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1、第八章 不良地质作用和地质灾害的勘察本章重点：本章介绍了不良地质作用和地质灾害的基本知识，包括岩溶与土洞、崩塌和滑坡、泥石流、场地和地基的地震效应。重点为不良地质作用和地质灾害的勘察要求。学习要求：通过学习，要明确不良地质作用和地质灾害的形成条件、类型和特点,掌握勘察要点及方法，并结合实际预测其危害并提出预防和处理的措施，保证工程建筑和生命财产的安全。第一节 岩溶与土洞一、概述岩溶又称喀斯特（Karst），指地表中可溶性岩石（主要是石灰岩）受水的溶解而发生溶蚀、沉淀、崩塌、陷落、堆积等现象形成各种特殊的地貌，如石芽、石林、溶洞等，这些现象就总称为岩溶地貌。喀斯特是南斯拉夫西北部一个石灰岩高原的
2、地名，19世纪末，南斯拉夫学者司威杰(J.Cvijic)首先对该地区进行研究，并借用喀斯特一词作为石灰岩地区一系列作用过程的现象的总称，到1966年我国第二次喀斯特学术会建议将“喀斯特”一词改为“岩溶”。所以，喀斯特地貌亦称岩溶地貌。岩溶地形的地面往往是石骨嶙峋、奇峰林立，地表崎岖不平，地下洞穴交错，地下河发达，有特殊的水文网。我国石灰岩分布面积约有130万平方公里，广西、贵州等省都有典型的岩溶地貌。我国的岩溶无论是分布地域还是气候带，以及形成时代上都有相当大的跨度，使得不同地区岩溶发育各具特征。但无论是何种类型岩溶，其共同点是：由于岩溶作用形成了地下架空结构，破坏了岩体完整性，降低了岩体强度
3、，增加了岩石渗透性，也使得地表面强烈地参差不齐，以及碳酸盐岩极不规则的基岩面上发育各具特征的地表风化产物红粘土，这种由岩溶作用所形成的复杂地基常常会由于下伏溶洞顶板坍塌、土洞发育大规模地面塌陷、岩溶地下水的突袭、不均匀地基沉降等，对工程建设产生重要影响。在岩溶地貌地区，地表水系比较缺乏，影响农业生产。近年来，我国岩溶地貌的许多地方开辟为旅游胜地，如广西的桂林山水、云南的路南石林甘肃武都的万象洞等都很有名。土洞是岩溶地区的一种特殊的不良地质现象，是覆盖型岩溶区在特定的水文地质条件作用下，基岩面以上的部分土体随水流迁移携失而形成的土洞和洞内塌落堆积物，并引起地面变形破坏的作用和现象。土洞对地面工程
4、设施的不良影响，主要是土洞的不断发展而导致地面塌陷，对场地和地基都造成危害。由于土洞较之岩溶洞穴来说，具有发育速度快，分布密度大的特点，所以它往往较溶洞危害大得多。土洞及由此引起的地面塌陷严重危害工程建设安全，是覆盖型岩溶区的一大岩土工程问题。岩溶场地可能发生的岩土工程问题有如下几个方面：(1)地基主要受压层范围内，若有溶洞、暗河等存在，在附加荷载或振动作用下，溶洞顶板坍塌引起地基突然陷落。(2)地基主要受压层范围内，下部基岩面起伏较大，上部又有软弱土体分布时，引起地基不均匀下沉。(3)覆盖型岩溶区由于地下水活动产生的土洞，逐渐发展导致地表塌陷，造成对场地和地基稳定的影响。(4)在岩溶岩体中开
5、挖地下洞室时，突然发生大量涌水及洞穴泥石流灾害。从更广泛的意义上，还包括有其特殊性的水库诱发地震、水库渗漏、矿坑突水、工程中遇到的溶洞稳定、旱涝灾害、石漠化等一系列工程地质和环境地质问题。二、溶蚀作用（一）溶蚀作用机理溶蚀作用是指水通过化学作用对矿物和岩石的破坏作用。化学作用主要有溶解、水解、水合、碳酸化及氧化等。其中水对可溶岩的溶解和水解十分普遍，即使在纯水中，一部分水分子也常离解成H+离子和OH-离子，使水具有酸性或碱性反应，其化学活动性很强。OH-离子很容易夺取盐类矿物中的K+，Na+，Ca+和Mg+等阳离子，促使矿物结构破坏，分解为单个离子或分子扩散于水中。实际上自然界中的各种水体如雨
6、水、河、湖或地下水都不是纯水，而是含有酸类如碳酸、硫酸、硝酸等的水溶液，它们都会加速岩石的破坏，特别是碳酸对石灰岩的碳酸化作用就更为普遍。原因是大气中的CO2与水化合后即成为碳酸：CO2H2OH2CO3 （8-1）碳酸电离后产生H+和HCO3-离子即：H2CO3H+HCO3- （8-2）当H+与石灰岩（CaCO3）作用时，H+从CaCO3中离解出CO2-3，结合成HCO-3，从而分解出Ca2+，CaCO3也就溶解于水即：CaCO3 CO2H2OCa2+2HCO-3 （8-3）可溶岩的溶蚀结果：一是所有组分全部溶解，即称为“全溶解”，例如对质纯的石灰岩溶解；二是只有部分组分溶解，称为“不全溶解”
7、，如对含有杂质的石灰岩溶解，包括泥质石灰岩、硅质石灰岩和铁质石灰岩等。不溶或难溶的物质会残留在岩石表面或裂隙中，阻碍溶解作用。此外，由硫化铁氧化时产生的硫酸，生物活动或死亡后分解而产生的有机酸，闪电时产生的二氧化氮溶入水后形成的硝酸等强酸类，对石灰岩都会产生强烈的溶蚀，如式：CaCO3H2SO4CaS4CO2H2O （8-4）CaCO32HNO3Ca（NO3）2CO2H2O （8-5）CaCO3CH3COOH（CH3COO）2CaCO2H2O （8-6）（二）影响溶蚀作用的主要因素溶蚀作用能否进行及其溶蚀速度主要受水的溶蚀力、岩石的可溶性及岩石的透水性等因素影响。1.水的溶蚀能力。水的溶蚀力取
8、决于水的化学成分、温度、气压、水的流动性及流量等方面。（1）水的化学成分。水含酸类是岩石溶蚀的关键，而酸的含量多少则影响岩石的溶蚀速度，酸的含量越高，溶蚀力也越强。酸的来源除了少部分来自矿物的分解和生物活动而直接产生之外，大多数是由大气中的CO2溶入水中而成，CO2对岩石的溶解起着重要作用。（2）水的温度。水中CO2的含量与温度成反比，一般温度越高，CO2的含量越少，温度越低，CO2的含量越多。温度高的水，CO2的含量虽然减少了，但水分子的离解速度加快，水中H+和OH-离子增多，溶蚀力反而得到加强。据测验气温每增加10，水的化学反应速度增加一倍，故高温地区的岩溶速度较快。（3）气压的影响。气压
9、会影响水中的CO2的含量，一般大气中CO2的含量占空气体积的0.03，因此在自由大气下，空气中CO2的分压力PCO20.0003大气压。水中CO2的含量与气压成正比，在温度条件不变的情况下，局部分压力越高，水中CO2的含量也越多，CaCO3的溶解度也越大。（4）水的流动性及流量。经常流动的水体，能较大地提高水的溶蚀力，原因：流动的水处于开放系统，从降水（补给）地表水及地下水（流动）排泄过程中，水经常与空气保持接触，能不断地补充因溶蚀岩石所消耗的CO2，使水体不易达到饱和。由于地球上的热带、亚热带地区雨量多，雨期长，水流量大和水的循环快，加上气温高及生物作用强，所以CaCO3溶蚀量比其他降水量少
10、的寒、温带与干旱地区大。处于流动状态的水，有时虽然达到饱和，但当几种不同浓度的饱和溶液混合后，可变为不饱和而重新获得溶蚀能力，这种混合溶液的溶蚀现象有三种：一是温度相同，但CaCO3含量不同的两种饱和溶液混合，变成不饱和溶液的溶蚀，称为“浓度混合溶蚀”；二是CaCO3含量相同，但温度不同的两种饱和溶液，混合变成不饱和溶液的溶蚀，称为“温度混合溶蚀”；三是海岸带的淡水与咸水混合，由于海水渗入，使混合水中的镁离子大增，当它的含量增加到大于10时，造成异离子效应，从而提高钙离子的溶解度，使混合水溶蚀石灰岩。如墨西哥的尤卡坦，测得混合水对石灰岩的溶蚀力为120毫克/升，我国海南岛岸礁及南海珊瑚礁岛上的
11、“礁塘”地貌，其生成亦与此有关。此外有些CaCO3饱和溶液，因温度降低，使CO2含量增加而变为不饱和溶液的溶蚀，称为“冷却溶蚀”。2.岩石的可溶性。岩石的可溶性是岩溶地貌发育的最基本的物质条件，可溶性主要取决于岩石的化学成分与岩石结构。可溶岩按化学成分可分为三大类：即卤盐类如钾盐、石盐；硫酸盐类如硬石膏、石膏、芒硝等；碳酸盐类如石灰岩和白云岩等。在三类岩石之中，溶解度最大的是卤盐类，其次是硫酸盐类，最小是碳酸盐类。但地球上卤盐类和硫酸盐类岩石分布不广，厚度小，加上溶解速度快，地貌不易保存，故地貌意义不大。碳酸盐类岩石溶解度虽小，但分布广，岩体大，地貌保存较好，所以最有地貌意义，世界上绝大多数岩
12、溶地貌都发生在该类岩石中，特别以石灰岩为突出。但碳酸盐岩类中，又因CaCO3含量不同而溶解度也有较大的差别。一般来说，CaCO3的含量越高，其他杂质（如MgO,A12O3，SiO2，Fe2O3等）含量越少的岩石，其溶解度就越大。因此碳酸盐岩石的溶蚀强度顺序为：质纯的石灰岩白云岩硅质石灰岩泥质石灰岩。岩石的结构与溶解度有密切关系，试验表明，结晶的岩石，晶粒越小，溶解度也越大，隐晶质微粒结构的石灰岩相对溶解度为1.12，而中、粗粒结构为0.32，比前者少2.5倍。此外，不等粒结构的石灰岩比等粒结构石灰岩的相对溶解度大。3.岩石的透水性。岩石的透水性对岩石的溶蚀速度和地下岩溶的发育有着重大影响。透水
13、性不良的岩石，溶蚀作用只限于岩石表面，很难深入岩石内部。透水性好的岩石，地表和地下溶蚀都很强，地貌发育也好。透水性强弱取决于岩石的孔隙和裂隙大小和多少。按孔隙及裂隙的生成先后，可分出原生透水性与次生透水性二种，其透水性能差别较大。原生透水性指在成岩时生成的孔隙及裂隙与其所产生的透水性能。在碳酸盐岩石中，除由生物遗体造成的岩石（如白垩岩、珊瑚礁）孔隙度较大（孔隙度4070）之外，一般结晶的石灰岩孔隙度都很小，只在3以下，所以透水性都较弱。次生透水性指岩石生成后，由于构造运动、风化和侵蚀作用而成的裂隙所产生的透水性能。其中由构造运动形成的张裂隙、断层裂隙和减荷裂隙等对透水性影响最大，它们明显地控制
14、着岩石的透水性。此外，溶蚀作用本身也不断地改变着次生透水性，例如由溶蚀所成的管道、洞穴和溶隙等地貌，它们极大地扩大了透水空间，增加了透水性，从而加强了岩石的溶蚀。这是地貌结果对地貌作用的一种正反馈。相反，如果堆积作用加强，透水空间缩小，透水性则受到削弱，造成了一种负反馈。三、土洞与潜蚀 土洞因地下水或者地表水流入地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏空成洞穴而形成。这种地质作用的过程称为潜蚀。当土洞发展到一定程度时，上部上层发生塌陷，破坏地表原来形态，危害建（构）筑物的安全和使用。（一）土洞的形成条件土洞的形成主要是潜蚀作用导致的。潜蚀是指地下水流在土体中进行溶蚀和冲刷的作
15、用。如果土体内不含有可溶成分，则地下水流仅将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走，这种现象我们称之为机械潜蚀。其实机械潜蚀也是冲刷作用之一，所不同者是它发生于土体内部，因而也称内部冲刷。如果土体内含有可溶成分，例如黄土，含碳酸盐、硫酸盐或氯化物的砂质土和粘质土等、地下水流先将土中可溶成分溶解，而后将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走，因而这种具有溶滤作用的潜蚀称之为溶滤潜蚀。溶滤潜蚀主要是因溶解土中可溶物而使土中颗粒间的联结性减弱和破坏，从而使颗粒分离和散开，为机械潜蚀创造条件。（二）土洞的类型根据我国土洞的生长特点和水的作用形式，土洞可分为由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞和岩溶水流潜蚀作用形成的
16、土洞。1.由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞，这种土洞的主要形成因素有三点：（1）土层的性质 土层的性质是造成土洞发育的根据。最易发育成土洞的土层性质和条件是含碎石的亚砂土层内。这样给地表水有向下渗入到碎石亚砂上层中，造成潜蚀的良好条件。（2）土层底部必须有排泄水流和土粒的良好通道在这种情况下，可使水流挟带土粒向底部排泄和流失。上部覆盖有上层的岩溶地区，上层底部岩溶发育是造成水流和土粒排泄的最好通道。在这些地区土洞发育一般较为剧烈。（3）地表水流能直接渗入土层中 地表水渗入土层内有三种方式：第一种是利用上中孔隙渗入；第二种是沿土中的裂隙渗入；第三种是沿一些洞穴或管道流入。其中以第二种渗人水
17、流造成土洞发育的最主要方式。2.由岩溶水流潜蚀作用形成土洞这类土洞与岩溶水有水力联系，它分布于岩溶地区基岩面与上复的土层（一般是饱水的松软土层）接触处。这类土洞的生成是由于岩溶地区的基岩面与上复上层接触处分布有一层饱水程度较高的软塑至半流动状态的软上层，而在基岩表面有溶沟、裂隙、落水洞等发育。这样，基岩透水性很强。当地下水在岩溶的基岩表面附近活动时，水位的升降可使软土层软化，地下水的流动能在上层中产生潜蚀和冲刷可将软上层的上粒带走，于是在基岩表面处被冲刷成洞穴，这就是土洞形成过程。当土洞不断地被潜蚀和冲刷，土洞逐渐扩大，致顶板不能负担上部压力时，地表就发生下沉或整块塌落，使地表呈蝶形的，盆形的
18、，深槽的和竖井状的洼地。参见图8-1。本类土洞发育的快慢主要取决于基岩面上复土层性质：如为软土或高含水量的稀泥则基岩面上容易被水流潜蚀和冲刷，如果基岩面上土层为不透水的和很坚实的粘土层，则土洞发育缓慢。地下水的活动强度：水位变化大，容易产生土洞。地下水位以下土洞的发育速度较快，土洞形状多呈上面小，下面大的形状。而当地下水位在上层以下时，上洞的发育主要由于渗入水的作用，发育较缓，土洞多呈竖井状 （参见图8-1）。基岩面附近岩溶和裂隙发育程度：当基岩面与土层接触面附近，如裂隙和溶洞溶沟溶槽等岩溶现象发育较好时，则地下水活动加强，造成潜蚀的有利条件。故在这些地下水活动强的基岩面上，土洞一般发育都较快
19、。 四、岩溶地基的类型与评价（一）岩溶地基的类型由于岩溶发育，往往使可溶岩表面石芽、溶沟丛生，参差不齐；地下溶洞又破坏了岩体完整性。岩溶水动力条件变化，又会使其上部覆盖土层产生开裂、沉陷。这些都不同程度地影响着建筑物地基的稳定。根据碳酸盐岩出露条件及其对地基稳定性的影响，可将岩溶地基划分为裸露型、覆盖型、掩埋型三种，而最为重要的是前两种。1.裸露型缺少植被和土层覆盖，碳酸盐岩裸露于地表或其上仅有很薄覆土。它又可分为石芽地基和溶洞地基两种。(1)石芽地基：由大气降水和地表水沿裸露的碳酸盐岩节理、裂隙溶蚀扩展而形成。溶沟间残存的石芽高度一般不超过3m。如被土覆盖，称为埋藏石芽。石芽多数分布在山岭斜
20、坡上、河流谷坡以及岩溶洼地的边坡上。芽面极陡，芽间的溶沟、溶槽有的可深达10余米，而且往往与下部溶洞和溶蚀裂隙相连。基岩面起伏极大。因此，会造成地基滑动及不均匀沉陷和施工上的困难。(2)溶洞地基：浅层溶洞顶板的稳定性问题是该类地基安全的关键。溶洞顶板的稳定性与岩石性质、结构面的分布及其组合关系、顶板厚度、溶洞形态和大小、洞内充填情况和水文地质条件等有关。2.覆盖型碳酸盐岩之上覆盖层厚数米至数十米(一般小于30m)。这类土体可以是各种成因类型的松软土，如风成黄土、冲、洪积砂卵石类土以及我国南方岩溶地区普遍发育的残坡积红粘土。覆盖型岩溶地基存在的主要岩土工程问题是地面塌陷，对这类地基稳定性的评价需
21、要同时考虑上部建筑荷载与土洞的共同作用。（二）岩溶岩土工程评价岩溶地基稳定性定性评价属于经验比拟法，适用于初勘阶段选择建筑场地及一般工程的地基稳定性评价。这种方法虽简便，但往往有一定的随意性。实际运用中应根据影响稳定性评价的各项因素进行充分地综合分析，并在勘察和工程实践中不断总结经验。或根据当地相同条件的已有成功与失败工程实例进行比拟评价。地基稳定性定性评价的核心，是查明岩溶发育和分布规律，对地基稳定有影响的个体岩溶形态特征，如溶洞大小、形状、顶板厚度、岩性、洞内充填和地下水活动情况等，上覆土层岩性、厚度及土洞发育情况，根据建筑物荷载特点，并结合已有经验，最终对地基稳定做出全面评价。根据岩溶地
22、区已有的工程实践，下列若干成熟经验可供参考：1.当溶沟、溶槽、石芽、漏斗、洼地等密布发育，致使基岩面参差起伏，其上又有松软土层覆盖时，土层厚度不一，常可引起地基不均匀沉陷。2.当基础砌置于基岩上，其附近因岩溶发育可能存在临空面时，地基可能产生沿倾向临空面的软弱结构面的滑动破坏。3.在地基主要受压层范围内，存在溶洞或暗河且平面尺寸大于基础尺寸，溶洞顶板基岩厚度小于最大洞跨，顶板岩石破碎，且洞内无充填物或有水流时，在附加荷载或振动荷载作用下，易产生坍塌，导致地基突然下沉。4.当基础底板之下土层厚度大于地基压缩层厚度，并且土层中有不致形成土洞的条件时，若地下水动力条件变化不大，水力梯度小，可以不考虑
23、基岩内洞穴对地基稳定的影响。5.基础底板之下土层厚度虽小于地基压缩层计算深度，但土洞或溶洞内有充填物且较密实，又无地下水冲刷溶蚀的可能性；或基础尺寸大于溶洞的平面尺寸，其洞顶基岩又有足够承载能力；或溶洞顶板厚度大于溶洞的最大跨度，且顶板岩石坚硬完整。皆可以不考虑土洞或溶洞对地基稳定的影响。6.对于非重大或工程重要性等级属于二、三类的建筑物，属下列条件之一时，可不考虑岩溶对地基稳定性的影响：基础置于微风化硬质岩石上，延伸虽长但宽度小于1m的竖向溶蚀裂隙和落水洞的近旁地段；溶洞已被充填密实，又无被水冲蚀的可能性；洞体较小，基础尺寸大于洞的平面尺寸；微风化硬质岩石中，洞体顶板厚度接近或大于洞跨。岩溶
24、地基稳定性的定性评价中，对裸露或浅埋的岩溶洞隙稳定评价至关重要。根据经验，可按洞穴的各项边界条件，对比表81所列影响其稳定的诸因素综合分析，做出评价。鉴于以下两个原因，目前岩溶地基稳定性的定量评价较难实现：一是受各种因素的制约，岩溶地基的边界条件相当复杂，受到探测技术的局限，岩溶洞穴和土洞往往很难查清；二是洞穴的受力状况和围岩应力场的演变十分复杂，要确定其变形破坏形式和取得符合实际的力学参数又很困难。因此，在工程实践中，大多采用半定量评价方法。因目前尚属探索阶段，有待积累资料不断提高。表81岩溶洞穴稳定性的定性评价因 素对 稳 定 有 利对 稳 定 不 利岩性及层厚厚层块状、强度高的灰岩泥灰岩
25、、白去质灰岩，薄层状有互层，岩体软化，强度低裂隙状况无断裂，裂隙不发育或胶结好有断层通过，裂隙发育，岩体被二组以上裂隙切割。裂缝张开，岩体呈干砌状岩层产状岩层走向与洞轴正交或斜交，倾角平缓走向与洞轴平行，陡倾角洞隙形态与埋藏条件洞体小(与基础尺寸相比)呈竖向延伸的井状，单体分布，埋藏深，覆土厚洞径大，呈扁平状，复体相连，埋藏浅，在基底附近顶板情况顶板岩层厚度与洞径比值大，顶板呈板状或拱状，可见钙质沉积板岩层厚度与洞径比值小，有悬挂岩体，被裂隙切割且未胶结充填情况为密实沉积物填满且无被水冲蚀的可能未充填或半充填，水流冲蚀着充填物，洞底见有近期塌落物地下水无有水流或间歇性水流，流速大，有承压性五、
26、岩溶场地岩土工程勘察要点当拟建工程场地或其附近存在对工程安全有影响的岩溶时，应进行岩溶勘察。岩溶场地勘察的目的在于查明对场地安全和地基稳定有影响的岩溶化发育规律，各种岩溶形态的规模、密度及其空间分布规律，可溶岩顶部浅层土体的厚度、空间分布及其工程性质、岩溶水的循环交替规律等，并对建筑场地的适宜性和地基的稳定性做出确切的评价。岩溶勘察宜采用工程地质测绘和调查、物探、钻探等多种手段结合的方法进行，并应符合下列要求；1.可行性研究勘察应查明岩溶洞隙、土洞的发育条件，并对其危害程度和发展趋势做出判断，对场地的稳定性和工程建设的适宜性做出初步评价；2.初步勘察应查明岩溶洞隙及其伴生土洞、塌陷的分布、发育
27、程度和发育规律，并按场地的稳定性和适宜性进行分区。3.详细勘察应查明拟建工程范围及有影响地段的各种岩溶洞隙和土洞的位置、规模、埋深、岩溶堆填物性状和地下水特征，对地基基础的设计和岩溶的治理提出建议。4.施工勘察应针对某一地段或尚待查明的专门问题进行补充勘察。当采用大直径嵌岩桩时，尚应进行专门的桩基勘察。根据已有勘察经验，在岩溶场地勘察过程中，应查明与场地选择和地基稳定评价有关的基本问题是：1.各类岩溶的位置、高程、尺寸、形状、延伸方向、顶板与底部状况、围岩(土)及洞内堆填物性状、塌落的形成时间与因素等。2.岩溶发育与地层的岩性、结构、厚度及不同岩性组合的关系，结合各层位上岩溶形态与分布数量的调
28、查统计，划分出不同的岩溶岩组。3.岩溶形态分布、发育强度与所处的地质构造部位、褶皱形式、地层产状、断裂等结构面及其属性的关系。4.岩溶发育与当地地貌发展史、所处的地貌部位、水文网及相对高程的关系。划分出岩溶微地貌类型及水平与垂向分带。阐明不同地貌单位上岩溶发育特征及强度差异性。5.岩溶水出水点的类型、位置、标高、所在的岩溶岩组、季节动态、连通条件及其与地面水体的关系。阐明岩溶水环境、动力条件、消水与涌水状况、水质与污染。6.土洞及各类地面变形的成因、形态规律、分布密度与土层厚度、下伏基岩岩溶特征、地表水和地下水动态及人为因素的关系。结合已有资料，划分出土洞与地面变形的类型及发育程度区段。7.在
29、场地及其附近有已(拟)建人工降水工程，应着重了解降水的各项水文地质参数及空间与时间的动态。据此预测地表塌陷的位置与水位降深、地下水流向以及塌陷区在降落漏斗中的位置及其间的关系。8.土洞史的调查访问、已有建筑使用情况、设计施工经验、地基处理的技术经济指标与效果等。勘察阶段应与设计相应的阶段一致。各勘察阶段的要求和方法如表82所列。为了评价洞穴稳定性时，可采取洞体顶板岩样及充填物土样作物理力学性能试验。必要时可进行现场顶板岩体的载荷试验。当需查明土的性状与土洞形成的关系时，可进行覆盖层土样的物理力学性质试验。为了查明地下水动力条件和潜蚀作用、地表水与地下水的联系、预测土洞及地面塌陷的发生和发展时，
30、可进行水位、流速、流向及水质的长期观测。岩溶勘察报告除应符合岩土工程勘察报告的一般规定之外，尚应包括下列内容：1.岩溶发育的地质背景和形成条件；2.洞隙、土洞、塌陷的形态、平面位置和顶底标高；3.岩溶稳定性分析；4.岩溶治理和监测的建议。六、岩溶场地的防治处理措施（一）建筑布局措施与结构措施场地上主要建筑物的位置应尽量避开岩溶发育强烈的地段、尽可能选择在非（弱）可溶岩分布地段；在总平面布局上，各类安全等级建筑物的布置应与岩溶发育程度或场地稳定程度相适应。基础结构型式应有利于与上部结构协同工作，要求其具有适应小范围塌落变位能力并以整体结构为主，如配筋的十字交叉条基、筏板、箱基等。当基础下存在深度
31、大溶洞裂隙时，应当根据上部建筑荷载及洞隙跨度，选择洞隙两侧可靠岩体，采用有足够支撑的梁、板、拱或悬挑等跨越结构。必须注意，随着人类工程建设的广泛性，对建筑场地的无法选择性将会越来越多，因此，结构方面的措施将会越来越多地被采取。（二）岩溶塌陷工程治理程序与治理方法1.岩溶塌陷工程治理程序是首先勘查确定其危险性、危害性及防治的必要性和可行性；其次是针对岩溶塌陷的发育条件和成因，根据防治工程的目的做好防治工程设计；再按设计文件精心施工。 2.岩溶塌陷应采取预防和治理相结合的防治措施。预防措施是在查明塌陷成因、影响因素和致塌效应的基础上，为了清除或消减塌陷发生发展主导因素的作用而采取的工程措施。如设置
32、场地完善的排水系统，进行地表河流的疏导或改道，填补河床漏水点或落水洞，调整抽水井孔布局和井距，控制抽水井的降深和抽水量，限制开采井的抽水井段，重要建筑物基底下隐伏洞隙的预注浆封闭处理等。 对塌陷地基都需要进行处理，未经处理不能作为天然地基。其处理措施有清除填堵法、跨越法、强夯法、灌注法、深基础法、旋喷加固法、地表水的（疏、排、围、改）治理、平衡地下水（气）压力法等。对地基稳定性有影响的岩溶洞隙，应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件综合分析，因地制宜采取下列处理措施：1.对洞口较小的洞隙，宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理；2.对洞口较大的洞隙，宜采用梁、板和拱等结构跨越。跨越结构应
33、有可靠的支承面。梁式结构在岩石上的支承长度应大于梁高的1.5倍，也可采用浆砌块石等堵塞措施；3.对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体，可采用灌浆加固和爆破填塞等措施；4.对规模较大的洞隙，可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。由地表水形成的土洞或塌陷地段，应采取地表截流、防渗或堵漏等措施。应根据土洞埋深，分别选用挖填、灌砂等方法进行处理。由地下水形成的塌陷及浅埋土洞，应清除软土，抛填块石作反滤层，面层用粘土夯填；深埋土洞宜用砂、砾石或细石混凝土灌填。在上述处理的同时，尚应采用梁、板或拱跨越。对重要的建筑物，可采用桩基处理。表82 各阶段岩溶地区建筑岩土工程勘察要求和方法表勘察阶段勘察要求勘察方法和
34、工作量可行性研究应查明岩溶洞隙、土洞的发育条件，并对其危害程度和发展趋势做出判断，对场地的稳定性和建筑适宜性做出初步评价。宜采用工程地质测绘及综合物探方法。发现有异常地段时，应选择有代表性部位布置钻孔进行验证核实，并在初划的岩溶分区及规模较大的地下洞隙地段适当增加勘探孔。控制孔应穿过表层岩溶发育带，但深度不宜超过30m。初步勘察应查明岩溶洞隙及其伴生土洞、地表塌陷的分布、发育程度和发育规律，并按场地的稳定性和建筑适宜性进行分区。详细勘察应查明建筑物范围或对建筑有影响地段的各种岩溶洞隙及土洞的状态、位置、规模、埋深、围岩和岩溶堆填物性状，地下水埋藏特征；评价地基的稳定性。在岩溶发育区的下列部位应
35、查明土洞和土洞群的位置：(1)土层较薄、土中裂隙及其下岩体岩溶发育部位。(2)岩面张开裂隙发育，石芽或外露的岩体交接部位。(3)两组构造裂隙交汇或宽大裂隙带。(4)隐伏溶沟、溶槽、漏斗等，其上有软弱土层分布覆盖地段。(5)降水漏斗中心部位。当岩溶导水性相当均匀时，宜选择漏斗中地下水流向的上游部位；当岩溶水呈集中渗流时，宜选择地下水流向的下游部位。(6)地势低洼和地面水体近旁。宜按建筑物轴线布置物探线，并宜采用多种方法判定异常地段及其性质。对基础下和邻近地段的物探异常点或基础点顶面荷载大于2000kN的独立基础，均匀布置验证性钻孔。当发现有危及工程安全的洞体时，应采取加密钻孔或物探等措施。必要时
36、可采取顶板及洞内堆填物的岩土试样，其勘探应符合下列规定： (1)当基底下土层厚度不足时，应将勘探孔全部或部分钻入基岩。当在预定深度内遇见洞体时，应将部分勘探孔钻入洞底以下；当遇有中等风化基岩时，其深度不应小于洞底以下2m。(2)当需查明浅埋岩溶的岩组分界、断裂及岩溶土洞的形态或验证其他勘探手段的成果时，应采取岩土试样或进行原位测试，并应布置适量的探槽或探井。(3)在土洞发育地段，应沿基础轴线或在每个单独基础位置上以较大密度布置静力触探或小口径钎探，查明土洞、地表塌陷的分布。施工勘察应针对某一地段或尚待查明的专门事项进行补充勘察和评价。当基础采用大直径嵌岩桩或墩基时，尚应进行专门的桩基勘察。应根
37、据岩溶地基处理设计和施工要求布置。在土洞、地表塌陷地段，可在已开挖的基槽内布置触探和钎探。对大直径嵌岩桩或墩基，勘探点应按桩或墩布置，勘探深度应为其底面以下桩径的3倍并不小于5m，当相邻桩底的基岩面起伏较大时应适当加深。对重要或荷载较大的工程，应在墩底加设小口径钻孔，并应进行检测工作。第二节 斜坡的变形与破坏一、 概述斜坡系指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体，是地壳表层广泛分布的一种地貌形式。它一般分为天然斜坡（沟谷、岸坡、山坡、海岸等）和人工边坡（渠道边坡、基坑边坡、路堑边坡、露天矿边坡等）。斜坡内应力的变化导致斜坡变形和破坏。斜坡是人类工程和生活活动最普遍的地质环境，它的经常活动会造成人
38、类生存地质环境 的恶化，甚至会给人类带来灾害性的损失，在相关的地质灾害中其破坏程度仅次于地震。斜坡变形破坏类型（一）斜坡变形斜坡变形按其机制可分为以下三种形式：1.拉裂在坚硬岩土体组成的高陡斜坡坡肩部位最常见。其空间分布特点是：上宽下窄，以致尖灭，有坡面向坡里逐渐减少。2.蠕滑斜坡岩土体沿局部滑移面向临空方向的缓慢剪切变形。3.弯折倾倒由陡倾板（片）状岩石组成的斜坡，当走向于坡面平行时，在重力作用下所发生的向临空面方向同步弯曲的现象。（二）斜坡破坏斜坡破坏的形式主要为崩塌和滑坡。1.崩塌崩塌（崩落、垮塌或塌方）是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷）的地质现
39、象。产生在土体中者称土崩，产生在岩体中者称岩崩。规模巨大、涉及到山体者称山崩。大小不等、零乱无序的岩块（土块）呈锥状堆积在坡脚的堆积物，称崩积物，也可称为岩堆或倒石堆。2.滑坡滑坡是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素的影响，在重力的作用下，沿着一定的软弱面或软弱带，整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。滑坡的别名叫做地滑，我国许多地方山区的群众，形象地把滑坡称为“走山”。二、崩塌形成条件及特征崩塌是斜坡破坏的一种型式，它对房屋、道路等建筑物常带来威胁。酿成人身安全事故。尤其对交通线路的危害最严重，我国宝成、成昆、襄渝铁路和川藏公路沿线崩塌灾害常影响线路正常运营。
40、因此，对崩塌的形成和运动学特征需很好地进行研究。1.一般发生在厚层坚硬脆性岩体中。这类岩体能形成高陡的斜坡。斜坡前缘由于应力重分布和卸荷等原因，产生长而深的拉张裂缝，并与其他结构面组合，逐渐形成连续贯通的分离面。在触发因素作用下发生崩塌。组成这类岩体的岩石有砂岩、灰岩、石英岩、花岗岩等。此外。近于水平状产出的软硬相间岩层组成的陡坡，由于软弱岩层风化剥蚀，也会形成局部崩塌。2.构造节理和成岩节理对崩塌的形成影响很大。硬脆性岩体中往往发育有二组或二组以上的陡倾节理，其中与坡面平行的一组节理常演化为拉张裂缝。当节理密度较小，但延展性、穿切性较好时，常能形成较大体积的崩塌体。此外，大规模的崩塌（山崩）
41、经常发生在新构造运动强烈、地震频发的高山区。3.崩塌的形成又与地形直接相关。崩塌一般发生在高陡斜坡的前缘。发生崩塌的地面坡度往往大于45，尤其是大于60的陡坡。地形切割愈强烈、高差愈大，形成崩塌的可能性愈大，并且破坏也愈严重。4.风化作用也对崩塌形成有一定影响。因为风化作用能使斜坡前缘各种成因的裂隙加深加宽，对崩塌的发生起催化作用。此外，在干旱、半干旱气候区，由于物理风化强烈，导致岩石机械破碎而发生崩塌。高寒山区的冰劈作用也有利于崩塌的形成。在上述诸条件制约下，崩塌的发生还与短时的裂隙水压力以及地震或爆破震动等触发因素有密切关系。尤其是强烈的地震，常可引起大规模崩塌，造成严重灾祸。图8-2盐池
42、河崩塌山体地质剖面图图82盐池河崩塌山体地质剖面图湖北省远安县境内的盐池河磷矿灾难性山崩，是崩塌形成诸条件制约的典型实例。该磷矿位于一个峡谷中。岩层为上震县统灯影组（Zbdn）厚层块状白云岩及上震旦统陡山沱组（Zbd）含磷矿层的薄至中厚层白云岩、白云质泥岩及砂质页岩。岩层中发育有两组垂直节理，使山顶部的灯影组厚层白云岩三面临空。地下采矿平巷使地表沿两组垂直节理追踪发展张裂缝。1980年6月8日10日连续两天大雨的触发，使山体顶部前缘厚层白云岩沿层面滑出形成崩塌，体积约100万立方米，造成生命财产的严重损失。 三、滑坡要素一个滑坡从孕育到形成，一般都有一个从量变到质变的过程，即经历从孕育、蠕变、
43、剪切、形成四个阶段。这个过程因滑坡形成环境和影响因素的不同而有长有短。通常斜坡上的地质体进入蠕变阶段即可视为滑坡。而当滑坡已经发展到了一定的阶段并出现明显的标志时（如滑面已经贯通、滑体发生了明显位移），都具有一些可以测量的特征，这些特征就是滑坡要素。当然具体到每一个滑坡并非所有要素都是齐全的。了解滑坡要素是认识、分析滑坡的基础，也是不同滑坡间相互对比的前提。滑坡体（滑体）：就是发生滑动的岩土体。滑体两侧、前后缘和滑动面附近的物质，在滑动时不可避免地会发生崩塌、揉皱和土石翻滚等扰动现象，但主体一般仍能保持相对完整状态，特别是在滑移距离不远、地形坡度较缓的情况下。此外，在滑动过程中，由于大量裂缝的
44、出现和岩土体孔隙的增加，常会使滑体体积“增大”，增大的比例与岩性、滑面形态和滑移速率有关，一般情况下是滑动前体积的1.11.3倍。滑动面：指滑坡体沿不动体下滑的分界面。常循地质软弱面发育而成，如地层中的软弱夹层、断层面、裂隙面、岩（土）分界面等。有些滑坡具有多级滑面，在剖面上形成向下收敛的滑面组，最下面的一条称主滑面，其它称次滑面。滑动面上部受滑动揉皱而形成一定厚度的扰动带称为滑动带，其厚数毫米至数米不等。滑面剖面形态可以是直线状、曲线状、折线状或其它不规则状。滑坡发生后，滑面多数情况下上部裸露、下部被滑体掩盖，偶尔也可见到全部滑面都裸露出来的实例。滑坡床（滑床）：滑坡体下面没有滑动的岩土体（
45、其表面就是滑动面）。滑坡周界：滑动面在平面上的展布范围，也就是滑坡体与周围不动体在平面上的分界线。滑坡壁：滑体移动后，因后缘拉开而暴露在外面的拉裂面。一般平面上呈弧形，倾角多大于50，滑坡壁上有时可见垂向擦痕。滑坡壁向下延伸倾角变缓并与滑动面相连。滑坡台阶：由于滑体上、下各部分滑动速度的差异，或滑动时间先后不同，在滑体表面形成的略向后倾的阶状错台。错台上如果生长有树木，常因滑体旋转而倾斜、弯曲，形成所谓的“醉汉林”或“马刀树”。封闭洼地：滑坡体与滑坡壁间拉开后形成四周高、中间低的沟槽。沟槽中积水时称滑坡积水洼地。当滑体上、下部之间发生较大差异滑动时，封闭洼地和滑坡积水洼地也可在滑坡体的中部出现
46、。滑坡舌：滑坡体前缘呈舌状的部分。滑坡鼓丘：滑坡体前缘因滑动受阻而隆起的小丘。拉张裂缝：滑坡体上部的弧形开放性裂缝，与滑坡壁的走向大致平行。通常将其最外一条称滑坡主裂缝或破裂缘。在主裂缝上部的斜坡中，由于滑体移动造成的卸荷作用，常形成一系列拉张裂缝，这些裂缝形态、产状与主裂缝相近，但无明显垂向位移，称之为卸荷引张裂缝，滑坡范围可能沿着这些裂缝进一步扩大。剪切裂缝：位于滑坡体中部两侧，系坡体下滑时与两侧不动体相对剪切作用所致，常呈羽毛状或雁行排列。在滑体纵向滑移速度差异明显时，滑体内部也可形成与滑动方向相近的以水平错动为主的剪切裂缝。扇形裂缝：位于滑坡体下部，平面呈扇骨状，系滑坡前部挤压或侧向扩
47、离所形成。鼓张裂缝：位于滑坡体下部，平面上往往呈断续弧形，并与扇形裂缝大致垂直，系滑坡体前部挤压拱起所形成。滑坡泉：滑坡发生后，改变了原有斜坡的水文地质结构，在滑体内或滑体周缘形成新的地下水集中排泄点，称为滑坡泉。剪出口：滑动面与斜坡下部原始地面的交线，一般情况下被滑体覆盖。滑坡坝和滑坡湖：滑体进入河（沟）道，阻断河水的滑坡堆积体称为滑坡坝，坝上游壅水成湖称为滑坡湖。滑坡轴（主滑线）：滑坡体滑动速度最快的纵向线。代表整个滑坡的滑动方向，一般位于推力最大，滑面埋深最大（滑体最厚）的纵断面上。在平面上为直线或曲线。主滑方向：滑坡轴指向坡下的方向。滑动距离：分为总滑距、水平滑距和垂直滑距。总滑距是指滑体中的某一点在位移前后位置变化的最大距离；水平滑距是指总滑距在水平面上的垂直投影；垂直滑距是指总滑距在垂直于主滑方向的平面上的水平投影。四、滑坡的发育阶段一般说来，滑坡的发生是一个长期的变化过程，通常将滑坡的发育过程划分为四个阶段：（一）蠕动变形阶段斜坡在发生滑动之前通常是稳定的。在斜坡形成过程中，由于斜坡侧向临空面的产生，斜坡附近的岩土体发生卸荷回弹，引起斜坡应力重分布和应力分异、应力集中等效应。有时在自然条件和人为因素作用下，可以
