巖溶地質(zhì)災(zāi)害全解課件

巖溶地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害科學(xué)與工程程輝

巖溶地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害科學(xué)與工程1巖溶的概述巖溶地表塌陷巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害巖溶災(zāi)害防治參考文獻(xiàn)12345巖溶的概述巖溶地表塌陷巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害巖溶災(zāi)害防治參考文獻(xiàn)12概述：巖溶即喀斯特（KARST），是水對(duì)可溶性巖石（碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等）進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機(jī)械作用為輔的地質(zhì)作用，以及由這些作用所產(chǎn)生的現(xiàn)象的總稱。由喀斯特作用所造成地貌，稱巖溶地貌（喀斯特地貌）。概述：巖溶即喀斯特（KARST），是水對(duì)可溶性巖石（碳酸鹽巖3地貌特征

大的地貌形態(tài)：峰叢；峰林；孤峰；溶蝕平原；干谷地表形態(tài)地下形態(tài)：溶洞、溶隙、暗河石林、石筍、峰林、孤峰溶溝、落水洞、漏斗地貌特征

大的地貌形態(tài)：峰叢；峰林；孤峰；溶蝕平原；干谷石林4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。巖溶形成基本條件：

具有可溶性的巖石；5巖溶地質(zhì)災(zāi)害巖溶地表塌陷巖溶隧道災(zāi)害巖溶地質(zhì)災(zāi)害巖溶地表塌陷6巖溶地表塌陷

巖溶地面塌陷是指覆蓋在溶蝕洞穴之上的松散土體，在外動(dòng)力或人為因素作用下產(chǎn)生的突發(fā)性地面變形破壞，其結(jié)果多形成圓錐形塌陷坑。巖溶地表塌陷

巖溶地面塌陷是指覆蓋在溶蝕洞穴之上的松散土體，71、巖溶地表塌陷機(jī)理—地下水位變化形成動(dòng)水壓力，在土層中產(chǎn)生潛蝕，下伏溶洞提供運(yùn)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(dòng)力條件變化引起塌陷。2、土洞形成條件—下伏基巖中垂直(開(kāi)口）巖溶發(fā)育（運(yùn)移）；上覆土層較松散有一定厚度（成拱）；水動(dòng)力條件變化大（動(dòng)因）。地表塌陷成因

1、巖溶地表塌陷機(jī)理—地下水位變化形成動(dòng)水壓力，在土層中產(chǎn)生8形態(tài)特征

巖溶塌陷的平面形態(tài)具有圓形、橢園形、長(zhǎng)條形及不規(guī)則形等，主要與下伏巖溶洞隙的開(kāi)口形狀及其上復(fù)巖、土體的性質(zhì)在乎面上分布的均一性有關(guān)。其剖面形態(tài)具有壇狀、井狀、漏斗狀、碟狀及不規(guī)則狀等，主要與塌層的性質(zhì)有關(guān)，粘性土層塌陷多呈壇狀或井狀，砂土層塌陷多具漏斗狀，松散土層塌陷常呈碟狀，基巖塌陷剖面常呈不規(guī)則的梯狀。形態(tài)特征

巖溶塌陷的平面形態(tài)具有圓形、橢園形、長(zhǎng)條形及不規(guī)則9塌陷機(jī)理地下水位升降致塌地表水下滲致塌動(dòng)荷載致塌巖溶塌陷的形成多數(shù)情況下是多重因素復(fù)合疊加作用的結(jié)果;塌陷機(jī)理地下水位升降致塌10防治措施(1)避讓。當(dāng)擬建工程所處地質(zhì)環(huán)境條件可能產(chǎn)生巖溶塌陷時(shí),建筑物布置時(shí)應(yīng)盡可能避開(kāi)巖溶塌陷易發(fā)區(qū)(段)。(2)合理布置地下水開(kāi)采工程,調(diào)控地下水位。對(duì)于需開(kāi)采地下水的地段,要解決供水與巖溶塌陷的矛盾,可在合理布井、分層取水、強(qiáng)化統(tǒng)一管理等方面尋找出路。對(duì)于已出現(xiàn)地下水超采的地段,地下水水位下降過(guò)快,自然補(bǔ)給不足以恢復(fù)地下水位時(shí),可采用人工回灌措施。(3)采取措施減少地表水的下滲。①應(yīng)注意雨季前疏通地表排水溝渠，降雨季節(jié)時(shí)刻提高警惕，加強(qiáng)防范意識(shí)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)躲避；②加強(qiáng)地下輸水管線的管理，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決；③做好地表和地下排水系統(tǒng)的防水工作，特別應(yīng)加強(qiáng)居民廚房下水道的防水。巖溶地表塌陷具有隱伏性、突發(fā)性的特點(diǎn)防治措施(1)避讓。當(dāng)擬建工程所處地質(zhì)環(huán)境條件可能產(chǎn)生巖溶11工程措施

當(dāng)區(qū)段內(nèi)已發(fā)生巖溶塌陷或是存在巖溶塌陷隱患時(shí),可采取消除或改變形成巖溶塌陷條件、影響因素的工程措施進(jìn)行防治,主要包括防滲封閉、結(jié)構(gòu)物跨越和地下加固處理等。(1)防滲封閉。包括地面回填、夯實(shí)、排水、水泥土封閉、隔水土工布封閉、氯丁橡膠板防水等方法。(2)結(jié)構(gòu)物跨越。從結(jié)構(gòu)形式來(lái)看,跨越可分為橋跨、梁跨、板跨、拱跨等。(3)地下加固處理。方法有壓漿、強(qiáng)夯、旋噴、錨桿、錨樁、換填碎石、樁基、鉆孔充氣等多種方法,可根據(jù)實(shí)際情況選擇使用。工程措施 當(dāng)區(qū)段內(nèi)已發(fā)生巖溶塌陷或是存在巖溶塌陷隱患時(shí),可采12施工期：(施工揭露的巖溶影響) (1)充填物(水、泥、沙)突涌 (2)隧道頂板塌陷長(zhǎng)期：(隱伏溶洞的影響) (1)引起隧道圍巖弱化

(2)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、開(kāi)裂甚至失穩(wěn)巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害施工期：(施工揭露的巖溶影響)巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害13巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害(1)溶洞的存在使地基承載力減小，增加了圍巖的不穩(wěn)定因素，降低了結(jié)構(gòu)的安全可靠度，溶洞頂板坍塌會(huì)造成盾構(gòu)的沉陷，帶來(lái)嚴(yán)重后果：(2)隧道頂部溶隙與地面漏斗、地表水系相連通，貫通坍塌可上延至地面，使地表產(chǎn)生較大沉降。(3)隧洞切穿巖溶有壓管流通道或暗河出現(xiàn)突水，涌水將洞內(nèi)堆積物攜出造成突泥、淹井等安全事故，造成人員傷亡。(4)地下洞體的存在使隧洞部分懸空，隧道底部溶洞充填物厚度大且松軟，暗河水流給隧道基底處理造成困難。(5)洞穴堆積物松軟易擁塌下沉，使洞穴周邊地層產(chǎn)生應(yīng)力量分布，應(yīng)力變化對(duì)隧道結(jié)構(gòu)受力不利。(6)富含可溶性物質(zhì)的巖溶水在隧道周邊流動(dòng)，可侵蝕隧道及支護(hù)結(jié)構(gòu)，影響隧道的使用壽命。巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害(1)溶洞的存在使地基承載力減小，增加了圍巖14巖溶突涌水巖溶突涌水已成為巖溶地區(qū)隧道施工中主要地質(zhì)災(zāi)害之一。巖溶隧道突水一直被認(rèn)為是世界性的難題，災(zāi)害一旦發(fā)生，輕則淹沒(méi)隧道、施工中斷，重則造成重大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，甚至有些工程被迫停建或改線。巖溶突涌水巖溶突涌水已成為巖溶地區(qū)隧道施工中主要地質(zhì)災(zāi)害之一15防治措施：預(yù)防為主風(fēng)險(xiǎn)控制手段：(模糊數(shù)學(xué)方法)(1)勘察初期評(píng)估(2)設(shè)計(jì)階段預(yù)評(píng)估(3)施工階段動(dòng)態(tài)評(píng)估防治措施：預(yù)防為主風(fēng)險(xiǎn)控制手段：16巖溶地質(zhì)災(zāi)害全解課件17研究熱點(diǎn)巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害超前預(yù)測(cè)預(yù)警模型研究巖溶地表塌陷機(jī)理與應(yīng)對(duì)措施研究巖溶山區(qū)石漠化問(wèn)題研究巖溶地下水污染問(wèn)題研究研究熱點(diǎn)巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害超前預(yù)測(cè)預(yù)警模型研究18參考文獻(xiàn):[1]王濱,李治廣,董昕,陳立.巖溶塌陷的致塌力學(xué)模型研究——以泰安市東羊婁巖溶塌陷為例[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2011,04:119-125.[2]鄧啟江,李星宇,呂瓊,李堅(jiān)峰.昆明市巖溶塌陷發(fā)育特征和防治措施[J].中國(guó)巖溶,2009,01:23-29.[3]張麗芬,曾夏生,姚運(yùn)生,廖武林.我國(guó)巖溶塌陷研究綜述[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2007,03:126-130.[4]林傳年,李利平,韓行瑞.復(fù)雜巖溶地區(qū)隧道涌水預(yù)測(cè)方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2008,32(7):1469-1476.[5]雷金山.廣州地鐵隱伏型巖溶地基穩(wěn)定性分析及充填處理技術(shù)研究[D].[出版地不詳]:中南大學(xué),2014.[6]趙文智,沈安江,潘文慶,等.碳酸鹽巖巖溶儲(chǔ)層類(lèi)型研究及對(duì)勘探的指導(dǎo)意義——以塔里木盆地巖溶儲(chǔ)層為例[J].巖石學(xué)報(bào),2013,32(9):3213-3222.[7]周宗青,李術(shù)才,李利平,等.巖溶隧道突涌水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的屬性識(shí)別模型及其工程應(yīng)用[J].巖土力學(xué),2013,32(3):818-826.[8]盧平.風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與施工控制技術(shù)研究[D].[出版地不詳]:成都理工大學(xué),2014.[9]熊平生,袁道先,謝世友.我國(guó)南方巖溶山區(qū)石漠化基本問(wèn)題研究進(jìn)展[J].中國(guó)巖溶,2010,32(4):355-362.[10]李術(shù)才,石少帥,李利平,等.三峽庫(kù)區(qū)典型巖溶隧道突涌水災(zāi)害防治與應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014,32(9):1887-1896.[11]許振浩,李術(shù)才,李利平,等.一種典型的巖溶隧道襯砌壓裂突水災(zāi)害成因與防治[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,32(7):1396-1404.[12]李利平,李術(shù)才,陳軍,等.基于巖溶突涌水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的隧道施工許可機(jī)制及其應(yīng)用研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,32(7):1345-1355.[13]羅炳佳,楊勝元,羅維,等.巖溶地下水有機(jī)污染特征分析——以貴陽(yáng)市某加油站為例[J].地球?qū)W報(bào),2014,32(2):255-261.[14]鄒勝章,李錄娟,盧海平,等.巖溶地下水系統(tǒng)防污性能評(píng)價(jià)方法[J].地球?qū)W報(bào),2014,32(2):262-268.[15]許振浩,李術(shù)才,李利平,等.基于層次分析法的巖溶隧道突水突泥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].巖土力學(xué),2011,32(6):1757-1766.[16]李利平,李術(shù)才,張慶松.巖溶地區(qū)隧道裂隙水突出力學(xué)機(jī)制研究[J].巖土力學(xué),2010,32(2):523-528.參考文獻(xiàn):[1]王濱,李治廣,董昕,陳立.巖溶塌陷的致塌力19

巖溶地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害科學(xué)與工程程輝

巖溶地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害科學(xué)與工程20巖溶的概述巖溶地表塌陷巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害巖溶災(zāi)害防治參考文獻(xiàn)12345巖溶的概述巖溶地表塌陷巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害巖溶災(zāi)害防治參考文獻(xiàn)121概述：巖溶即喀斯特（KARST），是水對(duì)可溶性巖石（碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等）進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機(jī)械作用為輔的地質(zhì)作用，以及由這些作用所產(chǎn)生的現(xiàn)象的總稱。由喀斯特作用所造成地貌，稱巖溶地貌（喀斯特地貌）。概述：巖溶即喀斯特（KARST），是水對(duì)可溶性巖石（碳酸鹽巖22地貌特征

大的地貌形態(tài)：峰叢；峰林；孤峰；溶蝕平原；干谷地表形態(tài)地下形態(tài)：溶洞、溶隙、暗河石林、石筍、峰林、孤峰溶溝、落水洞、漏斗地貌特征

大的地貌形態(tài)：峰叢；峰林；孤峰；溶蝕平原；干谷石林23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。巖溶形成基本條件：

具有可溶性的巖石；24巖溶地質(zhì)災(zāi)害巖溶地表塌陷巖溶隧道災(zāi)害巖溶地質(zhì)災(zāi)害巖溶地表塌陷25巖溶地表塌陷

巖溶地面塌陷是指覆蓋在溶蝕洞穴之上的松散土體，在外動(dòng)力或人為因素作用下產(chǎn)生的突發(fā)性地面變形破壞，其結(jié)果多形成圓錐形塌陷坑。巖溶地表塌陷

巖溶地面塌陷是指覆蓋在溶蝕洞穴之上的松散土體，261、巖溶地表塌陷機(jī)理—地下水位變化形成動(dòng)水壓力，在土層中產(chǎn)生潛蝕，下伏溶洞提供運(yùn)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(dòng)力條件變化引起塌陷。2、土洞形成條件—下伏基巖中垂直(開(kāi)口）巖溶發(fā)育（運(yùn)移）；上覆土層較松散有一定厚度（成拱）；水動(dòng)力條件變化大（動(dòng)因）。地表塌陷成因

1、巖溶地表塌陷機(jī)理—地下水位變化形成動(dòng)水壓力，在土層中產(chǎn)生27形態(tài)特征

巖溶塌陷的平面形態(tài)具有圓形、橢園形、長(zhǎng)條形及不規(guī)則形等，主要與下伏巖溶洞隙的開(kāi)口形狀及其上復(fù)巖、土體的性質(zhì)在乎面上分布的均一性有關(guān)。其剖面形態(tài)具有壇狀、井狀、漏斗狀、碟狀及不規(guī)則狀等，主要與塌層的性質(zhì)有關(guān)，粘性土層塌陷多呈壇狀或井狀，砂土層塌陷多具漏斗狀，松散土層塌陷常呈碟狀，基巖塌陷剖面常呈不規(guī)則的梯狀。形態(tài)特征

巖溶塌陷的平面形態(tài)具有圓形、橢園形、長(zhǎng)條形及不規(guī)則28塌陷機(jī)理地下水位升降致塌地表水下滲致塌動(dòng)荷載致塌巖溶塌陷的形成多數(shù)情況下是多重因素復(fù)合疊加作用的結(jié)果;塌陷機(jī)理地下水位升降致塌29防治措施(1)避讓。當(dāng)擬建工程所處地質(zhì)環(huán)境條件可能產(chǎn)生巖溶塌陷時(shí),建筑物布置時(shí)應(yīng)盡可能避開(kāi)巖溶塌陷易發(fā)區(qū)(段)。(2)合理布置地下水開(kāi)采工程,調(diào)控地下水位。對(duì)于需開(kāi)采地下水的地段,要解決供水與巖溶塌陷的矛盾,可在合理布井、分層取水、強(qiáng)化統(tǒng)一管理等方面尋找出路。對(duì)于已出現(xiàn)地下水超采的地段,地下水水位下降過(guò)快,自然補(bǔ)給不足以恢復(fù)地下水位時(shí),可采用人工回灌措施。(3)采取措施減少地表水的下滲。①應(yīng)注意雨季前疏通地表排水溝渠，降雨季節(jié)時(shí)刻提高警惕，加強(qiáng)防范意識(shí)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)躲避；②加強(qiáng)地下輸水管線的管理，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決；③做好地表和地下排水系統(tǒng)的防水工作，特別應(yīng)加強(qiáng)居民廚房下水道的防水。巖溶地表塌陷具有隱伏性、突發(fā)性的特點(diǎn)防治措施(1)避讓。當(dāng)擬建工程所處地質(zhì)環(huán)境條件可能產(chǎn)生巖溶30工程措施

當(dāng)區(qū)段內(nèi)已發(fā)生巖溶塌陷或是存在巖溶塌陷隱患時(shí),可采取消除或改變形成巖溶塌陷條件、影響因素的工程措施進(jìn)行防治,主要包括防滲封閉、結(jié)構(gòu)物跨越和地下加固處理等。(1)防滲封閉。包括地面回填、夯實(shí)、排水、水泥土封閉、隔水土工布封閉、氯丁橡膠板防水等方法。(2)結(jié)構(gòu)物跨越。從結(jié)構(gòu)形式來(lái)看,跨越可分為橋跨、梁跨、板跨、拱跨等。(3)地下加固處理。方法有壓漿、強(qiáng)夯、旋噴、錨桿、錨樁、換填碎石、樁基、鉆孔充氣等多種方法,可根據(jù)實(shí)際情況選擇使用。工程措施 當(dāng)區(qū)段內(nèi)已發(fā)生巖溶塌陷或是存在巖溶塌陷隱患時(shí),可采31施工期：(施工揭露的巖溶影響) (1)充填物(水、泥、沙)突涌 (2)隧道頂板塌陷長(zhǎng)期：(隱伏溶洞的影響) (1)引起隧道圍巖弱化

(2)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、開(kāi)裂甚至失穩(wěn)巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害施工期：(施工揭露的巖溶影響)巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害32巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害(1)溶洞的存在使地基承載力減小，增加了圍巖的不穩(wěn)定因素，降低了結(jié)構(gòu)的安全可靠度，溶洞頂板坍塌會(huì)造成盾構(gòu)的沉陷，帶來(lái)嚴(yán)重后果：(2)隧道頂部溶隙與地面漏斗、地表水系相連通，貫通坍塌可上延至地面，使地表產(chǎn)生較大沉降。(3)隧洞切穿巖溶有壓管流通道或暗河出現(xiàn)突水，涌水將洞內(nèi)堆積物攜出造成突泥、淹井等安全事故，造成人員傷亡。(4)地下洞體的存在使隧洞部分懸空，隧道底部溶洞充填物厚度大且松軟，暗河水流給隧道基底處理造成困難。(5)洞穴堆積物松軟易擁塌下沉，使洞穴周邊地層產(chǎn)生應(yīng)力量分布，應(yīng)力變化對(duì)隧道結(jié)構(gòu)受力不利。(6)富含可溶性物質(zhì)的巖溶水在隧道周邊流動(dòng)，可侵蝕隧道及支護(hù)結(jié)構(gòu)，影響隧道的使用壽命。巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害(1)溶洞的存在使地基承載力減小，增加了圍巖33巖溶突涌水巖溶突涌水已成為巖溶地區(qū)隧道施工中主要地質(zhì)災(zāi)害之一。巖溶隧道突水一直被認(rèn)為是世界性的難題，災(zāi)害一旦發(fā)生，輕則淹沒(méi)隧道、施工中斷，重則造成重大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，甚至有些工程被迫停建或改線。巖溶突涌水巖溶突涌水已成為巖溶地區(qū)隧道施工中主要地質(zhì)災(zāi)害之一34防治措施：預(yù)防為主風(fēng)險(xiǎn)控制手段：(模糊數(shù)學(xué)方法)(1)勘察初期評(píng)估(2)設(shè)計(jì)階段預(yù)評(píng)估(3)施工階段動(dòng)態(tài)評(píng)估防治措施：預(yù)防為主風(fēng)險(xiǎn)控制手段：35巖溶地質(zhì)災(zāi)害全解課件36研究熱點(diǎn)巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害超前預(yù)測(cè)預(yù)警模型研究巖溶地表塌陷機(jī)理與應(yīng)對(duì)措施研究巖溶山區(qū)石漠化問(wèn)題研究巖溶地下水污染問(wèn)題研究研究熱點(diǎn)巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害超前預(yù)測(cè)預(yù)警模型研究37參考文獻(xiàn):[1]王濱,李治廣,董昕,陳立.巖溶塌陷的致塌力學(xué)模型研究——以泰安市東羊婁巖溶塌陷為例[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2011,04:119-125.[2]鄧啟江,李星宇,呂瓊,李堅(jiān)峰.昆明市巖溶塌陷發(fā)育特征和防治措施[J].中國(guó)巖溶,2009,01:23-29.[3]張麗芬,曾夏生,姚運(yùn)生,廖武林.我國(guó)巖溶塌陷研究綜述[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2007,03:126-130.[4]林傳年,李利平,韓行瑞.復(fù)雜巖溶地區(qū)隧道涌水預(yù)測(cè)方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2008,32(7):1469-1476.[5]雷金山.廣州地鐵隱伏型巖溶地基穩(wěn)定性分析及充填處理技術(shù)研究[D].[出版地不詳]:中南大學(xué),2014.[6]趙文智,沈安江,潘文慶,等.碳酸鹽巖巖溶儲(chǔ)層類(lèi)型研究及對(duì)勘探的指導(dǎo)意義——以塔里木盆地巖溶儲(chǔ)層為例[J].巖石學(xué)報(bào),2013,32(9):3213-3222.[7]周宗青,李術(shù)才,李利平,等.巖溶隧道突涌水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的屬性識(shí)別模型及其工程應(yīng)用[J].巖土力學(xué),2013,32(3):818-826.[