花梨隧道岩溶水文地质条件及危险性评估

花梨隧道是瓮开高速的控制性工程,其地质构造及岩溶水文地质条件较为复杂。采取现场地质调查、钻探、测量、室内岩土物理力学指标试验、电法物探等综合勘察手段,分析花梨隧道含水层岩性组合特征、可溶岩体系分布特征及岩溶水系统性,查清了其岩溶水文地质条件,并对涌突水危险性进行了分级评价。结果表明:（1）花梨隧道地表出露的可溶岩与非可溶岩,分为泥质粉砂岩组成的非可溶岩与灰岩组成的可溶岩两个体系;（2）花梨隧道预测正常涌水量为32 126.4 m3·d-1,隧道最大涌水量应按预测涌水量的2~6倍考虑;（3）花梨隧道可溶岩段内岩溶涌突水危险性总体为中等危险,其中极高危险段占总长度的16%。      

南大巴山前缘黄龙组古岩溶储层锶同位素地球化学特征

南大巴山前缘黄龙组古岩溶储层划分为弱溶蚀岩溶岩、中等溶蚀多孔状岩溶岩、强溶蚀角砾状岩溶岩和强溶蚀交代的次生灰质岩溶岩等4种类型,以非溶蚀岩为对比参照物,系统分析了各类岩溶岩的锶同位素组成.结果表明:岩溶过程中的87Sr/86Sr值,具有从渗流-活跃潜流带的正偏移,至静滞潜流带逐渐转化为强烈负偏移的演化趋势;在同一岩溶水流体的水-岩反应体系中,基质组分相比角砾对87Sr的富集作用更强,而次生灰质岩溶岩相比白云质岩溶岩缺乏富集87Sr的锶同位素分馏效应;不同成因类型和溶蚀强度的岩溶岩具有高87Sr/86Sr值特征,主要与参与古岩溶作用水-岩反应的古陆地下水富87Sr壳源锶的注入以及白云质基质岩对87Sr具有强富集作用有关.各类岩溶岩锶同位素特征,可为预测和评价研究区黄龙组古岩溶储层发育条件及时空展布规律提供地球化学信息.     

我国红层岩溶与红层岩溶塌陷刍议

中国岩溶地区面积广阔,岩溶地貌和现象类型多样。其中我国南方地区红层中出现的岩溶现象较为特殊:可溶岩类型复杂,成岩作用差,溶蚀机理多样,还易风化崩解。近年来红层岩溶塌陷多有发生,成为一个不可回避的问题。文章对我国红层岩溶与红层岩溶塌陷研究现状进行了系统梳理。红层岩溶主要存在于以可溶物质胶结的或含碳酸盐岩砾石的红色沉积岩为主的地区。红层岩溶的特点可以概括为:(1)可溶岩类型复杂,溶蚀机理多样;(2)成岩作用差,力学强度低,易风化崩解;(3)与地质构造密切相关。红层岩溶地区不但会出现覆盖型岩溶区的土层塌陷,而且由于其特殊的岩溶作用还可能出现基岩塌陷。根据红层岩溶地区地质结构,其塌陷模式可概化为红层上覆松散层塌陷、红层溶洞顶板垮塌以及红层整体垮塌三类。今后有必要从红层溶蚀特点和红层岩溶塌陷模式出发,开展红层溶蚀对岩溶塌陷作用机理的专项研究,为红层地区岩溶塌陷地质灾害的风险评估和防治处理提供科学依据和技术支撑。     

川东邻水-渝北地区石炭系古岩溶储层稀土元素地球化学特征

石炭系黄龙组岩溶岩系是川东邻水-渝北地区天然气藏最重要的储层类型之一,依据岩溶岩的结构特征,将黄龙组岩溶岩系划分为弱溶蚀岩溶岩、中等溶蚀多孔状岩溶岩、强溶蚀角砾状岩溶岩和强溶蚀交代次生灰质岩溶岩等4种类型.岩溶岩中发育有淡水方解石和淡水白云石2种胶结物类型,以及再埋藏期沉淀的热液异形白云石.稀土元素分析结果表明,不同岩石结构、成分和不同溶蚀强度的岩溶岩及其胶结物的地球化学特征有显著差异,证明稀土元素的迁移、配分、富集和异常效应不仅可以判别岩溶过程中的流体性质和古水文条件,同时也可作为评价和预测古岩溶储层的重要标志之一.     

基于高密度电阻率法的惠阳约场塌陷灾害研究

结合地质资料和水文工程地质条件，以高密度电阻率法为基础建立研究体系，依据电性特征详细分析惠阳约场地区可溶岩埋藏特征，确定导致塌陷原因的同时预测具有潜在塌陷危险的区域。由于该区可溶岩为早石炭纪石磴子组灰岩、结晶灰岩、大理岩和白云质大理岩，分布广泛并被第四纪松散堆积物所覆盖，其塌陷灾害主要诱因为岩溶地质作用，研究37条测线的55个断面，预测并固定隐伏灾害点47处，强溶蚀区39处，强溶蚀落水洞5处。针对岩溶发育程度的不同，以区、带、段三个层讨论地基稳定性．戋嵋分可溶岩和非可溶岩分布区。     

滇东南丘北区峰丛—洼地地貌形态特征分析

云贵高原东南部丘北区为峰丛—洼地岩溶组合地貌。利用统计分析方法考察了该区48个岩溶洼地及峰体的形态参数特征;利用分形理论方法计算了不同高程的等高线和地表水系的分维数。结果表明:（1）洼地的平均边数为5.6,平均周长3.4km,平均面积0.8km2;（2）洼地的加深和扩大近于同步,原始地面对后期溶蚀面的发育起控制作用;（3）峰丛—洼地的形态分形特征对岩溶演化具有很好的响应关系,可溶岩区等高线分维数平均为1.30,非可溶岩区为1.16,地表水文网分维数为1.07,反映岩溶区地形变化复杂,地下水文网较发育,岩溶发育程度较高;（4）研究区岩溶发育仍处于幼年至壮年期,将继续缓慢发育。      

三峡地区碳酸盐岩化学组分与溶蚀速率的响应关系

文章通过室内静水溶蚀实验测定了三峡地区香溪河流域震旦-三叠系碳酸盐岩的化学溶蚀速率,探讨了碳酸盐岩的化学溶蚀速率对岩石化学组分的响应关系,为区域岩溶量化研究与地层含水性评价等提供了科学依据。研究结果表明:较纯碳酸盐岩的溶蚀速率受到CaO、SrO的促进作用和MgO的抑制作用共同控制,而这三者对纯灰岩的溶蚀速率影响较小;碳酸盐岩中的酸不溶物对化学溶蚀过程呈现出抑制的趋势。碳酸盐岩的化学溶蚀速率受到多化学组分的共同影响,综合决定了碳酸盐岩的可溶性。      

碳酸盐岩可溶性室内研究

利用不同地区碳酸盐岩可溶性室内试验资料,对试验中的装置、试验时间、溶蚀率表示方法和可溶性影响因素进行了分析和论证;结合川西南地区、清江流域岩溶环境效应研究实际,认为室内溶蚀试验研究应用于野外岩溶发育规律分析是一种简单、方便、行之有效的研究方法。     

洛塔地区表层岩溶带基本特征及其类型划分

通过洛塔岩溶区的野外调查研究并借鉴前人成果,提出了对表层岩溶带的新认识,论述了洛塔表层岩溶带的组成及空间分布特征,分析了表层岩溶带发育的主要影响因素,根据可溶岩类型与气候条件、可溶岩的岩性、水动力条件与表层岩溶带的结构,采用三级分类法将区内表层岩溶带划分为一个大类,二个亚类及六个次亚类。      

渝北—川东地区黄龙组古岩溶储层稳定同位素地球化学特征

石炭系黄龙组碳酸盐岩古岩溶储层是渝北—川东地区最重要的天然气储集类型之一。依据岩溶岩的结构特征,将黄龙组岩溶岩系划分为弱溶蚀岩溶岩、中等溶蚀多孔状岩溶岩、强溶蚀角砾状岩溶岩和强溶蚀交代的次生灰质岩溶岩等4种岩溶岩类型,和淡水方解石与白云石两种胶结物类型。以基质岩为对比参照物,对各类岩溶岩和胶结物的碳、氧、锶稳定同位素分析对比研究结果表明,不同成因类型、溶蚀强度、结构和成分的岩溶岩与胶结物的碳、氧、锶稳定同位素地球化学特征各异,其形成、演化和分布规律明显受古地理背景、流体性质、流体来源以及同位素分馏效应控制。依据岩溶岩系的结构和地球化学特征的差异性,可总结出4个主要特征:(1)伴随岩溶强度加大,δ13C表现向低值方向弱偏移,而δ18O负偏移较强烈;(2)87Sr/86Sr比值出现由渗流-活跃潜流带的正偏移,至静滞潜流带转化为强烈负偏移的演化趋势;(3)对应古岩溶系碳、氧、锶稳定同位素演化,古岩溶储层的物性出现由差变好至重新变差的对应变化关系;(4)淡水白云石结晶沉淀过程中可能具有对87Sr有很强"捕获"能力的锶同位素正偏移分馏效应。     

淮南舜耕山岩溶塌陷发育特征及形成机理研究

淮南市舜耕山地区位于华北板块南缘,岩溶地貌发育且岩溶塌陷地质灾害时有发生,给区内人民生命财产安全带来极大隐患。本文通过对区内碳酸盐岩裸露区和覆盖区岩溶野外地质勘查、岩溶塌陷特征统计、构造及水文地质条件分析,总结本区岩溶塌陷发育机理。结果表明:裸露型碳酸盐岩区岩溶塌陷发育主要受本区多期构造运动以及岩性组合的影响,岩溶塌陷发育构造形迹呈NW向居多,并多发育在可溶岩与非可溶岩界面处,以构造破坏-潜蚀为主;覆盖型碳酸盐岩区岩溶塌陷发育多为地面构筑物增加导致静荷载增加以及矿区强排水诱发的塌陷,以有效应力破坏-真空吸蚀为主。      

安徽省沿江地区典型岩溶塌陷区盖层－岩溶组合特征

安徽省沿江地区（铜陵、池州、安庆）岩溶塌陷地质灾害较发育,无论是开展岩溶塌陷地质灾害防治,还是监测预警,都必须研究岩溶塌陷发育的地质环境条件,掌握岩溶塌陷区盖层工程地质特征、下伏碳酸盐岩岩溶发育特征以及盖层－岩溶组合关系。文章以安徽省沿江地区岩溶塌陷为研究对象,在全面收集和总结区内大量岩溶塌陷调查、勘查及监测资料,野外调查典型岩溶塌陷区的基础上,分析了典型岩溶塌陷区盖层工程地质特征、下伏碳酸盐岩岩溶发育特征,并进行概化处理,建立了岩溶塌陷的盖层－岩溶组合地质模型。研究表明:区内典型岩溶塌陷区的组合主要有7种类型,最易产生岩溶塌陷的组合为“第四系盖层为粉质黏土－砂砾卵石双层结构,下伏基岩岩溶发育中等以上”;岩溶塌陷致塌机理主要为潜蚀致塌,其次为真空吸蚀致塌、振动致塌。      

鄂西清江岩溶与地质灾害的关系

鄂西清江流域碳酸盐岩分布广泛,岩溶地质灾害较为发育。文章在清江流域11个县市地质灾害详细调查成果基础上,运用统计归纳和工程地质类比等方法,分析清江岩溶与地质灾害的关系表现在4个方面:岩溶水系统导致岩溶塌陷（及灾害链）;溶蚀扩张和岩溶化诱发加剧滑坡和崩塌,溶蚀风化形成危岩（潜在不稳定斜坡）;钙质胶结的存在加强了滑坡崩塌的稳定性;岩溶与地质灾害易混淆,以新塘石林为例强调二者之间需甄别。指出碳酸盐岩区地质灾害调查应加强岩溶孕灾地质背景研究;研究钙质胶结的分布规律与加固效果可应用于滑坡和崩塌防治。      

单轴压缩条件下岩溶化裂隙岩体损伤破坏特征研究

岩溶化裂隙岩体是普遍发育于自然界中具有初始损伤的岩体。为了研究岩溶化裂隙岩体损伤破坏特征,本文以贵州某地赋存的溶蚀岩体为研究对象,运用损伤力学理论构建岩溶化裂隙岩体在单轴压缩条件下的损伤演化模型,并建立岩溶化裂隙岩体损伤演化方程。采用颗粒流数值软件进行单轴压缩数值试验,进一步研究岩溶化裂隙岩体试件在单轴压缩条件下的损伤演化特征,分析岩溶化裂隙岩体的微观损伤特征。结果表明:岩溶化裂隙岩体的初始损伤主要包括溶蚀损伤和裂隙损伤。岩溶化裂隙岩体的初始损伤随着溶蚀率的增加而增加,最终增加速率趋于平缓;岩溶化裂隙岩体的损伤演化曲线均呈“S”型变化,先缓慢增加,再迅速增加,最后缓慢增加至损伤值1;岩溶化裂隙岩体存在异构特征,导致破坏裂隙起源于具有初始损伤的溶蚀孔洞和裂隙处,随后裂隙经历萌发、扩张和剪切作用、数量和长度增加以及裂隙贯通4个阶段后发生宏观破坏。     

黔中地区浅覆盖型岩溶塌陷成因机制与防治对策--以紫云县白云小学为例

黔中地区处于贵州省第二阶梯,平均海拔800~1600 m。具有可溶岩分布面积广、岩溶极其发育、第四系土层覆盖薄、地下水埋深浅、地下水动力条件强等特点。岩溶地面塌陷是该区主要地质灾害之一。为了查明贵州省紫云县白云小学岩溶塌陷的成因及发育机制,在塌陷区开展了水文地质调查、地球物理勘探、水文地质工程地质钻探、岩土样测试等多项工作。综合研究表明,白云小学岩溶塌陷是特殊的"水-土-岩"不良因素共同作用的产物。根据塌陷区的岩土组构特征,建议在黔中岩溶地区进行工程选址前,采用"监测预防+控水+工程治理"综合防治措施。     

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。     

广州市白云区夏茅村岩溶地面塌陷特征及致灾因素和风险分析

广州市白云区夏茅村岩溶塌陷地质灾害严重,塌陷区内地质环境条件极其复杂,隐伏灰岩岩溶土洞发育强烈,溶洞、土洞规模较大,且发育多层溶洞,溶洞间相互连通,岩溶塌陷区基岩面起伏较大,高程变化剧烈,第四系覆盖层厚度较大,底部粉质黏土层土洞发育,土体中规模巨大的土洞是产生岩溶地面塌陷的基础条件。基岩断裂构造带及其影响带范围内,岩石破碎,形成导水断层,存在地下水迳流通道,沿断裂带地下水循环活跃,溶蚀强烈,形成岩溶强发育带,为岩溶塌陷的发生提供了良好的动力条件。区内楼房基础施工扰动了地下水和土洞间的平衡状态从而成为了地面塌陷发生的诱发因素。运用7项地质环境条件指标和5项经济人口指标分别定性评估岩溶地面塌陷的易发度和易损度,并将二者叠加进行地质灾害风险评估。研究结果表明,夏茅村潜在地质灾害风险大,只有严格控制地下水动力条件,才能避免再次发生岩溶地面塌陷。     

GIS and ANN coupling model: an innovative approach to evaluate vulnerability of karst water inrush in coalmines of north China

Evaporites, including rock salt (halite) and gypsum (or anhydrite), are the most soluble among common rocks; they dissolve readily to form the same types of karst features that commonly are found in limestones and dolomites. Evaporites are present in 32 of the 48 contiguous states in USA, and they underlie about 40% of the land area. Typical evaporite-karst features observed in outcrops include sinkholes, caves, disappearing streams, and springs, whereas other evidence of active evaporite karst includes surface-collapse structures and saline springs or saline plumes that result from salt dissolution. Many evaporites also contain evidence of paleokarst, such as dissolution breccias, breccia pipes, slumped beds, and collapse structures. All these natural karst phenomena can be sources of engineering or environmental problems. Dangerous sinkholes and caves can form rapidly in evaporite rocks, or pre-existing karst features can be reactivated and open up (collapse) under certain hydrologic conditions or when the land is put to new uses. Many karst features also propagate upward through overlying surficial deposits. Human activities also have caused development of evaporite karst, primarily in salt deposits. Boreholes (petroleum tests or solution-mining operations) or underground mines may enable unsaturated water to flow through or against salt deposits, either intentionally or accidentally, thus allowing development of small to large dissolution cavities. If the dissolution cavity is large enough and shallow enough, successive roof failures can cause land subsidence and/or catastrophic collapse. Evaporite karst, natural and human-induced, is far more prevalent than is commonly believed.     

基于扫描电镜和CT成像技术的碳酸盐岩溶蚀作用微观结构和变化规律研究

为研究溶蚀作用下碳酸盐岩孔隙的演变规律及控制作用,文章选取三峡地区4种类型碳酸盐岩开展溶蚀实验。同时结合扫描电镜、CT成像对实验前后岩石的溶蚀特征及孔隙结构进行测试。结果表明:溶蚀总发生在低晶格能的矿物处且沿矿物晶体的菱形解理面以及薄弱部位发育,表现为对矿物和孔隙等结构的选择性溶解;碳酸盐岩的孔隙度对溶蚀过程影响较小,岩石的孔径大小是影响碳酸盐岩溶蚀速率的重要因素;小孔径岩石的溶蚀多在样品表面发育小型溶孔,大孔径岩石的溶蚀主要发生在孔隙隙壁且有向岩石内部溶蚀的痕迹;经溶蚀改造,孔喉半径和连通性均呈现出增长趋势。本研究对碳酸盐岩差异性岩溶作用机理及岩溶发育规律的认识有一定指导意义。      

湘中灰山港—煤炭坝地区岩溶发育特征及其构造控制

湘中灰山港—煤炭坝地区岩溶塌陷发育,但对该地区岩溶发育总体特征及地质背景尚缺乏全面、深入地研究。文章依托1∶5万区域地质调查项目,结合相关资料,对该地区岩溶发育特征及其构造控制条件进行研究与总结。研究区可溶岩主要属于上古生界,少量发育于白垩系—古近系底部。地层潜在岩溶发育强度依次为马平组＞大埔组＞栖霞组和茅口组＞百花亭组（仅指其中的灰岩质砾岩）＞大隆组。平面上可划分为裸露型、覆盖型和埋藏型3种类型岩溶区,其中覆盖型岩溶区可进一步划分为强、中、弱3类。覆盖型和埋藏型岩溶区垂向上可分为浅部岩溶发育带、中部溶洞裂隙发育带和深部岩溶弱发育带。二叠统东吴抬升,中三叠世以来多次挤压和白垩纪—古近纪区域伸展等构造事件形成的褶皱、不同方向断裂裂隙系统、盆地基底构造,以及古近纪以来的差异升降运动等控制了岩溶发育特征。岩溶作用具有三个演化阶段:第一演化阶段形成龙潭组之下的溶孔、溶洞等古岩溶形态;第二演化阶段形成了岩溶低丘地貌;第三演化阶段形成覆盖型岩溶地貌。