地下水的特征ppt课件.ppt

陆地流水的分类： 地面流水、地下水,溶洞,3.4 地下水的特征,一、地下水的基本概念： 埋藏在地表以下岩（土）体的孔隙、裂隙、溶隙中的水称为地下水。,一、地下水的基本概念,1.岩土的空隙及地下水的存在形式 岩土体中各种空隙的形状、多少及其连通与分布具有很大的差别，它们对地下水的分布和运动具有重要影响。,孔隙疏松未胶结好的岩石中 形成的颗粒之间的空隙。,裂隙岩石中断层、节理、缝隙等。,溶隙可溶性岩石被溶蚀形成的裂隙。,1.岩土的空隙类型,孔隙水,裂隙水,岩溶水,二、地下水的来源,渗透水：大气降水、冰雪融水、地面流水（江、 河、湖、海）等从地面渗入地下积聚成。凝结水：水蒸汽凝结成水滴后渗于地下。岩浆水（原生水）：地下岩浆活动形成的水 （结晶水、水气）。埋藏古水 ：地史中沉积物空隙中的水， 被封闭保存下来。,1、地下水有气态、液态和固态三种形式。2、根据水在空隙中的物理状态，水与岩石颗粒的相互作用等特征，可将地下水存在的形式分为五种，即：气态水、结合水、重力水、毛细水、固态水。其中主要的是岩土中的毛细水和重力水，因为这两种水对地下水的工程特性有很大的作用。,三、地下水的存在形式,岩石的水理性质是指岩石与水作用时所具有的特征。主要有：容水性持水性给水性透水性,四、岩石的水理性质,容水性持水性给水性透水性,岩土所能容纳一定水量的能力。容水性用容水度来表示，容水度是指岩土空隙完全被水充满时的含水量，可表示为岩土所能容纳的水的体积与岩土体积之比。,四、岩石的水理性质,容水性持水性给水性透水性,在重力作用下，岩土依靠分子力和毛细力，能够保持一定液态水的能力。 常用持水度来表示，持水度是指受重力作用时岩土仍能保持的水的体积与岩土体积之比。,四、岩石的水理性质,容水性持水性给水性透水性,岩土中保持的水在重力作用下能够自由流出一定数量水的能力。用给水度表示。给水度是指岩土给出的水量与岩土体积之比值。给水度在数值上等于容水度减去持水度。,四、岩石的水理性质,容水性持水性给水性透水性,岩土允许水透过的性能。用渗透系数表示。空隙的大小和多少决定着岩土透水性的好坏，空隙的大小经常起主要作用。透水层指可以透水、渗透系数较大的地层，但(目前)不一定含水。,四、岩石的水理性质,岩土体渗透性指标： 是判断工程地区水文地质条件的主要依据之一。表征渗透性的指标有三个： A、渗透系数（k） 用抽水试验方法确定 B、单位吸水量（）用压水试验方法确定 C、透水率（q） 用压水试验方法确定,抽水试验、注水试验：用于透水率较大的地质的透水率试验，如破碎带、坝体。 压水试验：用于透水率较小的地质的透水率试验，如风化岩、坝基。,在抽水井四周设若干个观测孔，以观测周围地下水位的变化。试验抽水后，地基中将形成降水漏斗。当地下水进入抽水井的流量与抽水量相等且维持稳定时,测读此时的单位时间抽水量q，同时在两个距离抽水井分别为r1和r2的观测孔处测量出水位h1和h2 。,渗透系数（k） 用抽水试验方法确定,B、单位吸水量（）：用压水试验方法确定 C、透水率（q） ：用压水试验方法确定,地下水的运动和聚集，必须具有一定的岩性和构造条件。,五、 地下水的类型与特征,透水层含水层隔水层,1、透水层、含水层、隔水层的概念,透水层：空隙多而大的岩层能使水流通过；含水层：贮存有地下水的透水岩层；隔水层：空隙少而小的致密岩层是相对的不透水 岩层(透水系数小于0.001m/d) 。,五、 地下水的类型与特征,含水层,含水层的形成必须具备以下条件：有较大且连通的空隙；与隔水层组合形成储水空间，以便地下水汇聚不致流失；要有充分的补水来源。,含水层和隔水层的不同组合，形成不同类型地下水,隔水层,1、根据埋藏条件，地下水可分为： (1)包气带水；(2)潜水；(3)承压水2、按含水层空隙性质的不同划分为： (1)孔隙水；(2)裂隙水；(3)岩溶水,（一）地下水的类型,潜水,隔水层,1、包气带水是局部的、暂时性的地下水包气带水的特征：完全依靠大气降水或地表水流直接下渗补给，多位于距地表不深的地方，以蒸发或逐渐下渗的形式排泄；分布范围有限；水量随季节变化，雨季出现，旱季消失，极不稳定。,（一）地下水的类型,埋藏在离地表不深、包气带中局部隔水层之上的重力水。,上层滞水,2、潜水(重点）,潜水是埋藏在第一个连续的、稳定的隔水层之上的，具有自由水面的地下水。,上层滞水,潜水,地下水的运移,地下水的赋存类型,A、潜水是埋藏在第一个连续的、稳定的隔水层之上的，具有自由水面的地下水。B、潜水的主要补给来源是大气降水，补给量的多少取决于大气降水量、降水历时、地形坡度、岩土透水性及植被发育程度等；,（1）潜水的特征,重点,C、潜水自水位较高处向水位较低处渗流，潜水面形状常与地形有一定程度的一致性，在山脊地带潜水位的最高点常形成潜水分水岭，潜水的渗流速度取决于水力坡度、岩土透水性等；D、潜水常以泉水或散浸形式在低洼处排泄，水质易受污染。,（1）潜水的特征,图示,（2）潜水等水位线图,潜水面常以潜水等水位线图表示，其绘制方法与绘制地形等高线图一样： 将研究地区的很多潜水人工露头（钻孔、探井、水井）和天然露头（泉等）的水位同时测定，绘在地形图上，连接水位等高的各点即是等水位线图。,（1）等高线的概念 等高线是地面上高程相等的相邻点连接而成的闭合曲线。,确定潜水的流向及水力坡度。 垂直于等水位线，自高等水位线指向低等水位线的方向即为流向。 在流动方向上，取任意两点的水位高差，除以两点间在平面上的实际距离，即为此两点间的平均水力坡度。,等水位线图的用途：,确定潜水与河水的相互关系。如果潜水流向指向河流，则潜水补给河水；如果潜水流向背向河流，则潜水接受河水补给。确定潜水面埋藏深度。潜水面的埋藏深度等于该点的地形标高减潜水位。根据各点的埋藏深度值，可绘出潜水等埋深线 。,等水位线图的用途：,B处：地面绝对标高为84m，潜水位为82.3m，则，B的埋藏深度为1.7m。,确定含水层厚度。当等水位线图上有隔水层顶板等高线时，同一测点的潜水水位与隔水层顶板标高之差即为含水层厚度。确定给水和排水工程的位置。水井应布置在地下水流汇集的地方，排水沟（截水沟）应布置在垂直水流的方向上。,等水位线图的用途,图示,水井,排水,3.潜水的补给、排泄和径流,补给含水层从外界获得水量的过程排泄耗失水量的过程径流由补给区向排泄区流动的过程,3.潜水的补给、排泄和径流,（）潜水的补给补给来源：大气降水、地表水、承压水、凝结水对潜水的补给；农田灌溉水、城市工矿的生活用水和工业废水的 回渗补给等。 其中大气降水和地表水的入渗是潜水的主要补给源,3.潜水的补给、排泄和径流,（）潜水的排泄排泄方式： 以泉的形式出露地表、直接排入地表水（以上两者统称为径流排泄）、通过蒸发逸入大气（也称为垂直排泄）以及向邻近的承压含水层排泄等。,（三）承压水(重点),承压水：充满在两个隔水层之间的含水层 中 ，具有承压性质的地下水。,地下水的赋存类型,特点：承受静水压力（由于被限制在两个隔水层之间，低处的水受到高处水的静水压力）水头高度穿透上部隔水层时，承压水能达到的水位高度,特点： 承压水的水质、水量比较稳定,承压水位线,承压含水层,自流井,1.承压水的特征 （1）承压水是埋藏在两个稳定隔水层之间的地下水，存在明显的补给区、径流区及排泄区；（2）承压水的主要补给来源是地表水体、越流补给等，补给量的多少取决于地表水体的数量、水头差大小、岩土透水性等；（3）承压水属有压水流，自水头较高处向水头较低处渗流，不存在地下水分水岭；（4）承压水常以泉水形式在低洼处排泄；（5）水质不受污染，水质较好。,重点,2.等水压线图,等水压线图就是承压水面的等高线图。它是根据观测点的承压水绘制的，加之同一图中绘制的含水层顶板及底板等高线，可从图中确定： 承压水的流向，并可计算水力梯度； 承压水位的埋深； 承压含水层的埋深； 水头的大小及含水层的厚度等。,含水层的透水性及水力坡度； (4)排泄的方式主要以泉水的形式； (5)水量、水质及水温受气象水文因素的影响较小，一般较为稳定。,图示,松散堆积物孔隙中的水特征：(1)均匀性；(2)不具有方向性；(3)多数具有潜水的特征，少数具有承压水的特征。,（四）孔隙水的特征（了解）,基岩裂隙中的水按成因可分为： A、风化裂隙水(面状裂隙水） ：分布于基岩表部风化裂隙中水，具有潜水的特征； B、层状裂隙水：赋存于成岩裂隙或富含裂隙的夹层中的水。岩层出露的浅部，成潜水；被不透水层覆盖时，成承压水。 C、脉状裂隙水：赋存于构造断裂中的地下水。多为承压水。,（五）裂隙水的特征,1、泉的定义：泉是地下水出露地面的天然露头。是地下水排泄的主要方式之一。因此，它是反映岩层富水性和地下水的分布、类型、补给、径流、排泄条件和变化的一个重要标志 。,（六）泉及其类型,2、按照泉的含水层性质，可将泉分为上升泉及下降泉两大类 。（1）上升泉：由承压含水层补给，水流在压力作用下呈上升运动。（2）下降泉：由潜水或上层滞水补给，水流作下降运动。,（六）泉及其类型（重点）,喷出的温泉,3、根据泉的出露条件又可分为：侵蚀泉接触泉溢出泉断层泉,（七）泉及其类型（重点）,判断,下降泉,上升泉,接触泉,接触泉,溢出泉,断层泉,接触部位,敦煌月芽泉,济南泉水的形成,承压区,间隙泉,地下水的赋存类型,1、潜水位上升引起的工程地质问题(1)潜水位上升后，由于毛细水作用可能导致土壤次生沼泽化、盐渍化，改变岩土体物理力学性质，增强岩土和地下水对建筑材料的腐蚀。在寒冷地区，可助长岩土体的冻胀破坏；(2)潜水位上升后，原来干燥的岩土被水饱和、软化，降低岩土抗剪强度，可能诱发斜坡、岸边岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良地质现象；,3.4 地下水对工程的影响,1、潜水位上升引起的工程地质问题(3)崩解性岩土、湿陷性黄土、盐渍岩土等遇水后，可能产生崩解、湿陷、软化，其岩土结构破坏、强度降低、压缩性增大。而膨胀性岩土遇水后则产生膨胀破坏；(4)潜水位上升，可能使洞室淹没，还可能使建筑物基础上浮，危及安全。,(1)地表塌陷 岩溶发育地区，由于地下水位下降时改变了水动力条件，在断裂带、褶皱轴部、溶蚀洼地、河床两侧以及一些土层较薄而土颗粒较粗的地段，产生塌陷。(2)地面沉降 地下水位的下降减小了土中的孔隙水压力，从而增加了土颗粒间的有效应力，有效应力的增加要引起土的压缩。许多大城市过量抽取地下水致使区域地下水位下降从而引发地面沉降，就是这个原因。,2、地下水位下降引起的工程地质问题,2、地下水位下降引起的工程地质问题,(3)海(咸)水入侵 近海地区的潜水或承压含水层往往与海水相连，在天然状态下，陆地的地下淡水向海洋排泄，含水层保持较高的水头，淡水与海水保持某种动态平衡，因而陆地淡水含水层能阻止海水入侵。如果大量开发陆地地下淡水，引起大面积地下水位下降，导致海水向地下水含水层入侵，使淡水水质变坏。,(4)地裂缝的产生与复活 近年来，在我国很多地区发现地裂缝，西安是地裂缝发育最严重的城市。据分析这是地下水位大面积大幅度下降而诱发的。(5)地下水源枯竭、水质恶化 盲目开采地下水，当开采量大于补给量时，地下水资源会逐渐减少，以致枯竭，造成泉水断流、井水枯干、地下水中有害离子量增多、矿化度增高。,2、地下水位下降引起的工程地质问题,(1)潜蚀 渗透水流在一定水力坡度条件下产生较大的动水压力，冲刷、挟走细小颗粒或溶蚀岩土体，使岩土体中孔隙不断增大，甚至形成洞穴，导致岩土体结构松动或破坏，以致产生地表裂隙、塌陷，影响工程的稳定。 (2)流砂 流砂是指松散细小颗粒土被地下水饱和后，在动水压力即水头差的作用下，产生的悬浮流动现象。流砂多发生在颗粒级配均匀的粉细砂中，有时在粉土中也会产生流砂。,3.地下水的渗透破坏,(3)管涌 地基土在具有某种渗透速度的渗透水流作用下，其细小颗粒被冲走，岩土的孔隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通路，从而掏空地基或坝体，使地基或斜坡变形、失稳，此现象称为管涌。,3.地下水的渗透破坏,当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水 对基础底面产生静水压力，即产生浮托力。 如果基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上，则按地下水位100计算浮托力； 如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上，则按地下水位50计算浮托力； 如果基础位于粘性土地基上，其浮托力较难确切地确定，应结合地区的实际经验考虑。,4.地下水的浮托作用,5.承压水对基坑的作用,当深基坑下部有承压含水层存在，开挖基坑会减小含水层上覆隔水层的厚度，在隔水层厚度减小到一定程度时，承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌现象。基坑突涌将会破坏地基强度，并给施工带来很大困难。,硅酸盐水泥遇水硬化，并且形成Ca(OH)2、水化硅酸钙CaOSiO212H2O、水化铝酸钙CaOAl2O36H2O等，这些物质往往会受到地下水的腐蚀。,6.地下水对钢筋混凝土的腐蚀,结晶类腐蚀 分解类腐蚀结晶分解复合类腐蚀,7.水库渗漏 当地下水位低于库水位且有渗漏通道时，可能产生渗漏问题。,岩溶，又称喀斯特（Karst）：是指可溶性岩石分布的地区，岩石长期在水的溶蚀和冲刷作用下，形成各种各样奇特的形态，这些地质作用及其所产生的各种形态总称为岩溶。,3.3 岩溶及岩溶水,一、岩溶的概念,岩溶是不断流动着的地表水、地下水与可溶岩相互作用的产物。可溶岩被水溶蚀、迁移、沉积的全过程称“岩溶作用”过程。而由岩溶作用过程所产生的一切地质现象称“岩溶现象”。“岩溶”这一术语是概括性的，是岩溶作用和岩溶现象的总称。,一、岩溶的概念,喀斯特（Karst），来源于欧洲斯洛文尼亚共和国（原南斯拉夫西北部）的喀尔斯高原。喀尔斯高原是一个石灰岩地区，岩石裸露，形态千奇百怪。十九世纪末，喀斯特的第一个理论概念是在这一地区建立的，从此这一也名变成了地学中的专用科学术语。在我国，岩溶等同于喀斯特。,岩溶景观,地表岩溶地貌地下岩溶地貌,地表水溶蚀和侵蚀石灰岩，形成许多凹槽，其间的突出部分称为石芽，在热带多雨的厚层纯石灰岩地区，石芽发育得特别高大，称为石林。 石灰岩遭受强烈溶蚀而成的山峰结合体称为峰丛和峰林 。,云南石林 石芽,云南石林,越南下龙湾,桂林阳朔,岩溶景观,地表岩溶地貌地下岩溶地貌,地下的岩溶地貌是各种溶洞，地下水中含有的碳酸钙在过饱和条件下沉积而成各种化学堆积物。,喀斯特洞穴特征,桂林芦笛岩溶洞,湖南波月洞中的石柱、石塔、及地下瀑布华等沉积物,广西-象鼻山,喀斯特洞穴特征,岩溶作用的实质是水和岩石的相互作用。,岩石,水,二、岩溶发育的基本条件,喀斯特作用的化学过程 CO2H2OCaCO3Ca2+2（HCO3）- 这种化学反应是双向的。 影响因素：浓度、压力、温度。,二、岩溶发育的基本条件,二、岩溶发育的基本条件,1.岩石的可溶性2.岩层的透水性3.水的溶蚀性4.水的流动性5.其他：气候、地形、植被和覆盖层等,1、岩石的可溶性,岩石的可溶性主要取决于岩石成分和岩石结构。,A、碳酸盐岩类：石灰岩（CaCO3） 、白云岩 （MgCa（CO3）2 ）、硅质灰岩和泥灰岩等 B、硫酸盐类：石膏（CaSO42H2O 芒硝（Na2SO410H2O） C、卤素岩类：岩盐（NaCl）、钾盐（KCl）,1、岩石的可溶性,1）岩石的成分（矿物、化学）,按三类矿物的百分含量可分为七种类型 a、石灰岩类 b、石灰岩白云岩类 c、白云岩类 d、泥质（硅质）灰岩类 e、泥质（硅质）白云岩类 f、泥灰岩或硅灰岩类 h、碳酸质砂页岩类,易 溶,2、水的溶蚀性,水的溶蚀性主要取决于水溶液的成分。纯水的溶蚀力是很微弱的，但含CO2的水对碳酸盐岩的溶蚀能力比纯水大得多。,空气 CO2 水 CO2 + H2O H2CO3 H+HCO3-岩石（碳酸盐岩） CaCO3 +H+ HCO3- + Ca2+,CaCO3+H2O+CO2 Ca2+2(HCO3)- 灰岩 重碳酸钙，呈离子形式溶于水。 该化学平衡是动态可逆的： 正反应速度取决于水中CO2的浓度 逆反应速度取决于水中Ca2的浓度,溶蚀,实质是H存在,水中CO2 空气中CO2水中CO2释放到空气中，析出CaCO3 ，达到平衡。水中CO2与空气中CO2的关系受温度和压力变化的影响。,3、水的流动性,水的流动性一方面取决于岩石的透水性，一方面取决于降水量，而后者与气候有关。除此，岩石的产状也控制了岩溶发育程度和方向。,.岩性：可溶性成分越纯溶蚀越强烈。 结晶颗粒大则喀斯特发育。,影响喀斯特发育的因素,.气候：气候湿润降雨量大带来的丰富 地下水是Karst发育的前提,.地质构造：裂隙和节理发育促进 了喀斯特的发育。,.水的作用：气温高水中溶入 量大，流动性好,带走溶解物， 增加溶解量。,水平石灰岩层溶蚀表面（爱尔兰）,石灰岩山坡的流水溶蚀,三、岩溶形态特征（重点）,1.溶蚀漏斗2.落水洞3.溶蚀洼地4.溶隙和溶孔5.溶洞6.石钟乳、石笋、石柱及残坡红土7.盲谷、伏流与干谷8.峰丛、峰林、孤峰与残丘9.溶沟、石芽和石林,所 在 位 置,正地形 负地形 石芽 溶沟 地表岩溶 峰丛溶蚀洼地、漏斗、竖井 峰林溶蚀平原（岩溶盆地、 坡立谷） 孤峰、溶丘 岩溶平原岩溶水系 干谷、盲谷、落水洞、伏流、地下 (暗)河、间歇泉、岩溶湖 溶蚀（侵蚀） 堆积 地下岩溶 溶洞 石钟乳、石笋、 石柱、石幕等,1、石芽、溶沟： 石灰岩表面的小型石质凸起就叫石芽， 石芽间的凹槽就是溶沟。,三、岩溶形态特征,（一）地表岩溶地貌,石芽,芽石露裸半,石灰岩中地溶沟,爱尔兰Clare的石芽、溶沟,2.石林：是一种非常高大的石芽，它是在热带多雨气候条件下形成的。云南路南石林，高达2030m，密布如林，故名石林。,（一）地表岩溶地貌,云南路南县石林,路南石林发育于下二叠统阳新灰岩中。由密集的石柱组成，其间是窄而深的溶沟，沟壁陡直，一般高约5-25m。,3.漏斗：岩溶化地面上的一种口大底小的圆锥形洼地，平面轮廓为圆形或椭圆形，直径数十米，深十几至数十米。漏斗下部常有管道通往地下，地表水沿此管道下流，如果通道被粘土和碎石堵塞，则可积水成池。,溶蚀漏斗沉陷漏斗塌陷漏斗,（一）地表岩溶地貌,溶蚀漏斗,1.溶蚀漏斗,4.落水洞：落水洞与漏斗表面形态相似，是地表与地下岩溶地貌的过渡类型。它形成于地下水垂直循环极为流畅的地区，是流水沿垂直裂隙进行溶蚀、冲蚀并伴随部分崩塌作用的产物。,（一）地表岩溶地貌,贵州落水洞,落水洞,湖北咸丰落水洞,（一）地表岩溶地貌,5、溶蚀洼地：由四周为低山丘陵和峰林所 包围的封闭洼地。它的形状和溶蚀漏斗相似，但规模比溶蚀漏斗大得多。溶蚀洼地的底较平坦，直径超过100 m，最大可达12 km。溶蚀洼地是漏斗进一步溶蚀扩大而成。溶蚀洼地底部如被红土或边缘的坠积岩块覆盖，底部的漏斗和落水洞就被阻塞，将形成岩溶湖。,溶蚀洼地封闭盆状凹地，四周低山围绕， 底部平坦,3.溶蚀洼地岩溶湖,6、峰丛、峰林,1）峰丛：一种连座峰林，基部完全相联， 顶部分散成一个个山峰。2）峰林：基部微微相连的成群分布的 石灰岩山峰。,“坡立谷”一词来源于原南斯拉夫，意即平原，又称溶蚀平原。它由溶蚀洼地进一步发育而成。,峰丛,漓江两岸如诗如画的风景,峰林、峰丛,桂林阳朔,7、孤峰与岩溶平原,孤峰：又叫石山。是竖直于平原上的 孤立的石灰岩山峰。,（一）地表岩溶地貌,广西桂林,孤峰,越南下龙湾孤峰,2）岩溶平原：又称岩溶盆地/岩溶谷地/坡立谷,指岩溶区宽广平坦的盆地或谷地。,（一）地表岩溶地貌,桂林就坐落在坡立谷中，坡立谷中有漓江通过。,喀斯特平原,湖南西部的岩溶平原/坡立谷,（一）地表岩溶地貌,8、干谷、半干谷及盲谷干谷为岩溶区的特有景观。岩溶地区发育了古河谷，当地壳上升，地表河流不是随之下切，而是沿着后期在谷底上发育的岩溶孔道（漏斗、落水洞等），将水吸干，谷底干涸遂形成干谷。有些干谷在暴雨季节尚排泄部分洪水，则称半干谷。岩溶地区由于地表河流常发生遇落水洞或溶洞而转为地下伏流的现象，这种河谷遇石灰岩壁而突然截断，当这种河谷成为干谷时，就称盲谷。,盲谷,地下河出口,（二）地下岩溶地貌,三、岩溶地貌,地下岩溶地貌,溶 洞,地下河,1、溶洞,（二）地下岩溶地貌,为地下岩溶地貌的主要形态。是地下水流沿可溶性岩层的各种构造面（如层面、断裂面、节理裂隙面）进行溶蚀及侵蚀作用所形成的地下洞穴。洞穴中存在着溶蚀残余堆积、石钟乳、石笋沉积物及崩塌物等多种类别沉积。,（二）地下岩溶地貌,2、伏流、暗河地面河潜入地下之后称伏流。暗河是由地下水汇集而成的地下河道，它具有一定范围的地下汇水流域，因此，暗河虽有出口，而无入口。,2）伏流：具有明显进口和出口的地下河流，或说是地表河流在地下的潜伏段。其通道一般是溶洞。3）暗湖：暗湖是天然溶洞中具有开阔自由水面的比较平静的地下水体。它既可以由暗河扩大形成，也可由单独封闭的溶洞积水而成。,（二）地下岩溶地貌,四、岩溶堆积物,定义：岩溶堆积物是指与岩溶作用有关的各种堆积物的总称。,岩溶堆积物,（一）地表岩溶堆积物,（二）地下岩溶堆积物,（一）地表岩溶堆积物,1、赭土（蚀余红土）,2、泉华（石灰华）：指岩溶泉出露的地方，形成 的碳酸钙沉积。,黄龙寺钙华,云南中甸白水台（钙华池）,（二）地下岩溶堆积物,1、洞穴化学沉积物石钟乳、石笋、石柱及残坡红土,石钟乳,石笋,石柱,九江狮子洞石钟乳、石柱,美国马默斯溶洞,石钟乳,石笋,石钟乳,石笋,“石钟乳”与“石笋”的形成,石柱,世界上面积最大的石林-大馨吉 （非洲东部岛国马达加斯加）,1、岩溶发育随深度的变化性： 岩溶化程度随着深度的增加而逐渐减弱。 2、岩溶发育的不均一性 所谓不均一性，是指岩溶发育的速度、程度及其空间分布的不一致性。岩溶的发育受到岩性、地质构造和岩溶水循环交替的控制。,五、岩溶发育规律,3、岩溶发育的阶段性与多代性 岩溶的发育是一个缓慢的地质过程，和其他自然现象一样，必有其发生、发展和消亡过程。在岩溶发育条件长期稳定的条件下，它要经过幼年、青年、中年期到老年期，完成一个岩溶的发育旋回。每个阶段都有相应的岩溶形态类型。实际上，岩溶的发育大多是多旋回的，且有些旋回在时间上有重叠。,五、岩溶发育规律,4、溶洞的成层性 溶洞成层的原因在于作为岩溶水排泄基准面的河流，因地壳构造运动在上升稳定再上升的交替变化过程中，河流地质作用相应地产生下蚀旁蚀再下蚀的交替变化，由此岩溶水的运动产生垂直水平再垂直的变化，溶洞也就具有垂直的管道和水平的溶洞交互出现，从而形成相互叠置的成层溶洞。,五、岩溶发育规律,1、裸露型2、浅覆盖型3、深覆盖型4、埋藏型,六、岩溶的类型,岩层大部分出露地表，低洼地带分布有厚度不超过10cm的第四系覆盖层，地表岩溶景观显露，地表水同地下水连通密切。,按可溶岩的出露条件分类：,2、浅覆盖型：岩层大部份被第四系土层覆盖，厚度 一般不超过30m，少部分岩溶景观显露 地表，地表水与地下水连通较密切。3、深覆盖型：岩层基本被第四系土层覆盖，土层厚 度一般超过30m，几乎没有岩溶景观显 露地表，地表水同地下水连通不密切。4、埋藏型：可溶岩层被不可溶岩层(如砂岩，页岩等) 覆盖，没有岩溶景观显露地表，地表水 同地下水连通不密切。,六、岩溶的类型,七、岩溶地基稳定性评价和地基处理措施,1、地基稳定性评价岩溶对地基稳定性的影响包括以下几个方面。在地基主要受力层范围内，如有溶洞、暗河等，在附加荷载或振动作用下，溶洞顶板有可能坍塌，使地基突然下沉。溶洞、溶槽、石芽、漏斗等岩溶形态造成基岩面起伏较大，或者有软土分布，使地基不均匀下沉。,基础埋置在基岩上，其附近有溶沟、竖向岩溶裂隙、落水洞等，有可能使基础下岩层沿倾向上述临空面的软弱结构面产生滑动。基岩和上覆土层内，由于岩溶地区较复杂的水文地质条件，易产生新的工程地质问题，造成地基恶化。,岩溶地基处理措施有：挖填、跨盖、灌注和排导等。 挖填： 即挖除岩溶形态中的软弱充填物，回填碎石、灰土或素混凝土等，以增强地基的强度和完整性。 跨盖： 基础下有溶洞、溶槽、漏斗、小型溶洞等，可采用钢筋混凝土梁板跨越，或用刚性大的平板基础覆盖，但支承点必须放在较完整的岩石上。也可用调整柱距的方法处理。,2、地基处理措施,灌注： 基础下的溶洞埋藏较深时，可通过钻孔向洞内灌注水泥砂浆、混凝土或沥青等，以堵填溶洞。 排导： 对建筑物地基内或附近的地下水宜采用排水隧洞、排水管道等进行流排，以防止水流通道堵塞，造成场地和地基季节性淹没。,2、地基处理措施,1、由于岩溶作用的结果，使可溶性岩体的结构发生变化，岩石的强度大为降低，岩石的透水性明显增大，并富含地下水，因此岩溶对工程建筑兴建及使用往往造成不利的条件。对水工建筑的坝基稳定及坝库渗漏带来严重威胁。,八、岩溶与工程的关系,2、在岩溶地区修建铁路：溶洞顶板突然塌陷或掉块；施工中，洞穴充填岩溶水的突然涌水也威胁着施工安全或建筑物的稳定。,八、岩溶与工程的关系,岩 溶 地 面 塌 陷,一、水库蓄水后的主要工程地质问题：1.水库库岸稳定2.水库浸没3.库区淤积4.水库诱发地震5.水库渗漏,3.4 水库与坝区渗漏的工程地质条件分析,1.水库库岸稳定,一、水库蓄水后的主要工程地质问题：,（1）水库滑坡（2）水库坍岸： 由原来结构疏松的库岸坍塌后形成的新的相对稳定的岸坡。,2.水库浸没：,一、水库蓄水后的主要工程地质问题：,水库蓄水后库周地下水壅高而接近或高于地面，导致地面农田盐渍化、沼泽化及建筑物地基条件恶化的现象。,3.库区淤积：,一、水库蓄水后的主要工程地质问题：,可起到天然铺盖以防止库水渗漏的良好作用；减小有效库容，降低水库效益；水深变浅，妨碍航运和渔业。,5.水库渗漏：,一、水库蓄水后的主要工程地质问题：,坝下渗漏；绕坝渗漏；向邻谷渗漏；河湾间的渗漏等。,二、库区渗漏的地质条件分析,1.地形地貌条件；2.岩性和地质构造条件；3.水文地质条件。,地形地貌条件岩性及地质构造条件水文地质条件,水库四周山体单薄，临近又有低临谷或洼地，且其底面标高低于水库正常蓄水位，在有渗水通道时，水库存在渗漏。临谷切割越深，与库水位高程相差越大，渗漏水量越大。,如何分析库区的蓄水条件？,水库库区的蓄水条件评价一般从如下几个方面进行分析。,基岩地区可能产生大量渗漏的条件，主要是在分水岭或河弯地带有岩溶通道、宽大的断层破碎带、褶皱转折部位以及某些节理发育、透水性强的岩层。此外，分水岭单薄、基岩风化壳较厚的地带，或分水岭地区有古河道或冰水沉积的砂砾石层分布时，将产生严重的渗漏。,地形地貌条件岩性及地质构造条件水文地质条件,如何分析库区的蓄水条件？,库区地下水埋藏与运动的特点，是判断库水外渗的重要标志。,地形地貌条件岩性及地质构造条件水文地质条件,如何分析库区的蓄水条件？,A、分水岭地带的地下水为潜水时：根据地下水分水岭的位置或泉水在地表出露的高程与水库正常水位的关系，可判断库水是否渗漏。,建库前，地下水分水岭高于水库正常水位，则不会产生渗漏；蓄水前，地下水分水岭低于库水位不多，河间地块宽厚，无强烈的渗漏通道存在，则库水不会产生渗漏；蓄水前，地下水分水岭低于库水位甚多，水库蓄水后地下水分水岭可能消失，库水将产生渗漏；蓄水前，地下水分水岭就低于建库河道的原水位，或建库前即存在向临谷的渗漏，水库蓄水后，必然产生强烈的渗漏。,B、当分水岭地区有承压水存在时，只要承压水穿过了分水岭并在库内外两侧岸坡上出露，且出露高程低于水库正常蓄水位，则库水就能沿透水层渗向临谷。,水库岩溶渗漏的分析与评价,岩层透水性指标,透水率q：基岩渗透系数k：坝土或松散岩土,抽水试验,注水试验,压水试验,四、防渗措施,1.堵洞：集中漏水的通道如落水洞、岩洞及溶缝，使用浆砌块石、混凝土或级配料封堵。2.围井或隔离：河床边缘漏水口或反复泉周围用混凝土或浆砌块石筑成圆筒形建筑物，以拦截漏水口。3.隔离法：如库内个别地段落水洞集中分布，或溶洞较多，分布范围很大，采用铺、堵、围的方法处理较困难，则采用隔离法，用隔堤把渗漏地带与水库隔开。,四、防渗措施,3.铺盖：用粘土、土工布、混凝土板或利用天然淤积物组成铺盖，覆盖漏水区以防止渗漏。主要适用于大面积的孔隙性或裂隙性渗漏。4.截水墙：坝基下松散岩层透水性强，抗管涌能力差，而分布深度不大的情况。5.灌浆帷幕：通过钻孔向地下灌注水泥或其他浆液，填塞岩土中的渗漏通道，形成阻水帷幕。6.排水：减压井、排水孔、排水沟等。,简述河谷地貌对坝址选择的影响。 坝址选在河谷较宽地段，上游有足够宽阔的集水盆地、河谷，以便增加库容，下游最好有河漫滩或宽阔的阶地，有利于施工。 坝址两岸谷坡较规整，当为拱坝时要求岸坡阶地对称，最好为侵蚀阶地。 坝址尽量避开构造带、冲沟、岩坎、深潭、囊状风化带，以免为坝体整体滑动提供临空面。 坝址尽量避开河道转弯处，以免坝基受到河流侵蚀作用，导致坝基不稳。,根据地下水赋存的空间类型，可将地下水划分为 孔隙水、裂隙水、岩溶水 几种，泉水是地下水排泄的主要形式，常见的泉水类型有 上升泉、下降泉等。,岩溶现象（喀斯特地貌）的发育主要受 岩性 、地质构造 、 气候 、 地下水 等因素的影响，常见的岩溶现象有 溶沟、落水洞、溶斗、峰丛、溶洞、溶蚀沟 等。,岩溶现象是可溶性岩石分布地区常见的地貌景观，其发育程度受多种因素的控制，下列选项中，（ ABCD ）是岩溶现象发育的基本条件。A、岩层的透水性 B、岩石的可溶性 C、水的运动状态 D、水的溶解能力,作业,P142：3637316318,