落马洞暗河发育特征及其洪涝成因分析

根据区域岩溶发育史分析认为,湖北宣恩县落马洞暗河的形成总体上可分为两个阶段:第一阶段发生在白垩纪末至晚第三纪。在该阶段中,降水主要通过发育于卧西坪岩溶坡立谷地两侧的小型洼地、落水洞汇入地下管道,往卧西坪谷地排泄,在卧西坪一带形成一小型岩溶湖泊的同时,还在谷地西侧形成了下黑槽、铜锣坪、扁洞三个近东西向地下暗河系统。第二个阶段发生在晚第三纪至今。在这一期间,随着区域构造运动的振荡性抬升,岩溶侵蚀基准面不断下降,在谷地内形成了上、下黑槽、铜锣坪落水洞与卧西坪消水洞等垂向岩溶管道,贯通早期形成的东西向管道并袭夺卧西坪和铜锣坪一带的地表岩溶湖水,使得原分散的岩溶水系统通过南北向的主管道集中排泄,形成了多进口的树枝状复杂管道暗河系统。卧西坪岩溶坡立谷内常年遭受洪涝的原因主要是由于落马洞地下暗河形成年代较晚,管道规模较小,且洞内坍塌淤积严重,排水能力小。在此基础上,提出了加强流域水土流失管理、疏通河道和新建排水隧洞等治理措施与防治对策。      

利用示踪试验时间-浓度曲线分析岩溶管道结构特征

岩溶管道结构特征对岩溶水资源的合理取用、保护及地下工程安全施工均具有重要影响。目前在利用示踪试验曲线分析岩溶管道结构特征时,难以通过曲线叠加、钝锋、不规则上升和下降等形态准确解释多条岩溶管道连接关系、地下湖所处位置和地下水状态。运用地下水溶质运移理论,推导出岩溶管道流溶质运移模型,根据模型绘制三维溶质运移形态和理论时间-浓度曲线,结合水力学相关知识,对岩溶管道连接关系、地下湖位置及岩溶管道流形态变化对应的时间-浓度曲线进行解释。得出以下主要结论:（1）曲线出峰个数对应岩溶管道条数,由于管道径流长度及流速存在差异,双管道并联曲线存在3种模型,分别为2个孤立的单峰、下降曲线存在双峰叠加和2个连续上升的叠加峰;（2）单管道曲线下降梯度个数对应地下湖个数,多管道需结合管道个数和地下湖位置具体分析下降梯度和地下湖个数关系,根据地下湖位置将双管道并联岩溶管道划分4种类型,即地下湖存在于未分支管道、主管道、支管道、主管道和分支管道上;（3）曲线形态极速变化标志着管道流发生表流和承压流的相互转化。研究结果可为岩溶地区地下水保护及地下工程安全建设提供保障。     

现代岩溶地下河成因研究对塔北奥陶系大型岩溶缝洞体储层勘探的启示——以桂林寨底岩溶地下河系统的剖析为例

研究现代岩溶地下河内大型缝洞空间的形成机理,可成为揭示古岩溶缝洞体储层发育的"钥匙",并指导油气勘探。根据对桂林寨底地下河系统的野外地质调查、示踪试验、物探及钻孔资料研究,基本确定了寨底地下河系统内大型岩溶缝洞发育的展布特征。认为地貌、水系、岩性、断裂等是寨底地下河管道发育的主控因素。结合三维地震技术,对塔里木盆地北部哈拉哈塘某井区晚奥陶世岩溶期岩溶进行了地质背景、古地貌、古水系及古水动力条件分析,刻画了哈拉哈塘晚奥陶世岩溶期的一条古岩溶地下河及其大型缝洞储集空间的分布。勘探结果表明在地下河管道上的钻井均获得高产。     

裂隙岩溶含水系统溢流泉演化过程的数值模拟

本文利用非连续裂隙网络介质模型,耦合水动力条件和碳酸盐溶蚀动力条件,建立岩溶含水系统演化的数学模型,并用数值法进行模拟分析。在已建数值模型基础上,构造了两组实例模型(降水入渗补给的裂隙岩溶含水系统和河流补给的裂隙岩溶含水系统)来研究裂隙岩溶系统中溢流泉早期演化过程。模拟发现,裂隙岩溶含水系统演化过程中,裂隙不断被溶蚀拓宽,致使系统中潜水位不断下降,许多小泉被疏干;同时不同裂隙之间存在溶蚀差异,在潜水位及优势通道附近的裂隙溶蚀速度快,而其它位置则相对慢得多,差异溶蚀促使系统形成优势溶管,优势溶管逐渐袭夺水流,形成大泉。另外对比两模型发现,降水入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道从汇向源发育;而河流入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道则由源向汇发育。      

云贵高原典型串珠状岩溶湿地水文地质演化研究

位于云贵高原面上宣威岩溶断陷盆地北东部的格宜镇,地貌类型为岩溶丘峰谷区,广泛分布碳酸盐岩地层,由于岩石建造和外地质应力的复杂性,在强烈的溶蚀作用下形成了多种多样的地貌形态,既有溶蚀形成的溶洞、洼地、谷地、落水洞等地表岩溶地貌,又有地下河管道等。通过水文地质学、岩溶学方法,对湖泊型串珠状湿地的构造、水文地质、岩溶发育特征进行研究,云贵高原面上串珠状岩溶湿地演化过程经历了地壳抬升期、南地壳稳定期、地壳再次抬升期三个阶段,在新构造运动作用下,由于地壳抬升,侵蚀基准下切等原因,岩溶管道在漫长的时间内垮塌、淤泥堵塞及岩溶发育的不均匀条件下了形成地表串珠状湿地。针对目前湿地面积的不断萎缩、减小问题,提出了具体的保护建议。      

岩溶管道水系统灰模型建立与分析——以贵州仁怀长岗为例

岩溶管道水系统为信息不确定的灰系统。本文依据贵州仁怀长岗出水洞地下河系统的流量动态长观资料,应用灰色系统理论原理,对岩溶管道水内在特征关联性进行分析,探讨了地下径流与降雨关系以及外源水对地下水的补给关系,并建立了岩溶管道水的ＧＭ（１,１）残差序列周期分析模型及包络模型,取得了较满意的结果。表明该方法在岩溶管道水水资源评价中具有一定的实用性      

地下水多元示踪试验在岩溶隧道水害预测中的应用——以张吉怀高铁兰花隧道为例

以张家界—吉首—怀化高速铁路兰花隧道为例,在岩溶水文地质调查基础上结合地下水多元示踪技术,查明了兰花隧道隧址区各岩溶地下水系统以及地下暗河管道的空间展布。结果表明:（1）兰花隧道及其附近区域全部为寒武系碳酸盐岩裸露区,以峰丛洼地为主,地表和地下岩溶极为发育;（2）兰花隧道隧址及其附近区域共发育有呆业洞和兰花洞两个独立的地下暗河系统,其中Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号三个岩溶水系统属于兰花洞地下暗河系统的子系统;Ⅳ号岩溶水系统属于呆业洞地下暗河系统;（3）Ⅳ号岩溶地下水系统在平面和剖面上都没有与兰花隧道相交,不会对隧道突涌水构成威胁;（4）兰花洞地下暗河系统以中部兰花洞暗河天窗为界分为上游和下游两段,上游段Ⅰ号和Ⅱ号岩溶水系统在平面和剖面上都没有与兰花隧道相交,不会对兰花隧道突涌水构成威胁;下游段Ⅲ号岩溶水系统在平面上与兰花隧道相交（交点里程为DK60+100）,可能存在隧道突涌水风险;（5）依据高分辨率降雨-水文动态监测数据,采用降雨入渗系数法预测在极端暴雨情况下兰花隧道揭露Ⅲ号岩溶管道的最大涌水量为7.08×104 m3?d-1。      

贵州独山南部岩溶地下水系特征及水资源评价

黄后岩溶地下水系是发育在云贵高原向广西过渡的高原斜坡地带上的一条典型地下水系,它的形成和发育与该区的水文、气象、地质和地貌条件及其演化历史密切相关,反映出岩溶区地表水、地下水复杂的转变和演化关系,并参与了岩溶地貌的造貌作用。高原剥夷面上岩溶地下水比较丰富并具浅埋藏的特点,表明它与高原面同时形成的关系。目前,由于排泄基准面向上游的溯源侵蚀作用,使这种浅埋藏正在遭受破坏。在由溶蚀孔隙、裂隙、管道和溶洞组成的不均匀含水介质系统中,由枝状地下水系联结起来构成了具有良好水力联系的、有统一补给— 径流— 排泄的地下水系统,其主流和主要支流则发育成具有良好导水能力的快速排泄的地下河。      

利用高精度示踪技术和大功率充电法确定地下河系统的管道分布特征——以毛村地下河系统为例

由于岩溶发育的非均一性和复杂性,确定岩溶地下河流域范围及地下河管道的位置是非常困难的。高精度示踪技术可用来确定地下河管道的连通性及地下河流域大致范围;大功率充电法能够准确定位岩溶地下河管道的平面分布特征并追踪地下河系统的管道展布方向。综合高精度示踪技术和大功率充电法等成果,并结合地下河的地表出露特征和钻探等信息进行验证,查明毛村地下河系统的地下河管网分布特征及大致流域范围,探测技术方法组合成效显著。主要成果体现:在毛村地下河系统上游,存在多个地下河管道分支,且还存在一个未被发现的地下河管道,连通各地下河分支;在地下河系统中游径流区,地下河主管道接受周围山体的补给并与次级管道、岩溶裂隙带形成复杂的地下河网状系统;在地下河系统下游排泄区,地下河管道分支呈扇形向排泄点聚集。另外,大功率充电法探测结果显示灯明泉可能是毛村地下河系统的一个分支,但是两者之间的连通性较差,在雨季或水位上涨时,两者之间的联通性可能会有所改善。      

贵州盘县乐民河流域三股水岩溶泉水文地质条件分析

三股水岩溶泉为贵州碳酸盐岩山区典型的岩溶大泉,周边煤企广布,排污现象普遍,岩溶地下水系统较为脆弱,分析岩溶泉形成的水文地质条件是地下水污染防治的基础。在环境水文地质调查的基础上,对岩溶地下水系统边界及补给、径流、排泄特征进行了分析。地表岩溶形态调查及物探成果显示,盘关向斜东西两翼各发育1条岩溶管道,并在三股水一带相互贯通。示踪试验成果表明,平关及小果郎河一带的降雨及地表水与三股水岩溶泉存在水力联系,三股水岩溶地下水系统中的岩溶含水介质以裂隙-管道型为主,裂隙的大量发育使该岩溶地下水系统具备较强的调蓄能力。     

杞麓湖泄水暗河淤塞的不良环境效应分析

杞麓湖岩溶盆地为一封闭的汇水径流型断陷湖盆,汇水面积内的地表地下水流入杞麓湖后,从岳家营落水洞灌入式补给高寨暗河系统,通过地下暗河岩溶管道径流至东部的华宁盆地后以暗河形式排泄。由于泥砂堵塞暗河岩溶管道,导致落水洞最大泄流量不断减小,削弱了杞麓湖的水资源调节功能,引发洪涝灾害;淤塞物及径流迟缓引起污染、污染水置换缓慢又加剧了暗河污染;为解决淹蓄矛盾修建的调蓄水隧道施工以来,岩溶渗漏使得隧道沿线地下水位下降,疏干了山区农村水源,导致地面沉降变形,间接引出一系列新的环境地质问题。     

试论岩溶地面塌陷的类型划分

<正> 岩溶地面塌陷,近年来日益引起人们的关注,但有关岩溶地面塌陷的分类,论述不多,笔者据岩溶塌陷调查,写成本文以期抛砖引玉,文中不妥之处,敬请批评指正。一、岩溶地面塌陷的概念岩溶地面塌陷(简称岩溶塌陷或塌陷),是岩溶地区常见的一种动力地质现象。可以出现于裸露型岩溶山区,在地下溶洞及岩溶管道发育时期,于溶洞顶部或岩溶管道上方形成一些陷落性的洼地、落水洞、竖井、漏斗等地表岩溶形态;也可于覆盖型或埋藏型岩溶区,被充填(或半充填)的溶洞、管道的充填物被掏空,上覆基岩或土层失稳后造成。塌陷的结果,是使岩溶作用向一个新的水平发展,或改变溶洞、地下管道的发育方向。目前,研究较多的,主要是覆盖型岩溶区的塌陷。塌陷在一个地区可以反复出现,后期塌陷可以继承早期塌陷而复生。      

岩溶中低山区岩石路堑填土路基塌陷危险性判识研究

铁路在通过岩溶中低山区时大量采用了岩石路堑和人工填土路基，在路堑施工过程中，可能会有一部分原来未在原坡面开口的溶洞被部分揭露或顶板被削薄，同时爆破施工可能恶化浅埋溶洞顶板的结构及物理力学性质，从而使回填部分土石方形成的路基坐落于开口岩溶形态或溶洞的薄顶板上，具有发生岩溶塌陷的危险性。本文总结了岩溶中低山区岩石路堑填土路基岩溶塌陷发育的基本特点，分析了可溶岩边坡岩溶系统的发育规律，并结合南昆铁路部分区段开口岩溶的野外判别，提出使用逐步判归方法对岩石路堑填土路基的塌陷危险性进行评价。     

岩溶区多重介质水流模型研究进展

数值模拟技术广泛应用于地下水资源评价工作中,为水资源合理开发利用提供科学依据。本文针对岩溶区的数值模拟技术展开研究,综述了岩溶区地下水流建模技术的主要方法和研究进展,介绍了SWMM模型、UGRFLOW模型、CAVE模型、CFP模型等多重介质模型的建模方式和运行原理。岩溶区地下水赋存介质复杂,管道、裂隙和空隙多重介质并存,水流特征多样,等效连续介质模型不能很好地刻画岩溶区复杂的地下水流特征。随着对岩溶水流系统研究的深入,二重和三重介质模型逐渐应用于岩溶区地下水流模拟工作中,取得较好成果,但仍存在如忽略中宽裂隙的导水作用、岩溶管道设置单一、模型适用性不强等问题。今后应从解析岩溶含水介质的结构特征入手,关注中宽裂隙在地下水流系统中的导水作用和水流特征,改进管道流模块以更好地刻画复杂的地下河管道,改进不同介质间水流交换量算法,提高模型精确性和适用性。      

地下采动下含深大裂隙岩溶山体变形响应特征

为了研究岩溶山区地下采矿活动对上覆岩层及山体的变形影响,依托贵州纳雍普洒“8.28”特大崩滑案例,在现场地质调查的基础上,分析了纳雍普洒“8.28”崩塌体特征和山体变形发展过程,采用UDEC离散元数值方法研究了地下采动作用诱发强烈岩溶山体崩滑失稳过程及变形特征。结果表明:山体上部灰岩溶蚀强烈,形成众多裂隙和岩溶管道,在地下采动作用下经历了较长的变形发展过程;地下采动影响下,山体上覆岩层向采空区方向变形,并随着顶板岩层冒落,岩层变形显著增大;上覆岩层深大裂隙对山体变形有重要影响,上部岩层沿着裂隙向下形成沉降带,同时裂隙也得以扩展;崩塌区前缘岩体由于开挖卸荷,向坡外发生挤出变形,前缘阻滑力降低;随着采空区不断扩大,山体稳定性不断降低,最终山体整体溃屈,发生破坏。普洒崩滑模式为“山体后缘拉裂沉陷—裂隙扩展贯通—整体溃屈”。本研究为开展西南地区地下采动对岩溶坡体稳定性影响评价提供借鉴。     

贵州平寨水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞及其形成机制

平寨水库坝址区以碳酸盐岩为主,岩溶较发育,水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞,是水库地下工程施工开挖中揭露的规模最大、对水库渗漏影响最大、设计及施工处理难度最大的溶洞。本文以工程前期地质勘察工作为基础,在区域地貌、地质构造格局、地层岩性、地表及地下水系发育特征研究的基础上,结合工程防渗施工揭露的岩溶水文地质现象、洞穴充填物研究等,从可溶性岩层、地下水来源及运移途径、暗河冲刷与洞顶坍塌作用4个方面,对溶洞发育形成机制进行了研究。分析认为,鸡场背斜北西翼纵向张裂隙和横张裂隙及层间滑脱、断裂破碎带,为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下水向三岔河的径流提供了运移的原始空间与通道,形成溶洞的地下水为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下暗河,长期溶蚀作用使裂隙通道变为溶蚀宽缝并最终转化为岩溶管道,岩溶水沿此通道在左岸底层灌浆廊道桩号0+238～0+296m附近下中部岩体呈虹吸状循环,地下水的强烈冲刷与洞顶坍塌在溶洞形成过程中的作用巨大,后因深部径流条件改变,岩溶管道被逐渐堵塞,形成如今的大型充填溶洞。     

鄂尔多斯盆地北部古岩溶储层流体-岩石系统孔隙发育规律及成岩圈闭定量预测

在化学动力学及热力学、流体动力学和弥散动力学等理论的基础上,建立古岩溶储层岩溶斜坡地质模型和数学模型,对模型的承压流、潜流模式流体岩石系统进行动力学模拟研究,得出岩溶斜坡剖面上孔隙发育带和孔隙充填带的有利区,并探讨形成成岩圈闭的形成机理、模式和有利部位。     

洞坪水库岩溶发育规律及水库渗漏条件分析

洞坪水电站左岸河间地块是由一套滨— 浅海相的碳酸盐岩地层组成。岩溶水文地质条件复杂,发育有呈串珠状、平行于忠建河展布的岩溶洼地,并直抵清江,其下是否存在贯通的地下岩溶管道? 水库蓄水后会不会形成自库尾向清江的岩溶管道式渗漏? 这是该工程急待解决的主要工程地质问题。本文在该区岩溶发育规律研究的基础上,分析了其岩溶水系统的特征及岩溶水流动子系统的空间展布规律,为水库渗漏问题的勘察和评价提供了方向和依据。      

三峡地区泥灰质岩石斜坡带岩溶作用及其对工程稳定性的影响

泥灰质岩石岩溶是岩溶研究一个薄弱环节,将工程稳定性与岩溶作用相结合是岩溶地区地质灾害评价和治理所面临的新课题。三峡地区巴东组（T2b）泥灰质岩石的岩溶问题是新近发现的重大工程地质问题。由于构造破碎和河流切割引起岩石卸荷与松动,使岩石有利于水的渗入和岩溶作用。水是岩溶的溶剂,在峡谷斜坡地带,雨水是地表水和地下水的主要水源,地处亚热带的三峡地区雨水丰沛。通过对15个不同类型水样的化学成分测试和计算表明,雨水呈酸性,方解石的饱和指数（SI）低,具有强烈的溶蚀性,在地表和地下运移的过程中对泥灰质岩石产生了强烈的溶蚀作用。不同的地貌位置和构造层位具有不同的地表水和地下水状态,从而产生不同强度和不同形式的地表和地下岩溶。地质历史时期,岩溶作用使岩石发生成分和结构的一系列变化,从而导致岩石力学强度降低,岩体发生不均匀沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷。测试和计算还表明,不仅雨水及其转化成的地表水和地下水,而且江水和自来水均有一定的溶蚀性。将来,水的岩溶作用和水的诱发作用可能导致地基不均匀沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷,从而破坏工程稳定性。防治三峡地区地质灾害的关键在于防止水向地基的入渗。建议对三峡地区泥灰质岩石斜坡带岩溶进行深入研究。     

陕西商南金丝峡地质公园岩溶峡谷演化模式研究

陕西商南金丝峡国家地质公园成立于2009年8月,以岩溶峡谷、多层岩溶溶洞及十三级瀑布群地质遗迹为特色,包括白龙峡景区、黑龙峡景区、青龙峡景区、石燕寨景区及丹江源景区五大景区,是我国著名的岩溶峡谷型地质公园。岩溶峡谷地质遗迹具有多样性,在空间上总体有隘谷-嶂谷-峡谷(狭义)展布的规律。公园位于南秦岭构造带,岩石主要由白云岩、白云质灰岩、石灰岩组成,该岩溶峡谷景观系统的形成在秦岭具有典型性,与公园岩石地层、断裂构造、崩塌作用、新构造运动及溶蚀性径流侵蚀等因素密切相关,其形成机理具有自身的独特性,称之为"金丝峡模式",即岩溶峡谷谷坡崩塌式后退、平面上呈鱼鳞状扩展的峡谷演化模式。