑破壞,泰安巖溶地面塌陷,泰安車站內地面塌陷坑，可見深度5m，直徑8m。,道路破壞,貴昆鐵路巖溶地面塌陷,降雨入滲引起，導致貨車顛覆。,道路破壞,長大鐵路瓦房店巖溶地面塌陷,瓦房店三家子，因抽汲巖溶水加連降暴雨，產生塌坑25個，路基毀壞。,道路破壞,,貴昆線鐵路巖溶塌陷 1985,道路破壞,塌陷破壞高速公路,道路破壞,塌陷破壞公路,道路破壞,桂林市巖溶地面塌陷,1986年11月，榕城飯店旁發(fā)生塌陷，坑深3.5m，直

49、徑10m，阻斷公路。,道路破壞,鉆井過程中發(fā)生塌陷,桂林構件廠抽水塌陷 1993.5.2,,貴州六盤水塌陷 1992,環(huán)境破壞,廣西玉林巖溶地面塌陷,,巖溶地面塌陷破壞農田。,環(huán)境破壞,黃石-大冶礦區(qū)巖溶地面塌陷,礦區(qū)鐵路路基塌陷、鐵軌懸空。,環(huán)境破壞,黃石-大冶礦區(qū)巖溶地面塌陷,余華寺礦區(qū)皮帶送礦廊下沉，圍墻垮塌。,環(huán)境破壞,恩口礦區(qū)巖溶地面塌陷,恩口礦區(qū)巖溶地面塌陷毀壞農田和水渠。,環(huán)境破壞,水口礦區(qū)巖溶地面塌陷,水口

50、礦區(qū)巖溶地面塌陷破壞田地。,環(huán)境破壞,風景區(qū)巖溶地面塌陷,犀牛海巖溶地面塌陷。,,環(huán)境破壞,巖溶地面塌陷防治-跨,用扣軌梁跨越巖溶地面塌陷。,塌陷治理,巖溶地面塌陷防治-疏,平衡水氣壓力—用臥管和煙囪通氣的方法防治巖溶地面塌陷,塌陷治理,巖溶地面塌陷防治-引,用渡槽引渡地表水，防止地表水下滲引起巖溶地面塌陷,塌陷治理,巖溶地面塌陷防治-圍,用鋼筋混凝土墻圍河槽，防止河水進入地下。,塌陷治理,巖溶地面塌陷防治-灌,用灌漿堵塞巖溶裂隙，固結