武汉地区浅层岩溶发育特征与岩溶塌陷灾害防治

运用综合分析和数学统计的方法,较为深入地研究了武汉地区浅层岩溶的发育特征。武汉地区存在6个走向 NWW-SEE、各自相对独立的碳酸盐岩条带。根据上覆盖层工程地质性能的差异,划分出5种岩溶地质结构类型。武汉地区浅层岩溶主要类型有溶隙、落水洞及小型溶洞等,钻孔遇洞率46.0%-50.1%,线岩溶率5.93%-6.00%。浅层岩溶带中,1/3的溶洞洞高小于0.6 m,50%小于1.0 m,90%小于3.0 m。1/3的溶洞顶板在基岩面以下2.5 m 以内,50%在4.5 m 以内,90%在12.5 m 以内。溶洞充填物主要是黏土,含有灰岩碎块石。全充填溶洞占70.8%,未充填溶洞约占1/5,半充填溶洞不到8%。全充填溶洞顶板在基岩面以下平均埋深5.13 m,半充填5.71 m,无充填7.69 m,且具有全充填和半充填溶洞埋深较小、无充填溶洞埋深较大的特点,反映出溶洞充填方式是自上而下充填,充填物主要来源于上部覆盖层。武汉地区浅层岩溶为上部“垂直渗流岩溶带”地下水垂直渗流作用下的产物。根据岩溶发育程度的差异,基岩面以下浅部碳酸盐岩在垂直方向上可分为上部强岩溶和下部弱岩溶两个带;岩溶塌陷灾害平面上可划分出高、中、低3个危险性区,各区防治原则不同。高危险区是岩溶塌陷灾害防治的重点,防治的基本原则是阻止上覆粉细砂的流失;中等危险区的防治原则是保护中部老黏土层或红层的完整性;低危险区应注意远城区土洞存在的可能性。各危险区治理应以岩溶地质结构为基础,在防治原则指导下制定相应的防治措施。此外,工程建设中应合理选择和利用弱岩溶带。     

深圳岩溶空间发育规律统计分析

粤港澳大湾区建设是国家重大发展战略,而深圳市又是大湾区建设的核心引擎之一。深圳市岩溶地区行政区划上主要发育在龙岗区和坪山区,岩溶地质灾害给地下空间开发利用与城市安全构成极大挑战。通过收集深圳市岩溶勘察钻探数据,从地层岩性、基岩埋深与埋藏类型、地下水主要侵蚀指标、地下水埋深与年变化幅度、溶洞埋深、顶板厚度、洞高、充填情况、线溶率、见洞率、地表岩溶发育密度等方面对深圳市岩溶空间发育特征进行了统计分析。结果表明：深圳市岩溶主要为浅覆盖型,但溶洞空间特征变异性极大。从统计上讲,溶洞平均埋深约为20 m,平均洞高为2.5～4.0 m,以半充填为主,充填物主要为粉质黏土;平均线溶率约为15%,见洞率约为40%,地表岩溶发育密度超过300个/km²,综合上看,深圳场地岩溶发育等级超过90%为强发育。上述主要岩溶特征参数服从对数正态分布和Weibull分布。总体上,灰岩地层溶洞顶板厚度随着岩面埋深而呈现递减的趋势,而大理岩地层溶洞顶板厚度则与岩面埋深无关;已发育的溶洞高度与基岩面埋深、溶洞顶板厚度、地下水主要侵蚀指标及地下水埋深无关或弱正相关。研究成果为深圳市岩溶灾害风险评估提供了重要的先验信息。     

武汉地区天兴洲碳酸盐岩条带岩溶发育的异常性及其成因探讨

为了研究武汉地区中北部紧邻襄樊—广济断裂的天兴洲碳酸盐岩条带岩溶发育的异常特性,将该条带的岩石化学成份、矿物成份、岩性以及岩溶发育程度、溶洞规模、溶洞顶板在基岩面下的埋深、岩溶垂向分带和溶洞充填物等与其南侧的大桥和白沙洲碳酸盐岩条带进行对比分析,发现它们之间存在很大的差异。天兴洲碳酸盐岩条带岩溶发育的异常性与襄樊—广济断裂活动有关:晚三叠世—侏罗纪,襄樊-广济断裂发生挤压逆冲推覆活动使上、下碳酸盐岩组出露地表,发生第一期岩溶作用;白垩—古近纪,以襄樊—广济断裂为主体的断裂发生伸展活动,张性断裂和裂隙为基性岩浆喷溢和构造热液活动提供了通道,构造热液白云岩化和硅化作用对天兴洲碳酸盐岩条带的原岩进行改造,形成以白云岩为主、含硅质岩的具弱溶蚀性的岩石组合,同时,由于红层的广泛覆盖,这一时期岩溶作用间断;新近纪—早更新世,武汉地区整体隆升,各碳酸盐岩条带再次出露地表,发生第二期岩溶作用,而天兴洲条带由于岩性发生改变,可溶性减弱,与其它条带相比岩溶作用较弱。      

碳酸盐岩岩溶作用的元素地球化学表征--以塔河1号的S60井为例

通过对塔河地区奥陶系碳酸盐岩及其胶结物方解石的化学成分及方解石晶体微形貌研究后认为 :塔河一号S6 0井埋深 5 433.2 0～ 5 435m发育的岩溶角砾灰岩,属于高度大于 2m的大型古岩溶洞穴沉积;而埋深 5 435m中晶洞中的方解石是地表岩溶带的早中期的淡水与海水的混合带的产物。在本文中,作者指出碳酸盐岩矿物学及地球化学可有效地应用于表生岩溶作用中的深度、强度、期次以及成岩序列及古沉积环境判别等项研究中。     

ANSYS在土洞演化预警中的应用

以桂林某高速公路为工程依托点,在全面分析现有高速公路覆盖地区的岩溶土洞的监测预警技术的基础上,选取TDR监测技术作为主要研究手段,并用ANSYS模拟了TDR监测全过程。模拟结果表明,在基岩面以上厚5.0 m左右的土层中发育有土洞且直径3.0 m以上时,可能对地面造成破坏,当土层厚度不变（5.0 m）,梁的截面尺寸一定（8 cm×6.5 cm）,土洞沿基岩面慢慢往上发育时,随着土洞发育直径的不断增大,地面变形也就越明显,且变形趋势呈缓慢的直线型; 当土洞直径为2.0 m,埋深为4.0 m,或土洞直径为4.0 m,埋深为3.0 m时,梁埋深从2.0 m开始,其变形趋于平缓;当土洞直径为3.0 m时,埋深为3.5 m,梁埋深从1.0 m到3.0 m,其变形量基本相当;当土洞直径为5.0 m,土洞顶板埋深为2.5 m,梁埋深分别为1.0 m、2.0 m,其基本保持一致,分别为6.74×10－2 m、6.75×10－2 m,即达到极限平衡状态,说明监测梁布设在距离土洞顶板2 m范围内时,可比较有效地监测到土洞变形破坏的演化趋势。      

平原区深层隐伏岩溶塌陷主控因子地球物理调查方法适用性分析

岩溶塌陷研究目前主要关注100 m以浅的浅部岩溶,埋深大于100 m的深层隐伏岩溶塌陷的研究较少,也未形成成熟的调查方法和标准。深埋岩溶区存在岩溶塌陷的风险,以往资料表明,断裂构造、覆盖层结构等对深埋岩溶塌陷具有重要控制作用。要评价深层隐伏岩溶塌陷的危险性,查明各主控因子的发育特征是前提条件。文章以北京平原区东部深层隐伏岩溶塌陷为例,分析对比了重力测量、电阻率测深、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、高密度电法及微动测量等5种方法在调查断裂构造、碳酸盐岩地层顶板破碎程度、覆盖层厚度以及覆盖层底部土层结构等4个主控因子的适用性。结果表明:在平原区调查深层隐伏岩溶塌陷主控因子,断裂构造特征建议选择重力测量法和CSAMT;碳酸盐岩地层顶板破碎程度以电阻率测深和CSAMT为好;适用于覆盖层厚度探测的方法为CSAMT、微动测量法和电阻率测深法;覆盖层底部土层结构的探测可优先选择微动测量法和电阻率测深法。     

淮北市岩溶地下水防污性能评价

为有效保护和合理开发利用岩溶地下水资源,在深入了解评价区水文地质条件基础上,采用PI(保护层和渗透条件)方法,对淮北市岩溶地下水防污性能开展评价。其结果表明,地下水防污性能π值小于2的区域分布在低山丘陵区,该地区基岩埋深＜50m,属于裸渗区;π值2～3的区域主要分布在低山丘陵区、残山和山前区,基岩埋深在50～200m,属于覆盖区;平原区的π值多大于4,基岩埋深＞200m,属于埋藏区。无论是PI评价结果还是评价对象的地质条件均表明,岩溶地下水的防污性能在低山丘陵区为弱和较弱,随着远离山区,防污性能有所提高,平原区的防污性能最佳。      

岩溶区桩基力学特性分析及桩型优化设计研究

设计人员在岩溶区进行市政、铁路等重荷载建筑作业时,往往采用桩基础以满足上部结构对地基土的承载力需求。桩基设计亦按照岩溶区桩基技术规范,在完整基岩满足限值的前提下,验算基础承载力并选定基础设计参数,进而指导施工。分析我国各地区岩溶勘探现状,基岩裂隙的不均匀性造成岩溶发育的不规律性,导致基岩岩溶分布与埋深无特定关系。故按照既有经验,机械执行设计规范,以完整基岩作为桩长控制的唯一因素,不可避免地造成经济浪费。通过采用土工布等限定成桩边界,建立桩基受力模型,得出岩溶段桩体可提供的最大摩阻力,并将其作为桩体力学平衡组成因素。最终通过岩溶率统计,估算潜在摩阻力值,从而在满足承载力需求的情况下,调整设计桩长及勘探深度,进而制定特定地区设计原则,优化成桩工艺、节约工程造价。     

碳酸盐岩油气田古岩溶研究及其在油气勘探开发中的应用

古岩溶为地质历史时期而非现代营力环境下形成的岩溶,深岩溶为不受地表侵蚀基准面控制环境条件下的深埋藏岩溶作用。碳酸盐岩储层储集空间主要有溶蚀孔洞、溶缝等,非均质性明显,空间分布规律复杂,经历了漫长的岩溶作用过程,油气储集规律复杂。油气田碳酸盐岩的内在因素(结构成因类型、物理力学性质等)以及各地质历史时期所处的地质环境构成古岩溶的形成条件与影响控制因素。本文将古岩溶的形成机制及其与油气聚集关系作为研究重点与突破口,系统研究了古岩溶和深岩溶的形成条件、影响控制因素与发育特征,最终实现了预测油气聚集有利发育区目标。     

地质雷达在溪洛渡浙西800kV特高压直流输电线路工程塔基勘察中的应用

溪洛渡浙西800kV 特高压直流输电线路经过的湘西地区交通极为不便,地形起伏较大,地质条件复杂,在这一地区开展工程钻探工作,困难重重。初勘资料表明,线路经过的灰岩区,岩溶发育强烈,对塔基稳定构成安全威胁,同时线路经过的砂岩区中部分塔基覆盖黏土层中含有风化碎屑,普通麻花钻难以准确判定覆盖层厚度。为了查明塔基下方岩溶发育情况,基岩面埋深等工程地质问题,经综合试验比选,采用地质雷达进行探测。岩溶探测过程中为了进一步查清桩孔基底之下至少5m以内的岩溶情况,除了地面工作外,还进行了桩底探测。钻探及施工开挖结果表明地质雷达能有效探查地下隐伏岩溶、基岩面、风化带、断裂及破碎带等,为合理选择塔位、设计基础深度提供了科学依据,取得了良好的应用效果。     

塔河油田碳酸盐岩岩溶测井响应特征

裂缝和溶蚀孔洞是塔河油田奥陶系碳酸盐岩的主要储渗空间，对碳酸盐岩裂缝与岩溶发育规律的研究具有重要的意义．在分析本区地质演化特征的基础上，利用不同岩溶相带在测井曲线上的不同反映，初步分析并总结了中上奥陶统尖灭线以南及以北下奥陶统岩溶发育带的测井响应特征．     

湘桂铁路二塘车站路基岩溶塌陷成因与防治对策

湘桂铁路二塘车站高铁区段1996-2016年间发生岩溶塌陷险情27起,虽经过多期悬挂式帷幕注浆整治,但塌陷问题仍是行车安全的极大隐患。通过资料收集、场地野外调查、岩溶地下水气压力长期监测站的监测资料分析,细化了研究区的地质构造、岩溶水文地质条件及岩溶发育特征,从地质结构、岩溶地下水动力特征等方面分析,认为岩溶塌陷形成的成因为临桂地区房地产基坑开挖抽排水影响岩溶地下水水位变化,造成基岩面上覆土体的潜蚀,形成土洞,进而发展至地面形成塌陷坑。针对铁路运行段地下水位埋深具承压性,隐伏溶洞充填率高的复杂岩溶地质条件以及注浆压力的限制,提出加强基岩面上覆土层抗渗强度、管控岩溶地下水降深的岩溶塌陷防治对策。     

桩孔内反复抽排地下水诱发地面塌陷成因分析及防治对策

某大桥位于贵州省中部一岩溶槽准谷内,上覆第四系土层厚3～12m,下伏基岩为灰岩和白云岩,地下水埋深0～2m,采用人工挖孔桩基础,以中等风化基岩作为地基持力层,设计86根桩,桩间距3～10m,施工期间,由于反复抽排地下水导致场地周边出现多处岩溶塌陷。本文在实地调查的基础上论述了其形成机制,并对类似工程提出了防治对策。     

高密度电阻率法在岩溶探测中的应用

岩溶不仅会导致基岩面起伏很大,而且会产生较多的溶蚀带、溶洞、土洞等不良地质现象,对于建筑物的结构安全影响很大.介绍了高密度电阻率法的基本原理及特点,应用该方法对景德镇市某场地进行了岩溶探测.通过对视电阻率二维成像图异常形态、高低阻等的特征分析,推断了该场地的岩溶分布范围、大小和埋深.经钻探验证,推断结果与钻探资料吻合,为建筑物的基础设计及施工提供了重要的参考价值和指导意义.     

塔里木盆地下古生界深埋风化壳岩溶油储特征及成因分析

塔里木盆地下古生界碳酸盐岩深部油储的成因是一个涉及面广、难度很大的研究课题。首先,研究的对象是碳酸盐岩,而且距今年代久远。其次,碳酸盐岩的埋藏深度较大,就目前塔里木盆地情况,可研究的深度在 3800～7000 m之间,深埋使原来由沉积作用所形成的储渗性质受到了强烈的改造,可以说是面目前非;同时,不同地区的埋深差异造成温度、压力、地下流体、水化学、各类物化作用等程度不同,也使成岩类型、成岩性质、成岩程度和对储集性质的影响各不相同。塔里木盆地下古生界以碳酸盐岩(寒武系、奥陶系)作为油储的大致有下列4种类型:古风化壳储层、生物礁储层、埋藏岩溶储层和白     

高密度电阻率法在莱芜市泉河地区岩溶地质勘查中的应用

岩溶不仅会导致基岩面起伏很大,而且会产生较多的溶蚀带、溶洞、土洞等岩溶地质特征,灰岩分布区发生的地面塌陷等地质灾害,对建筑物安全及社会经济发展造成了严重的危害,高密度电阻率法是岩溶地质调查的重要物探手段。文章根据高密度电阻率法的基本原理及特点,对莱芜市泉河地区进行了岩溶地质勘查,通过对视电阻率二维成像图异常形态、高低阻等的反演分析,推断了该地区岩溶分布范围、大小和埋深。经钻探验证,推断结果与钻探资料吻合,为该地区岩溶塌陷地质灾害防治提供参考价值。      

岩溶试片的岩性差异对估算岩溶速率和碳通量的影响

研究岩性差异对溶蚀速率的影响有助于提高溶蚀试片法估算岩溶碳汇强度的精确度。本文以贵州省普定县为研究区,将埋放地的主要基岩类型（石灰岩与白云岩）制成标准尺寸的试片,并将其埋设于不同土地利用类型和土壤深度下,经过4个水文年的监测后将估算的结果与前人在同一区域使用标准溶蚀试片的研究结果进行对比分析,结果表明:（1）在相同气候和土壤环境条件下,岩性对溶蚀试片的溶蚀速率有显著影响,且溶蚀速率与岩石中CaO含量呈正相关关系,与MgO含量呈负相关关系;（2）石灰岩与白云岩试片溶蚀速率的差异程度受土地利用及埋放深度的调控,整体上石灰岩溶蚀速率比白云岩溶蚀速率大14%;（3）不同岩性试片估算的岩溶碳汇强度相差较大,标准溶蚀试片估算的结果比埋放地基岩试片估算的结果高。故使用溶蚀试片法估算区域岩溶碳通量时应考虑埋放地基岩的岩性,或者对基于标准溶蚀试片的估算结果进行校正,才能准确反映区域尺度真实的岩溶碳通量大小。      

中国含油气盆地的古岩溶成因类型

<正> 近年来,在鄂尔多斯、渤海湾、塔里木盆地等深埋藏碳酸盐岩中的油气勘探相继取得了重大突破,在埋藏深度约二三千米的碳酸盐岩中发现了高产古岩溶储集层。由于这类储集规律十分复杂,勘探开发有一定难度,为此从1996年起,国家“九五”重点科技攻关项目“中国大中型气田勘探开发研究(96—110)”特设立了油气田碳酸盐岩古岩溶与深岩溶专题研究。该专题研究识别出了多种多样的古岩溶成因类型。(1)鄂尔多斯盆地古岩溶包括早期“层状岩溶”、中期“膏     

从研究岩溶地下水角度分析评价岩溶塌陷的危险性--以南宁坛洛塌陷为例

南宁市是广西岩溶地面塌陷危害十分严重的城市之一。2012年6月2日突发的岩溶地面塌陷主要集中分布在坛洛镇南西方向,形成塌陷坑19个,地裂缝17条,威胁62户共232人,潜在经济损失约870万元。坛洛塌陷多形成于松散盖层厚度小于15 m,地下水位埋深小于20 m,地下岩溶强发育的区段。碳酸盐岩岩溶发育、松散盖层厚度较小和水动力条件（降水、地表水和地下水）复杂为岩溶塌陷产生的必要条件,尤以地下水的作用对岩溶塌陷的形成起至关重要的作用。通过对坛洛地下水动态观测与岩溶塌陷的调查研究确定地下水强径流带,分析评价岩溶地面塌陷的危险性,为岩溶地区的岩溶塌陷危险性勘察、评价工作提供一定指导意义。     

瓦房店三家子地区岩溶探测与研究

在辽南瓦房店三家子岩溶发育区进行地震地质调查与工程地质钻探的基础上，布置了ＣＴ层析成像，地质雷达等多种地球物理探测，结果表明，本区断裂构造纵横交错，第四系覆盖层厚度为６－９ｍ，基岩是由寒武系下统的厚层灰岩或泥灰岩组成，岩溶发育，埋深多为１０－３０ｍ，少数为５０－７０。