不良地质-岩溶及土洞（工程地质课件）

重力地质作用不良地质作用之重力地质作用的定义与类型

重力地质作用的定义重力地质作用的四种类型

重力地质作用引起的三种灾害

重力地质作用的定义地表松散堆积物或基岩块体，在重力作用下，并在外因触发下，发生垂直下落或沿斜坡下移的过程。也称负荷地质作用、下坡运动或块体运动一种固体或半固体的物质运动，运动块体即是动力又是地质作用的对象，动力是自身的重力，同时强调块体本身的破坏。需要一些因素的触发，如降雨、风吹等。重力地质作用的四种类型

按照运动物质组成、坡度陡缓和运动快慢等情况，重力地质作用分为崩落、潜移、滑动和流动四种类型。①崩落作用：陡坡上的岩块脱离基岩，迅速向下坠落或沿山坡滚动，最终在坡脚下堆积的整个过程。两个相关概念：塌陷，倒石堆。重力地质作用的四种类型②潜移作用：斜坡上的碎屑物质或岩土体等在重力作用下顺坡向下作长期缓慢地蠕动的过程。移动体与下面不动体间不存在明显的滑动面，两者之间的移动量是渐变的，属粘滞性运动；运动速度极为缓慢，有的每年只有几毫米至几厘米，是一种不易觉察到的顺坡蠕动。

重力地质作用的四种类型③滑动作用：松散物体或坚硬岩体沿着一个或几个滑动面向下移动的过程。滑动作用可产生滑坡现象或滑动构造，滑动构造即滑动作用引起滑动面底部岩土层和滑动体本身发生的变形，有时形成波状或连续小褶曲（揉褶），同时伴有小错动。典型的滑动作用是滑坡，山区滑坡问题是重大的工程地质问题。重力地质作用的四种类型④流动作用：大量的岩石碎屑、泥土和水的混合物沿着斜坡或谷地作快速流动的过程按固体物质成分、数量及其运动特点，将流动作用分为粘流和紊流两种形式；按发生流动的固体物质特点，将流动作用泥流、石流、泥石流三种类型。最常见的为泥石流。重力地质作用引起的三种灾害

重力地质作用引起的斜坡地质灾害，可以概括为崩塌、滑坡和泥石流三种。

①崩塌：较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷）的地质现象。土崩、岩崩、山崩、落石、碎落、倒石堆主要特征为：下落快、发生突然、垂直位移大于水平位移。危岩体。

重力地质作用引起的三种灾害②滑坡：在某些因素影响下，斜坡上的岩土体在重力作用下沿一定的软弱面“整体”或局部保持岩土体结构而向下滑动的过程及其形成的地貌形态。特征：a滑体以水平位移为主，滑体上各部分的相对位置变化不大。b滑动体始终沿着一个或几个软弱面（带）滑动。c滑动过程可以瞬间完成，也可能很长的时间。重力地质作用引起的三种灾害③泥石流：山区沟谷中，由暴雨、冰雪融水等水源激发的、含有大量泥沙石块的特殊洪流。三个基本性质：a具有结构性，具有一定的抗剪强度，而挟沙水流的抗剪强度等于零或接近于零。b具有流动性，泥石流与沟床面之间没有截然的破裂面；c泥石流一般发生在山地沟谷区，具有较大的流动坡降。小结地表松散堆积物或基岩块体，在重力作用下，并在外因触发下，发生垂直下落或沿斜坡下移的过程。按照运动物质组成、坡度陡缓和运动快慢等情况，重力地质作用分为崩落、潜移、滑动和流动四种类型。重力地质作用引起的斜坡地质灾害，可以概括为崩塌、滑坡和泥石流三种。土洞的成因和发育规律土洞的成因和发育规律岩溶塌陷:是在有覆盖土的岩溶发育区，在特定的水文地质条件下，岩面以上的土体遭到流失迁移而形成土中的洞穴和洞内塌落堆积物以及引发地面变形破坏的总称。土洞是岩溶的一种特殊形态，不良地质现象，由于发育速度快、分布密，对工程的影响有时甚至大于岩洞。土洞的成因和发育规律土洞的成因和发育规律岩溶塌陷虽有突发性，但其前身的土洞，是在某些因素作用下，多数是长期发育而形成的。因而，对土洞的调查、勘探、治理和预报是岩溶塌陷区重要的岩土工程工作之一。覆盖型岩溶地区的岩溶塌陷是由覆盖层中的土洞发展而发生的，自然的因素是长期地和经常地通过影响地下水的水质、水量、水力来溶蚀可溶岩、潜蚀土层而孕育、发展土洞的；人为的因素则通过这些作用加速土洞的发展，加强塌陷的规模，加剧塌陷的危害。土洞的成因和发育规律岩溶塌陷的形成的基本条件为以下三方面：1．基岩的岩溶发育程度岩溶塌陷处下伏基岩的岩溶发育程度是强烈的，而岩溶发育程度弱的地段则塌陷少见。岩溶塌陷主要是与浅部岩溶发育程度密切相关。浅部岩溶是指基岩表面的溶芽和溶沟槽部分，和低基岩面以下约10m范围内的洞穴或溶隙发育段。可用钻探、物探等方法测量。基岩面的起伏程度，可用单位面积的溶沟槽数量、基岩面埋深的均方差来表征。土洞的成因和发育规律2．土层的性质土层是土洞形成和塌陷发生的物质基础。土层的成因类型、矿物成分、岩性、颗粒成分、结构构造、物理力学性质、水理性质、状态、厚度等，影响着土洞的形成和发展的快慢，土层的厚度，还控制或影响塌陷的形态与规模。3．地下水的活动特征地下水的活动是土洞的形成、发展，以致破坏的最活跃的因素。特别是水位在基岩上下波动的幅度和频度，对崩解和搬运土粒和流土的速度有重要作用。地下水的活动还改变土的含水量、塑性状态或因湿胀干缩而出现裂隙等。土洞的成因和发育规律3．岩溶塌陷（土洞）地表塌陷的处理(1)地表水形成的土洞它的形成和发展往往与人类活动有关，如排水不畅，水流集中下渗所致。应认真做好地面水截留、防渗、补渗，杜绝水流入建筑区。对已形成的土洞，可采用挖填配合梁板跨越处理。

土洞的成因和发育规律3．岩溶塌陷（土洞）地表塌陷的处理(2)地下水形成的土洞

1)浅埋土洞：洞体浅，其底部往往有松软土，当地下水位高时，其厚度可能较大。全部清除困难时，可在余土上抛石夯实，其上做反滤层。由于残留土的变形及地下水的活动，处理后常可再发生，故而其上还得做梁板，据广西地区经验，每边支承长度不小于1.0～1．5m。

土洞的成因和发育规律3．岩溶塌陷（土洞）地表塌陷的处理(2)地下水形成的土洞

2)深埋土洞：清除填土困难较大，广西地区的经验可采用钻孔灌砂(或压力灌注细石混凝土)·与梁板跨越联合处理。贵州有些工程，在岩面上用爆破桩头以堵塞土洞与岩溶的通道，其上回填砂或粘土。

岩溶不良地质作用之岩溶

岩溶的定义岩溶的形成条件岩溶的影响因素岩溶地貌岩溶的工程地质问题

岩溶的定义岩溶：岩溶作用及所产生的一切岩溶现象的总称

岩溶作用：地表水和地下水对地表及地下可溶性岩石进行的以化学溶解作用为主，机械侵蚀作用为辅的溶蚀作用、侵蚀-溶蚀作用以及与之相伴生的堆积作用总称。岩溶现象：岩溶作用地区所产生的特殊地质、地貌和水文特征。岩溶地貌、岩溶堆积物岩溶的定义岩溶的形成条件岩石必须具有可溶性和透水性；水必须具有溶蚀性及流动性。

①岩石的可溶性。岩性成分:易溶的卤素盐类及中等溶解度的硫酸盐类分布面积有限；难溶的碳酸盐岩类分布广，是岩溶研究的重点，当CaO／MgO比值增加时，溶解度也增加。岩石结构：粗晶及中晶结构的岩石，孔隙度大，易溶解，细晶结构的岩石，孔隙度小，不易溶解。岩溶的形成条件②岩石的透水性：主要决定于岩石孔隙度及裂隙度。大裂隙度，特别是大构造裂隙是水流透入可溶岩的主要通道。因此褶皱断裂构造发育的厚层石灰岩地区岩溶发育。岩溶的形成条件③水的溶蚀性：水的溶蚀性决定于水溶液成分。含有碳酸的水存在大量游离C02，溶蚀能力通过CO2的侵蚀性强烈进行。④水的流动性（打破反应平衡、机械侵蚀）：静止的水溶解能力有限，水在流动中变饱和溶液为不饱和溶液，使由于饱含CaCO3丧失溶蚀能力的水溶液重新获得溶蚀能力。岩溶发育的影响因素岩溶发育的影响因素有很多因素影响岩溶发育，如地层(地层的组合、厚度)、构造(地层产状、大地构造、地质构造等)、地理因素（气候、覆盖层、植被及地形）等。我国南方岩溶比北方发育，说明气候因素起着很大作用。降水量大，气温高，溶蚀量越大，岩溶愈发育；植被茂密的土壤中由生物化学作用产生的CO2及有机酸增加，也增强水的溶蚀能力。岩溶发育的影响因素(1)气候影响（温度、雨量和植被）

气候条件直接决定着一个地区地表水和地下水的补给量，而地表水、地下水流量和运动情况则关系着岩溶的发育发展速度；另外，雨量丰沛的地区植被发育，而植被多，则相应会产生较多的有机酸，这有利于侵蚀。总之，在气候湿润、多雨的地区，岩溶易发育，反之，则岩溶不易发育。岩溶发育的影响因素(2)地层的组合、厚度及产状的影响①地层组合的影响（控制可溶岩的范围而控制岩溶）由比较单一的各类碳酸盐岩层所组成的均匀状地层，岩溶成片分布，且发育良好；由碳酸盐岩层与非碳酸盐岩层相间组成的互层状地层，岩溶成带状分布；以非碳酸盐类为主，夹有碳酸盐类岩层的层状地层，岩溶只是零星分布。岩溶发育的影响因素(2)地层的组合、厚度及产状的影响②厚度的影响（控制纯度和结晶程度）岩溶发育的影响因素(2)地层的组合、厚度及产状的影响③产状的影响（控制可溶岩和地下水而控制发育程度和岩溶发育的影响因素（3）构造因素决定地下水循环运动特征，对岩溶的发育影响大。地质构造对岩溶发育影响的本质是地质构造对可溶岩导水性的影响。岩溶发育的影响因素（4）地下水垂直分带性的影响地下水运动的垂直分带性决定了岩溶发育的垂直分带性。岩溶地貌岩溶作用在地表和地下形成了一系列溶蚀现象，如：溶沟、溶槽、石芽、峰林，岩溶漏斗、落水洞、溶蚀洼地、干谷，溶洞和暗河等岩溶地貌岩溶的工程地质问题

岩溶地区选线，完全绕避不可能，宜按认真勘测、综合分析、全面比较、避重就轻的原则，从以下几个角度考虑选线方案：①在可溶性岩石分布区，路线应选择在难溶岩石分布区通过。②路线方向不宜与构造线方向平行，而应与之斜交或垂直通过，因为暗河多平行于构造线发育。岩溶的工程地质问题

③路线应尽量避开河流附近或较大断层破碎带，不可能时，亦宜垂直或斜交通过，以免由于岩溶发育或岩溶水丰富而威胁路基的稳定。④路线尽可能避开可溶岩与非可溶岩的接触带，这些地带往往岩溶发育强烈，甚至岩溶泉成群出露。岩溶的工程地质问题

⑤应尽量在土层覆盖较厚的地段通过，因为覆盖层能起到防止岩溶继续发展、增加溶洞顶板厚度和使上部荷载扩散的作用，但应注意覆盖土层内有无土洞的存在。⑥桥位宜选在难溶岩层分布区或无深、大、密溶洞地段。⑦隧道位置应避开漏斗、落水洞和大溶洞，并避免与暗河平行。岩溶的工程地质问题

处理岩溶的经验可大体概括为疏导、跨越、加固，堵塞与钻孔充气，恢复水位等。岩溶水宜疏不宜堵，一般可以用明沟，泄水洞等加以疏导。流量较大的溶洞或暗河易以桥涵等建筑物跨越。为防止溶洞塌陷和处理由于岩溶水引起的病害，常采用加固的方法。岩溶的工程地质问题

对基本停止发展的干涸溶洞，一般以堵塞为宜。钻孔充气是为克服真空吸蚀作用引起地面塌陷的一种措施，通过钻孔，消减封闭条件下所形成的真空腔的作用。恢复水位是从根本上消除因地下水位降低造成地面塌陷的一种措施。岩溶的工程地质问题案例

①岩溶洞穴处理(米汤山：04年)跨越以桥梁等建筑