桂南陇瑞洼地浅层岩溶自然电场特征剖析

岩溶洼地地下水渗透流在一定的渗透压力作用下,通过洼地土层过滤后沿碳酸盐岩溶蚀裂隙网络或孔隙下渗补给岩溶管道或地下河等深层岩溶水,便会产生离子导电岩土层的自然极化现象和自然电场,这种自然电场的研究方法可用于洼地浅层岩溶水的探测。研究结果表明,陇瑞洼地浅层岩溶发育带产生的自然电场实测值的平面等值线在洼地中心部位上出现了场幅值-60～-80 mV、带宽约40 m的带状异常,异常带由北至南呈似“S”状分布;自然电位梯度实测值的平面等值线在岩溶发育带顶部在地面投影中心线附近出现由负值向正值过度的“零值”异常带,“零值”异常带平面分布位置的变化指示了洼地浅层岩溶发育的平面差异与变化。以第18测线为例,陇瑞洼地浅层岩溶自然电位在剖面上分布满足位函数分布特征,即自然电位在浅层岩溶带顶部（615/18测点附近）取得极小值,在极小值的两侧由于逐渐远离岩溶发育带自然电位幅值逐渐减弱,直至趋近于零;自然电场梯度在浅层岩溶带顶部（615/18测点）附近出现由负值向正值过度的“零点”异常,呈似中心对称曲线。水文地质监测钻孔在不同深度揭露了浅层溶洞、溶隙和断层破碎带,从而验证了自然电场法探测岩溶洼地浅层岩溶水资源的有效性。      

广州夏茅村岩溶地面塌陷成因机理与塌陷过程分析

研究区内已发岩溶地面塌陷灾害严重,地质环境条件极其复杂,第四系覆盖土层厚度大,底部粉质黏土层土洞发育、隐伏基岩为壶天群灰岩,溶洞及断层破碎带发育,单个溶洞、土洞规模较大,溶洞与溶洞、土洞与溶洞之间连通性能较好。岩溶地面塌陷是以覆盖层粉质黏土层或砂类土层的扰动和土洞的形成为起点的,根据勘查区上覆盖层二元结构的特征,区内地面塌陷及土洞的发育过程可分为"下黏上砂"二元结构塌陷模式和"下黏上砂、软土"多元结构塌陷模式,塌陷区的岩溶塌陷致塌机制主要为机械贯穿作用,塌陷发育大约经历了四个阶段,建议今后不宜在勘查区及其周边一定范围进行地下工程建设活动及抽、排岩溶地下水行为,避免地下水动力条件发生改变,再次发生岩溶地面塌陷。     

自然电场法与高密度电法联作在西江中下游岩溶区找水中的应用

基于溶洼区浅层岩溶地下水的渗流特性,研究富水岩溶地质结构在地下水渗流作用下引起的自然极化及由此形成的自然电场的分布特征,通过自然电场法与高密度电法联作,利用科研和中国地质调查局地质调查项目中探采结合井位的综合物探结果,探讨以自然电场法为主导、辅以高密度电法等综合物探方法,在西江中下游岩溶石山地区不同水文地质环境中寻找岩溶地下水的成功应用效果与失败的经验教训。研究结果表明,感应类电法（如瞬变电磁法、音频大地电磁测深法、地面核磁共振法、激发极化法、声频大地电场法、甚低频电磁法等）受电网、通信网络等人为电磁场干扰较严重;高密度电法抗人为电磁场干扰的能力较强,信噪比较高,但勘探深度相对较浅,且易受炭泥质灰岩、岩溶矿产等良导电岩矿体的干扰。自然电场法利用岩溶地下水运移引起的富水岩溶地质结构自然极化特征,自然电场异常与动态地下水的补给与运移状态关系较密切,自然电场法与基于探测目的体导电特性的高密度电法联作寻找溶洼区浅层地下水可起到方法互补、相互印证、提高探测分辨率与精度的作用。      

峰林平原区岩溶塌陷特征与抽水诱发塌陷的预防——以广西来宾小平阳地区为例

广西来宾小平阳地区为一典型的亚热带峰林平原地貌区,其间粘性土、砂性土厚０～１０ｍ,岩溶发育。截至目前为止,区内因自然和人为因素而引起的塌陷有１９处,共５１个塌坑。除马槽山基岩自然塌陷为巨型塌陷外,其余均为土层塌陷且规模均较小,塌陷群的影响面积都不足１ｋｍ２。岩溶塌陷的平面形态一般受基岩开口溶洞（隙）形态的控制;剖面形态除受开口洞隙形态控制外,还受土层厚度及其岩性的影响。塌陷的时空分布特征与自然地质环境、水文气象和人为因素的影响及其变化有关。对于抽水诱发塌陷的预防,可通过井孔的合理布局和控制抽水降深等手段来实施      

水中自然电场法探测病态水库岩溶渗漏通道———以金鸡河水库一级水电站为例

在岩溶区修建的水库或矿山尾矿库等建筑物,常因库区岩溶地质条件复杂而出现库水或污水渗漏等问题,岩溶渗漏通道勘察中常用的物探方法多布置在库区的大坝、坝肩等库岸陆地一带,未能对库内的库底岩溶塌陷等岩溶渗漏通道直接进行探测与评价,致使探测与治理效果往往不佳。本文以桂北金鸡河水库一级水电站放水涵管旁岩溶渗漏通道探测为例,研究水上自然电场法探测水库岩溶渗漏通道的原理、现场工作方法及探测效果。研究区出露地层主要由泥盆系榴江组（D3l）石灰岩夹白云岩、白云质灰岩,泥盆系东岗岭阶（D2d）白云岩、石灰岩、泥质灰岩组成,隐伏岩溶中等发育。区内一级水电站放水管入水口放水可引起强烈水上自然电位负心区域场,经采用圆周平均法划分水上自然电位区域场与剩余局部异常计算,分离出6个被强烈区域场淹盖了的次级似等轴状或似椭圆状负心水上自然电位剩余局部异常。经潜水员潜水入库内查看,这6个负心剩余局部异常区在库底均有岩溶塌陷或岩溶开口或库底渗漏天窗一一对应,其中,16线46-48号测点附近出现的似等轴状负心剩余局部异常对应的库底岩溶塌陷规模最大,塌陷坑直径约1.8 m,塌陷坑深约2.5 m,其余异常区对应的库底渗漏天窗或岩溶开口规模次之。经库内外水的简易连通实验及工程地质钻探,物探异常查证效果好。水上自然电场法可用于岩溶病态库区水上应急、快速圈定浅层岩溶渗漏通道范围等岩溶地质问题调查。      

覆盖型岩溶地面塌陷综合地质预测与危险性评估

为了给覆盖型岩溶地面塌陷防治提供依据,以岩溶地面塌陷的沙漏型、土洞型和泥流型等三个塌陷机理为基础,根据岩溶地质结构,结合岩溶发育程度和触发因素,提出了覆盖型岩溶地面塌陷综合地质预测和危险性评估方法。根据塌陷变形中土颗粒行为特征,将可溶岩上覆盖层土体区分为砂性土、粘性土和软弱土三种基本类型。依据三类土层在剖面上的组合关系,划分出三大类九个亚类岩溶地质结构。首先,依据岩溶地质结构的平面分布特征,结合岩溶发育程度和研究区可能存在的触发因素,对岩溶地面塌陷进行综合地质预测,即区分为高、中、低三个易发区;然后结合塌陷灾害对周围环境的可能影响程度,进行地面塌陷危险性评估,即划分为高、中、低三个危险区。覆盖型岩溶地面塌陷综合地质预测与危险性评估方法的地质理论依据充分,具有较好的实用性和可操作性。     

基于BOTDR技术的深埋岩溶土洞监测分析

岩溶洞穴发育成地表塌陷影响因素复杂。为了获得岩溶土洞监测标识区域的应力特征,在太沙基松动土压力理论基础上,对岩溶土洞发育历程中松动区竖向土压力进行了分析。松动区的空间位置由洞穴特征及其上方岩土介质的物理、力学性质决定;平面应变和非平面应变条件下,松动区竖向土压力的分布特征差异明显。根据岩溶土洞上方松动区竖向土压力的分布特征,结合BOTDR技术优点,提出应用BOTDR技术监测岩溶土洞的发育,针对光纤监测系统设计中光纤布线型式进行了分析。岩溶土洞应力场变化特征的定量研究对光纤传感技术应用于岩溶土洞监测设计提供理论依据和指导。      

线性工程路基岩溶土洞(塌陷)监测技术与方法综述

土洞(塌陷)的监测预警问题一直是国际上极具挑战性的课题。近年来,随着新技术的发展,特别是光电传感技术的应用,岩溶土洞(塌陷)预警监测已取得可喜的进展。本文通过对地质雷达监测法、剖面沉降监测法、In Sar 监测法、时域反射( TDR)同轴电缆监测法、基于岩溶管道裂隙水(气)压力监测的触发因素监测法、BO TDR及OTDR光纤传感监测法等适合于线性工程岩溶土洞(塌陷)的监测预报方法进行了系统分析比较,结果发现: 单一方法在岩溶土洞(塌陷)的监测预警中都有其局限性; 分布式TDR及BOTDR技术可有效确定岩溶塌陷的空间位置,但在埋设方面需进一步的研究;岩溶土洞(塌陷)的监测预警是一个系统工程,应考虑多种方法的综合运用。      

湖北武汉白沙洲隐伏岩溶区地质结构与岩溶塌陷分类

武汉市可溶岩大多隐伏于第四系土层及白垩—古近系红层下部,可溶岩分布地区地质结构与岩溶地面塌陷关系密切,已发生的岩溶地面塌陷中上黏下砂地质结构占绝大部分。以白沙洲岩溶条带长江两岸为研究区,根据盖层黏性土、砂性土、软弱土、非可溶岩（红层）的上下叠置关系及地面塌陷特征,将可溶岩分布区地质结构划分为3类、5型;岩溶塌陷的实质是土体塌陷,在岩溶区地质结构研究的基础上,根据土体物理力学特征差异,受力后塌陷过程中土颗粒的运移方式,即黏土块体塌落、砂颗粒漏失、软弱土流失,系统将研究区岩溶塌陷机理分为土洞型、沙漏型、泥流型3类,同时也存在多种类型复合型岩溶塌陷。     

岩溶土洞演化及其数值模拟分析

土洞是覆盖型岩溶区一种隐伏的不良地质现象。土洞在水的作用下发育演化最终形成塌陷,可通过地下水位的变化来研究土洞发育和塌陷的形成。同时土洞的演化会造成覆盖土体不均匀位移和应力重分布,可通过覆盖土体位移和应力变化来进行研究土洞演化过程。采用FLAC3D三维有限差分程序,分析覆盖层垂向位移场表明:最大垂向位移出现在土洞顶部,使拱顶出现拉张破坏,并可根据洞顶土层位移的数值模拟结果,划分“等沉面”确定土洞扰动的土层深度。分析覆盖层剪切应力场表明:在土洞拱趾部位出现剪应力集中,会造成拱趾的剪切破坏,并可根据洞顶“剪应力低值区”,判断覆盖层中土拱效应的存在。分析覆盖层塑性区表明:较为坚硬的黏土层中,土洞以拱顶塌落和拉张破坏为主,最终可以形成坑壁较为陡直的桶状或坛状塌坑。土层较为松散时,以拱趾的剪切破坏为主,最终可以形成锥碟形塌陷坑。利用“剪应力低值区”,“等沉面”和“塑性区”可综合判断土洞的稳定性以及覆盖层所能形成的极限土洞大小。岩溶土洞演化规律及数值模拟研究对岩溶塌陷（土洞）早期监测和评价有着重要的理论及工程意义。      

高密度电法与微动技术组合在岩溶塌陷分区中的应用分析——以广西来宾吉利塌陷为例

为了验证物探技术在岩溶塌陷调查中的应用效果,本文于广西来宾市吉利村开展了高密度电法和微动技术野外探测研究。结果表明:高密度对称四极电测深能直观地反映第四系覆盖层的厚度和低阻异常的深度,微动技术能定性地判定地下暗河和岩溶破碎带在地表的平面投影,将两种方法相结合能更加准确地圈出塌陷,以及引起塌陷的溶洞、地下河、断层破碎带及软土分布范围。地下暗河或岩溶破碎带在高密度联合剖面法上反映为低阻正交点异常,极距为45 m时正交点附近电阻率值约为250 Ω?m;在微动H/V比值谱上反映为H/V极大值异常,极大值特征频率在2~6 Hz之间。依据2测线上的高密度电法和微动异常显示,圈出了两个易塌陷区,经对其中的一异常进行钻探验证,异常区覆盖层下42 m 厚的灰岩地层中钻遇溶洞8个,其中最大的高达5.7 m。      

Application of seismic velocity tomography in investigation of karst collapse hazards,Guangzhou, China

This paper describes seismic velocity tomography applied to the investigation and assessment of karst collapse hazards to facilitate accurate characterization of geological conditions of karst sinkhole formation. In the survey areas of Xiamao, Guangzhou, China, and Huangchi, Foshan, China, seismic velocity tomography was used to explore the structures of rock and soil associated with karst collapse. The results show that sand intercalated with clay or clay intercalated with soft soil dominates the cover of these two areas. The overburden is 20–33 m thick and underlain by Carboniferous limestone. In the limestone, there are well-developed karst caves and cracks as well as highly fluctuating bedrock surfaces. The seismic velocities are less than 2500 m/s in the cover, 2500–4500 m/s in the karst fracture zones and caves of Xiamao, and 1500–2000 m/s in the Huangchi collapse area. The karst fracture zones, relief of bedrock surfaces, and variations of soil thicknesses revealed by seismic velocity tomography are well constrained and in agreement with those in the drilling borehole profiles. This paper demonstrates that seismic velocity tomography can delineate anomalies of rock and soil with the advantages of speed, intuitive images, and high resolution.     

高密度电法在柳州太阳村镇岩溶塌陷区调查中的应用研究

为了查明柳州太阳村镇岩溶塌陷形成的地质背景,本文采用高密度电法对该塌陷区进行调查研究。研究结果表明:高密度电法对于确定土层的厚度,区分土层和岩石的分界面具有较好的效果,通过电阻率的分布及变化趋势,可以较好的圈定地下岩溶裂隙带的发育位置,结合地质资料,对识别断裂破碎带也有较好的效果。三个塌陷区的致塌地质背景不尽相同:第Ⅰ,Ⅲ塌陷区塌陷的形成与人类活动密切相关,分别由机井抽水及输油管道铺设引发;第Ⅱ塌陷区塌陷的形成与自然因素相关,由断裂破碎带触发。通过高密度电法反演结果断面图,能较准确地查明塌陷的潜伏隐患区:第Ⅰ塌陷区的隐伏区为通过抽水井的近东西向的岩溶裂隙带,第Ⅱ塌陷区地质灾害的潜伏区为断层西侧的岩溶裂隙带,第Ⅲ塌陷区的隐患区为输油管道附近东侧的岩溶裂隙带,均位于人类活动频繁附近地段及构造发育带。     

四川冕宁县马头金矿成矿特征与找矿潜力分析

冕宁马头金矿床位于上扬子陆块与羌塘—三江造山系的交界部位,金矿成矿与喜马拉雅期马头山—司依诺走滑断裂活动关系密切,矿体产于断裂旁侧的构造蚀变带内。金矿成矿受NNE向次级构造蚀变带、灰岩与辉绿岩脉以及二者的岩性转换界面控制。通过对矿床成矿条件、矿石特征、金的赋存状态等研究认为,马头金矿属于幔源岩浆中低温热液型金矿床。通过与相邻金矿区的对比、土壤异常成果分析、矿体延伸展布趋势分析,认为矿区地表及深部还有较好的找矿潜力。     

砂漏型岩溶地面塌陷防治原则和方法

武汉地区在近东西向的多个褶皱构造中分布有6条石灰岩条带是岩溶地面塌陷多发区。其岩溶地面塌陷可分为砂漏型、土洞型、真空吸蚀型等三种基本类型,每种类型有其特定的地质条件及对应的塌陷机理。文章重点对灾害后果最严重、防治难度最大的砂漏型塌陷的地质条件及塌陷机理进行了分析,认为地下水（岩溶水和孔隙水）渗流是导致砂漏发生的关键因素,其中岩溶水渗流是原始动力。基于此,认为设置帷幕截断岩溶水渗流是防治砂漏型塌陷的根治措施,并提出地铁车站和区间盾构防治砂漏型塌陷的原则和方法,取得了良好效果。      

双旗山金矿床的控矿构造特征

双旗山金矿床的矿体主要受断裂构造控制,按控矿断裂构造的形态、产状及其力学性质,将控矿断裂分为四类,即NW向压扭性断裂、NE向扭性断裂、近SN向或NNE向剪切带和NWW向张性或张扭性断裂.受NW向断裂控制的金矿化属片岩＋石英脉型金矿化;受近SN向或NNE向剪切带控制的金矿化属蚀变岩型金矿化.     

Hydrogeologic productivity in response to a conjugate compressive strike-slip relay: example of Sidi Bou Krime-Jalta area (northern Tunisia)

Bore holes were drilled in the Senonian limestone of the Hedils-Jalta area (northern Tunisia) in order to determine their potential as an aquifer. Structural, tectonic and hydrogeologic data compilation shows the discrimination of productive and not productive zones. Differential hydraulic productivity was recognised with four distinct productive geological zones separated by a sterile corridor trending NW–SE. The structure consists of two compressional dihedrons, limited by two conjugate strike-slip faults, trending NNE–SSW and nearly E–W. The reduction of the (1) potential reservoir, (2) the low hydraulic productivity of the central band, (3) the torsion of the fold axis in eccentric arcs on both sides of the compressive relay and (4) the differential hydrogeological zonation are all related to the distribution of stress in the interference zone between conjugate strike-slip faults and to the reorientation of the stress field in their vicinity. This study constitutes a main database in establishing strategies for groundwater exploration in the similar zones.