无锡浅埋岩溶发育特征及其与隧道安全距离研究

在江苏无锡惠山附近修建地铁过程中发现了较多的浅埋岩溶，通过钻孔资料和跨孔地震CT试验对该地的岩溶发育特征进行了详细分析.同时，根据溶洞的大小、位置和填充等情况，将其分为四种类型.为了探讨该场区地铁隧道开挖后的稳定性问题，采用有限差分的方法，研究了隧道与溶洞之间的距离及溶洞填充物对隧道整体稳定性的影响.最后，根据设计规范，确定了隧道与溶洞之间的安全距离.结果表明，场区内大部分溶洞呈扁球形或椭球形，并由含砾石的粉质黏土或淤泥质粉质黏土充填，最发育的溶洞埋深在26～30 m和32～36 m，溶洞直径为1～10 m；综合来看场区内Ⅰ型溶洞对隧道安全施工的威胁最小；四种岩溶类型与隧道之间的安全距离为5 m或≥11 m.本研究成果可为江苏省浅埋岩溶地区其他拟建隧道的设计和施工提供技术参考.     

云南鹤庆西山地质构造对岩溶发育的控制作用分析

为探究地质构造对岩溶发育的控制作用,选择鹤庆西山为研究区,采用地质调查与钻探数据相结合的方法,分别对地层岩性、地质构造、地表与地下岩溶现象和分布规律进行综合分析。结果表明:受印支运动、喜山运动等多期构造运动影响,研究区整体形成以NNE-NE向为主的构造格局。根据规模的不同,将研究区构造划分成区域性断裂带、次级断裂、大型构造裂隙与节理等4个层次,分别从不同程度影响岩溶发育的方向与深度,控制研究区地下水径流与排泄。研究区岩溶发育具有阶段性,区内保留有3 000 m和2 500~2 700 m的2级夷平面,发育高程2 300~2 500 m、2 260~2 320 m、2 210~2 240 m和2 200~2 220 m的4级河流阶地,分别对应不同高程的水平溶洞,结合钻孔数据,将研究区划分为古近纪岩溶发育、新近纪岩溶发育及第四纪(现代)岩溶发育等3个岩溶发育期。     

岩溶地区100 m深钻孔桩施工技术——以眼镜塘特大桥为例

结合眼镜塘特大桥超长钻孔桩施工以及岩溶地区的地质状况,根据现场施工管理经验,介绍了客运专线岩溶地区100m深钻孔桩施工技术,提出了冲击法钻孔、深层溶洞处理、塌孔以及沉碴清除的一些控制措施。     

金沙江白鹤滩水电站旱谷地料场岩溶发育特征及工程效应

巧家县旱谷地石灰石料场岩溶总体不发育,但开挖揭示有较大岩溶管道,查明岩溶发育的规律对料场下一步开采布局具有现实意义。通过对料场及其周边的实地调查、钻孔揭露及物探,对地下岩溶以及地表岩溶分布特征及位置进行统计,结合构造、岩性、水文及地貌等地质特征对岩溶发育机理进行分析讨论,认为特殊水文条件下可以在岩溶发育较差地区发育岩溶异常带"。主要结论如下:①巧家旱谷地斜坡由于地表支沟发育,地表水无法聚集,地表岩溶不发育。②料场上方缓坡平台后缘有一断层泉,流量约1. 8 L/s,泉水出露后又在该平台渗入地下,使得料场区地下岩溶较地表发育;旱谷地平台后缘保存有菩萨洞和蝙蝠洞,为当时溶洞的出口。③地下岩溶通道首先在普家村平台断层泉渗入地下,沿中梁子沟发育切层陡倾坡外的"垂直"管道,直径约12 m,在1 400 m高程,顺层发育水平管道(层控),并在大弯子沟右岸菩萨洞及蝙蝠洞岩溶水排出地表;随着旱谷地台面的抬升,现今岩溶管道仍然以垂直管道向金沙江谷底方向排泄,出口在巧家县城龙潭一带。④由于管道及其附近塌陷及溶洞角砾、次生泥充填,危岩垮塌严重,不能满足石料质量要求,料场区有用料储量减少10%～15%。     

江西东乡县亭子上岩溶塌陷形成机理研究

岩溶塌陷地质灾害对江西东乡县孝岗镇西坪村亭子上居民区造成了严重的经济损失和安全隐患。通过钻探、物探及地下水试验分析,亭子上居民区内岩溶塌陷的3个基本形成条件充分,一是岩溶发育强烈,钻孔见溶洞率达81.8%,小于1 m的岩溶顶板达70%;二是具有较厚的含粉质粘土和砂砾石覆盖土体;三是地下水丰富,地下水动力充足。综合认为,在渗流潜蚀和真空吸蚀效应的共同作用下,研究区覆盖土层内形成土洞,再经过降雨或增加荷载导致土体的致塌力上升,使得土洞顶板失稳坍塌形成地面塌陷。     

新建厦门至深圳铁路尧典特大桥隐伏岩溶形态与工程处理

新建厦门——深圳铁路潮汕至新深圳段尧典特大桥通过隐伏岩溶地段,地质复杂,岩溶发育。该桥全长1797.12m,共布墩台数55个,有46个墩台揭露溶(土)洞,现将钻孔揭示的溶洞资料进行综合整理分析,进一步阐述地质构造,地层岩性与隐伏岩溶的关联性,初步探讨桥位区段隐伏岩溶发育的形态及其成因和一般规律,对隐伏岩溶的工程处理措施提供某些建议。     

东黄山国际小镇岩溶发育危险性评价

岩溶作为工程建设中常见的地质灾害之一,对岩溶区工程的设计和施工具有一定的威胁。根据东黄山国际小镇的勘察成果,揭露岩溶多以覆盖性串珠状溶洞为主,主要沿麻川河及其支流呈条带状分布。在总结岩溶发育特征的基础上,充分考虑了研究区影响岩溶发育的控制因素,选取地层岩性、钻孔遇洞率、覆盖层厚度、土层结构、地下水水位埋深、距地表河流的距离6个主控因素,应用地理信息系统技术(geographic information system,GIS)和层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)多源信息相融合的方法,构建了东黄山国际小镇岩溶发育危险性评价模型,并对研究区进行了预测分区评价。结果表明:岩溶高发育区主要集中在小镇中部和北部,面积约0.4 km~2,约占研究区总面积的5%。根据钻孔揭露情况,揭露溶洞的11个钻孔均位于评价分区图中的危险区,拟合程度高,表明构建的岩溶发育危险性评价分区模型与实际相符。研究成果对东黄山国际小镇基础设施的规划和建设具有一定的指导作用。     

运用激电中梯测量探测覆盖型岩溶发育程度

运用激电中梯测量方法,进行岩溶塌陷地质灾害调查,研究了覆盖型岩溶的发育程度。首先研究了不同地层岩性的视电阻率和视极化率特征,得出了岩溶裂隙发育的主要地球物理特征;再根据研究区的激电中梯测量成果,划分了4个异常区;结合地质构造条件,推断解释认为Ⅰ区和Ⅲ区中的局部高阻区为岩溶裂隙发育区;最后通过布设电阻率垂向测深剖面,进行推断反演,并利用钻孔进行验证,发现了1.6 m深溶洞。研究成果表明,激电中梯测量方法在探测覆盖型岩溶的发育程度方面,取得了较好的效果。     

广西凤山县鸳鸯泉水文地质成因探讨

【目的】研究凤山县鸳鸯泉的水文地质成因,为鸳鸯泉这一地质奇观提出科学的解释。【方法】根据实地调查和现场试验,结合地层岩性、地质构造以及岩溶发育情况,查明鸳鸯泉的岩溶水文地质条件;根据地下水示踪试验,确定鸳鸯泉的源头和主要的岩溶含水介质类型,并通过稳定氢氧同位素和钙锶比(Ca/Sr)分析,研究管道介质岩溶大泉的补径排过程和水循环特征。【结果】鸳鸯泉的源头为年里落水洞补给的外源水,公塘和母塘两个出口的主径流管道基本一致;鸳鸯泉具有以岩溶管道为主的含水介质特征,以及快速流的补给、径流和排泄过程。这种水文地质现象的成因与管道流集中排泄的方式有关。【结论】鸳鸯泉同属于一个管道系统,管道流的两个出口在水循环速度上存在差异,相比公塘,母塘具有较短的径流途径和较快的更新速率。     

金家渠煤矿工作面顶板富水性分析及疏放水对策

金家渠煤矿110301工作面水文地质条件复杂,顶板富水性强,严重影响工作面安全回采。为准确分析工作面顶板富水性区域,采用瞬变电磁探测技术探明工作面横向范围与纵向顶板上方80 m范围岩层富水性,圈定了富水异常区段及等级。对工作面范围内钻场、钻孔数量、钻孔深度、角度等参数优化,确定工作面切眼300 m附近钻场间距100 m,设计2个钻场共计5个钻孔,其他区域钻场间距200 m,每个钻场布置2~4个钻孔,每个钻场设置一个平行于巷道的钻孔,一个垂直于巷道的钻孔,另外的两个钻孔与巷道成60°夹角,钻孔倾角15°~55°。通过涌水量观测累计疏放水36.2万m~3,单孔最大涌水量154 m~3/h,半衰期约20天;后稳定在76 m~3/h,有效降低顶板含水层涌水量、水位与水压,保证工作面安全回采。     

广西乐业大石围大型岩溶漏斗的形成特征

大石围大型岩溶漏斗位于云贵高原南缘的桂西北边陲的岩溶斜坡地带.红水河右岸百郎地下河上游的高楼至韩家沟风岩洞地下河支流的中段.地面标高1 000 m～1 500 m,漏斗口直径为500 m×380 m,口部面积为1.4×105m2,底部直径为200 m×100 m,底部面积20 000 m2,总容积为3×107m3～5×107m3.其深度和容积在世界同类大型岩溶漏斗中位居第5位或是中国的第3位.研究表明,区域构造或垂向深切"X"型共轭节理、裂隙, 对岩溶漏斗周边岩壁的崩塌和平行后退起着至关重要的作用;而第四纪以来的大幅度抬升,是造成岩溶向纵深发育或漏斗深切作用的主要原因.大石围岩溶漏斗是地表和地下岩溶的长期共同作用,逐渐崩塌、扩大其容量和增加其深度而实现的.     

基于亚米级卫星数据的典型喀斯特小流域石漠化空间格局与演变特征

【目的】阐明石漠化演变的过程和机制,为下一步石漠化综合治理的方向和重点提供科学依据。【方法】选取契合喀斯特地区景观特点的亚米级卫星数据,使用指数分类法提取2003年和2013年研究区不同等级石漠化信息,对研究区石漠化空间格局和演变特征进行分析。【结果】指数分类法分类精度评价结果显示,Kappa系数大于0.8,且野外验证精度为85%,说明解译结果可信。2003—2013年,研究区石漠化面积从96.55km~2减少至88.97km~2,石漠化面积呈现减少的趋势,总体减少速率为0.76km~2/a;无明显石漠化增加速率最大,为20.11km~2/a,轻度和中度石漠化演变速率为-0.23km~2/a和-0.02km~2/a。虽然不同等级石漠化面积之间均有转化,但是向无明显石漠化转移的面积(7.65km~2)大于向强度石漠化转移的面积(3.04km~2)。演变方向上,石漠化轻度改善的面积最大为10.56km~2。【结论】研究区整体的石漠化状况有所好转,总体上石漠化治理取得一定的成效,但是轻度恶化的面积(6.08km~2)也不容忽视,需要对石漠化治理工程效果进行巩固。     

武鸣灵水岩溶泉的水环境变化及管理保护面临的新问题

【目的】以武鸣灵水岩溶泉为例,对调查研究灵水来源及环境地质问题所做的一系列工作进行总结,为其他地区的地下水开发利用和保护提供经验和参考。【方法】综合前期的地面调查、钻探、物探、水化学、水文监测以及示踪试验等多种技术手段,总结灵水岩溶泉的形成及水环境退化的原因和趋势。【结果】确定灵水的补给范围;灵水含水层以网状裂隙排泄为主,呈现集中径流带的特征;枯季灵水的水资源量明显减少;水文功能的弱化导致水生生态系统急剧退化。另外,灵水还面临有害微生物快速繁殖、地下水动力减弱引发河流倒灌更加频繁等亟待解决的问题。【结论】灵水研究的一系列工作既展示了成果,也成为岩溶水源地研究的典范。广西其他岩溶地下水的研究还停留在水质水量的调查评价阶段。建议以灵水为参考,从单纯的无机环境向有机生命环境过渡,以应对变化环境下岩溶地下水资源管理和保护所面临的挑战。     

岩溶水水化学特征的主成分分析和因子分析

【目的】为了解岩溶区地下水水化学特征以及地下水成分的来源。【方法】以广西果化镇地下水为研究对象,于2017年7月共采集地下水样品21件,运用Gw_chart软件制作水化学Piper三线图,结合R软件进行相关性分析、主成分分析法、因子分析法等对数据进行处理。【结果】研究区岩溶地下水水化学类型主要为重碳酸-钙型水,Ca2+和Mg2+为地下水中主要阳离子,HCO-3和SO2-4为地下水中主要阴离子。HCO-3与Ca2+,Na++K+与Cl-,SO2-4与Mg+2、Ca2+,相关性较强,它们经历了相似的化学反应过程。通过主成分分析法提取了3个主成分,共解释了91%的方差,可以很好地代表原始数据;通过因子分析提取出3个公共因子,共解释了86%的方差。【结论】自然因素水-岩作用为水化学元素特征与来源主导因素,人类活动也起到了重要作用。     

喀斯特季节性雨林优势种群生态位特征及其对石漠化地区植被修复的启示

[目的]研究北热带喀斯特季节性雨林优势木本植物种群生态位特征,了解群落内各种群对资源的利用状况及生态适应性,为生物多样性保护及退化生态系统的植被恢复提供参考。[方法]在对弄岗15 hm²北热带喀斯特季节性雨林进行样方划分及植被调查的基础上,以375个20 m×20 m的样方作为不同的资源位,以各样方物种重要值作为生态位计测的状态指标,运用Levins和Pianka公式计算、分析样地内30个优势种群的生态位宽度和生态位重叠度。[结果]生态位宽度较大的种群为苹婆、广西牡荆、茎花山柚、假玉桂和日本五月茶等,生态位宽度分别为207.04,195.01,176.88,142.05和126.23;生态位宽度较小的是三角车、肥牛树、对叶榕、米扬噎和中国无忧花等,分别为37.95,35.79,33.83,25.87和15.76;重要值排序靠前的闭花木、蚬木、海南椴和劲直刺桐的生态位宽度居于中间位置,生态位宽度为107.54,77.54,113.48,95.12。生态位重叠值等于1的种对有0对;生态位重叠值大于或等于0.5、小于1的种对有20对,占总种对数的4.6%,生态位重叠值大于0小于0.5的种对有401对,占92.2%;生态位重叠度等于0的种对有14对,占种对数3.2%。[结论]喀斯特季节性雨林中适应性强、分布范围广的种群,生态位宽度较大,且绝大部分种对的生态位重叠度较小。苹婆、金丝李和茎花山柚等生态位宽度比较大,资源利用和环境适应能力较强、而且兼具生态和经济价值,在岩溶石漠化地区进行植被恢复时应作为优先考虑物种。要建立完整的石漠化地区植被恢复参照系统,应在不同岩溶气候带建立不同演替阶段的天然植被监测样地,分析其环境条件、群落结构及种间关系等。在针对某个地区某个恢复阶段进行植被恢复设计时,应参照该地区这个恢复阶段的天然群落,选择生态位宽度大的物种作为先锋种,选择生态位重叠度较小的物种作为伴生种。     

川西深层碳酸盐岩岩溶储层预测

川西北部九龙山地区深层茅口组碳酸盐岩沉积后遭受剥蚀和淋滤溶蚀作用,岩溶体储层较发育.茅口组作为下二叠统重要产气层系,具有巨大的天然气勘探潜力.为了进一步提高岩溶体储层的预测精度,通过开展岩溶体上覆地层反射结构分析,茅二段岩溶体地震相研究,茅口组剥蚀后的微古地貌恢复,岩溶体地震属性特征分析等研究工作,对茅二段岩溶体分布情况进行了定性综合预测.利用伽马反演方法预测茅二段生屑灰岩,并在此基础上通过研究采用多属性储层孔隙度反演预测方法进行茅二段岩溶体储层的定量预测.结果表明:定性-定量预测相结合的储层预测方法,对茅二段岩溶体储层的刻画更为有效、可靠,从而为川西北九龙山地区茅口组的开发规划和选区提供重要依据.     

广西里湖地下河水化学特征及其影响因素

【目的】岩溶地下水由于储量相对丰富,水质优良,是良好的供水水源。因此,揭示岩溶地下水水化学特征及其影响因素,能够为保护和利用岩溶地下水提供科学依据。【方法】以广西里湖地下河为研究对象,于不同季节对里湖地下河上游到下游的河水进行水化学分析。【结果】里湖地下河水主要阴离子为HCO-3,主要阳离子为Ca2+,水化学类型为HCO3-Ca型,影响水质变化的主要离子为Cl-,NO-3,SO2-4;各离子浓度从上游到下游变化不一致,总体呈现先升高再降低的趋势,季节变化体现在雨季离子浓度偏低,旱季偏高。【结论】地下水地球化学组成受控于碳酸盐岩的自然风化溶解;污染物质主要来源于人类活动的输入,降雨的稀释作用是影响水质季节性变化的主要原因,地下河自身存在的自净能力使得污染物浓度降低,尤其是甘田坝到小龙洞洞穴伏流段水体中部分污染物的浓度显著降低。     

公路岩溶隧道精细勘察模式及在沾会高速灰岩地区的应用

为了实现对岩溶区公路隧道隐伏岩溶发育情况进行准确的勘察,从而为后期处治设计提供可靠依据,有效减少开挖时产生的突水突泥等事故,通过建立科学的勘察模式,可以有效攻克岩溶发育的隐蔽性、复杂性等难点,达到对隧道岩溶发育进行精细勘察的目的。通过研究调绘、物探、钻探、孔内三维扫描以及水文地质实验相结合的综合勘察模式,并在云南沾会高速德泽隧道的岩溶勘察中进行应用,结果表明:调绘工作先行,可以对工区岩溶发育情况进行宏观判断;隧道贯通物探,可以对具体岩溶发育形态及范围进行圈定,对钻探位置的选择具有指导性左右;钻探工作可以对物探异常进行验证,能准确判断岩溶发育的位置及规模;孔内三维扫描能对岩溶发育形态进行精确直观成像;水文地质实验可以判断场地岩体性质;通过多种手段、层层递进的方式,能有效精确的对隧道岩溶发育情况进行勘察。可见新的隧道岩溶精细勘察模式在实际应用中行之有效,可以在类似工区推广使用。     

豆科植物对石漠化土地生物碳固持能力的影响

【目的】评估豆科植物功能群在恢复石漠化土地生态功能(如碳固持)中的速率及效果。【方法】以豆科植物顶果木Acrocarpus fraxinifolius、降香黄檀Dalbergia odorifera为驱动种实施再造林,对顶果木纯林、降香黄檀纯林、顶果木×降香黄檀混交林和对照(自然恢复的灌丛)进行系列取样调查,研究不同恢复类型群落的生物量、碳储量和碳固持速率。【结果】顶果木纯林、降香黄檀纯林和顶果木×降香黄檀混交林群落的生物量、碳储量和碳固持速率均显著高于对照,高出灌丛8倍以上;在3种恢复模式中,以顶果木纯林的生物量、碳储量和碳固持速率最高,降香黄檀纯林最低,顶果木×降香黄檀混交林居二者之间;方差分析结果表明,3种恢复模式的生物量、碳储量和碳固持速率与对照存在显著差异,但3种恢复类型间差异不显著。【结论】应用豆科植物功能群恢复石漠化土地的生物碳固持能力可以取得快速、高效和显著的效果,建议推广应用。