工程地质学PPT课件（共10单元）第7章 5-6节 岩溶地面沉降地面塌陷.pptxVIP

第7章 不良地质作用及防治本章知识点【知识点】地震的震级、烈度、近震、远震及地震波的传播等基本概念；断裂活动和地震的关系，活动断裂的分类和识别及对工程的影响；滑坡、崩塌、岩溶、土洞、塌陷、泥石流，采空区、地面沉降等不良地质现象的成因、发育过程和规律及其对工程的影响。【重点】断裂活动与地震的关系；滑坡、崩塌及泥石流灾害的形成条件及防治对策；岩溶地区的主要地质问题。【难点】 地震诱发地质灾害特征；采空区地表变形的影响因素。【导读问题】哪些地质作用不是“良民”？地质灾害大家庭里哪位是“温柔的杀手”，让你感受不到的灾害？7.5　岩溶与土洞岩溶（Karst）：可溶性岩石以被水溶解为主的化学溶蚀作用，并伴随以机械作用而形成沟槽、裂隙、洞穴，以及由于洞顶塌落而使地表产生陷穴等一系列现象和作用的总称。土洞：岩溶地层上覆盖的土层被地表水冲蚀或地下水潜蚀所形成的洞穴。进一步发育形成地表塌陷。7.5.1　岩溶岩溶作用的概念凡是水对可溶性岩石以化学过程（溶解和沉淀）为主，机械作用（流水侵蚀与沉积，以及重力崩塌和堆积等）为辅的破坏和改造作用（不仅发生在地表，更多的是在地下）。岩溶作用的化学过程 CaCO3 + CO2+H2O 2HCO3-+Ca2+ 以上反应为可逆过程，当大气中的CO2向水中浸入时，一部分与水结合为碳酸溶解固体CaCO3，另一部分保持气体状态。当水中气态的CO2减少或空气中CO2含量降低，该反应式往左发展以补充CO2 ，则发生CaCO3的重新沉淀。7.5.1　岩溶1 岩溶发育的基本条件1）岩石的可溶性(成分、结构和构造)岩石的成分对溶蚀率的影响，可溶性岩石有三类：碳酸盐类岩石如石灰岩、白云岩和泥灰岩等；硫酸盐类岩石如石膏、硬石膏和芒硝等；卤素岩类岩石如岩盐和钾盐等。 白云岩 白云质灰岩 灰岩矿物 白云石 白云石+方解石 方解石Ca/Mg 1.2~2.2 2.2~10.010.0相对溶解度 0.35~0.82 0.8~0.99≈1 岩溶化程度 小 中 大岩石的可溶性是发生岩溶作用的必要条件。7.5.1　岩溶1）岩石的可溶性(成分、结构和构造)岩石的结构 结晶颗粒大小：晶粒愈小，溶解度愈大；隐晶质和细晶质的岩石溶解度较粗晶质高；结构类型：不等粒比等粒结构溶解度更大。 鲕状结构溶解速度较大7.5.1　岩溶2）岩石的透水性使水与可溶岩石广泛接触；使岩溶不仅限于岩石表面，还能向深部发展。礁灰岩岩石透水性：空隙度高低；裂隙发育（更为重要） 裂隙密集带（通常是断层带）岩溶异常发育。可溶性岩石的空隙度一般很小，但介壳灰岩、礁灰岩等空隙度高，灰质白云岩和白云质灰岩中，其空隙度也要高一些。介壳灰岩7.5.1　岩溶3）水的溶蚀能力水流中的游离性CO2 ,一部分→H2CO3→ Ca(HCO3)2 , Ca(HCO3)2 →CO2 (重新分解)，实际仅起平衡作用；另一部分则溶蚀CaCO3，使碳酸盐岩中形成空洞称侵蚀性CO2。水的溶蚀能力与侵蚀性CO2的含量呈正比CO2含于空气中，也生成于土壤上层强烈的生物化学作用。随深度增加，侵蚀性CO2含量逐渐减少，水的溶蚀能力逐渐下降。P CO2=0.0003atm时水中的CO2含量及CaCO3溶解度表T（℃） CO2含量（%）CaCO3溶解度（mg/l）01.181100.7070200.5260300.3949水中CO2的含量受气压与温度的影响。7.5.1　岩溶4）水的流动性滞流的水，由于不能及时补给CO2，其溶解力是有限的，很容易被CaCO3所饱和。流动的水，由于水温、水量及气压条件的不断改变，可保持水的溶解性能，特别是不同CO2浓度地下水混合，会大大提高水的溶解力。取决于降水量、水位差和透水条件。降水量和地下暗河上下游的水位差越大，水流动就越快。地下水的流动形式有隙流、管流、脉流和网流。7.5.1　岩溶2 岩溶地貌形态及发育规律1)地貌形态正 地 形： 峰丛、峰林、孤峰、残丘、喀斯特 (突出地表) 丘陵和石芽 所 在 位 置地表 负 地 形： 落水洞、漏斗、竖井、干谷、盲谷、 （凹陷于地表）喀斯特洼地、坡立谷、喀斯特平原、 喀斯特峡谷、溶沟和溶隙地下-溶洞（石钟乳、石笋、石幔、石柱等）石芽地7.5.1　岩溶埋藏石芽热带土壤空气CO2含量高，地下水有较多的碳酸，可溶蚀土层下的石灰岩形成石芽和溶沟，但因在地下未受雨水冲刷，故石芽外形圆滑，溶沟深度不大（如图）。7.5.1　岩溶溶蚀洼地这是一种面积较大的椭圆形封闭洼地，四周多被低山丘陵、峰林等围绕。底部堆积着2-3m厚的红土层（较平坦），上面常有耕地和村