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滇中引水二期工程大理受水区岩溶发育特征及隧洞工程涌突水综合评价研究

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滇中引水二期工程大理受水区岩溶发育特征及隧洞工程涌突水综合评...

作者：王彪西华大学

学位级别：硕士

滇中引水二期工程受水区地处云贵高原与横断山山脉交接带,地势西北高、东南低,呈不均匀阶梯状逐级降低,区域降雨分布不均,季节性差异极大,整体上缺水严重。而受水区是云南省人口最密集、经济最发达、国家重点开发的区域,也是水资源供需... 详细信息

滇中引水二期工程受水区地处云贵高原与横断山山脉交接带,地势西北高、东南低,呈不均匀阶梯状逐级降低,区域降雨分布不均,季节性差异极大,整体上缺水严重。而受水区是云南省人口最密集、经济最发达、国家重点开发的区域,也是水资源供需矛盾最为突出的区域,因此水源供需问题亟待解决。滇中引水二期工程通过管涵、输水干渠及隧洞等方式,将外调水量输送给受水区的城镇水厂、湖泊水库等配水节点,但由于区内岩溶地质条件十分复杂,隧洞工程穿越该区域,不可避免会遭遇各种岩溶工程水文地质环境问题,同时还可能影响工程后期的供水效益。基于此,本论文从滇中引水二期工程大理受水区的地质环境背景和岩溶发育特征入手,通过资料搜集整理和对岩溶区域现场调查,着重分析了研究区岩溶水文地质条件并进行了岩溶水系统的划分;在分析区内岩溶水文地质环境问题的同时,选取了影响隧洞工程岩溶涌突水的指标因素,采用层次-模糊综合评价方法建立数学评价模型,对隧洞涌突水危险性进行了定性评价,另外结合三维数值模拟方法计算了隧洞工程不同施工情况下的涌水量,并最终对隧洞涌突水问题进行了综合分析评价。主要成果和结论如下:(1)研究区主要为中高山地貌,山高岭烈,高山之中夹杂盆地,地形起伏大,断层和褶皱构造发育。区内可岩溶地层主要有P、C、Ty、Dq、Dl和Dk,溶洞、洼地、地下暗河等岩溶形态分布广泛,发育程度强烈。(2)研究区包含澜沧江与金沙江两个一级水系统。根据区域水文网发育特征,结合地下水水动力条件与地质边界,进一步划分出10个二级水系统,其中属于澜沧江水系统的有4个,属于金沙江水系统的有6个。(3)经过统计分析,研究区内共布设输水隧洞19条,其中穿越包含可溶岩地层的隧洞有6条,累计总长16.064km,穿越可溶岩段累计总长约3.347km。隧洞涌突水问题是研究区岩溶工程水文地质环境问题中最为典型的问题,也是本文的研究重点。(4)对于研究区典型的隧洞工程岩溶涌突水问题,综合选取了影响隧洞涌突水危险性的14个指标因素,建立了隧洞涌突水危险性评价体系;结合模糊数学与AHP层次分析法,确定各个指标权重,并通过优化隶属函数计算公式得到各指标的隶属度,从而建立了研究区隧洞岩溶涌突水危险性等级评价数学模型;选取了区内岩溶水文地质条件复杂的雪峰山隧洞作为评价对象,定性评价了雪峰山隧洞各段的涌突水危险性等级。(5)通过对雪峰山隧洞工程进行三维数值模拟以及不同工况下的涌水量计算,结合层次-模糊评价模型,对隧洞各段涌突水危险性进行了综合评价。同时,对数学评价模型与数值模拟计算结果的吻合度与差异性进行了分析。

关键词：大理受水区岩溶发育特征隧洞涌突水层次-模糊评价数值模拟

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莲花台水电站岩溶发育特征及工程意义

中国岩溶 2019年第4期38卷 502-507页

作者：吕耀成李钰强张富荣巨广宏中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司

根据地质调查和勘探资料,阐明莲花台水电站坝址区岩溶发育形态、规模及空间展布特征,归纳岩溶发育规律。结果表明:坝址区岩溶发育主要受岩性和地质构造控制,岩溶现象分布范围广,岩溶发育较为密集,具有垂向分带性及空间分布不均匀性的特... 详细信息

根据地质调查和勘探资料,阐明莲花台水电站坝址区岩溶发育形态、规模及空间展布特征,归纳岩溶发育规律。结果表明:坝址区岩溶发育主要受岩性和地质构造控制,岩溶现象分布范围广,岩溶发育较为密集,具有垂向分带性及空间分布不均匀性的特征;岩溶发育对工程的影响主要表现在岩溶渗漏和岩溶塌陷稳定问题两个方面,岩溶渗漏可能造成电站无法达到设计正常蓄水水位,岩溶空间的存在可能引起坝基抗滑稳定问题。因此,建议设置防渗帷幕,并对坝基开挖揭露的溶洞进行换填加固及固结灌浆等工程处理措施,通过处理,可有效避免岩溶发育对工程的影响。

关键词：岩溶发育特征溶蚀率岩溶渗漏

贵州西部茅口组灰岩岩溶发育及赋水性特征研究——以威宁、兴义隆起区为例

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贵州西部茅口组灰岩岩溶发育及赋水性特征研究——以威宁、兴义隆...

作者：双同钊贵州大学

学位级别：硕士

贵州西部山高坡陡,地形强烈切割,浅层地下水的赋存和富集条件差,加之区内煤炭资源丰富,煤炭资源的开采和加工严重污染水环境,致使区内工程性缺水和水质性缺水问题严重。茅口组石灰岩地层分布广泛,岩溶发育强烈,岩溶地下水丰富,且上覆致... 详细信息

贵州西部山高坡陡,地形强烈切割,浅层地下水的赋存和富集条件差,加之区内煤炭资源丰富,煤炭资源的开采和加工严重污染水环境,致使区内工程性缺水和水质性缺水问题严重。茅口组石灰岩地层分布广泛,岩溶发育强烈,岩溶地下水丰富,且上覆致密岩层峨眉山玄武岩的存在,阻断了龙潭组煤层与茅口组的水力联系,故其水质较好,是区内理想的水源。因此,本文以贵州西部威宁-水城-关岭-贞丰一线以西为研究区,采用野外现场剖面的测量、取样、室内测试等手段,利用单因素方差分析、多变量判别、数理统计等方法,从宏观和微观两个方面探讨了岩溶发育的特征,分析了岩溶发育的受控因素;从岩溶地下水系统的类型、地下水的循环特征、地下水赋存的均匀性特征、地下水富水性等方面探讨了赋水性特征。通过系统的分析与研究,得出主要成果如下:(1)宏观面岩溶发育率为3.8%-33.7%,岩溶地貌个体形态发育密度为0.0068-0.0789个/km,构造发育程度和钻孔岩溶发育为中部最强,北部和南部次之,且宏观岩溶发育强度顺序为:中部>北部>南部,西部>东部;垂向上茅口组灰岩岩溶发育的有效深度为茅口组顶部50m范围,溶蚀裂隙、溶孔、溶洞发育,且断裂构造带附近岩溶发育程度比其它地带高。(2)研究区茅口组灰岩以粒屑结构为主,填隙物主要为亮晶和泥晶方解石,平均粒基比为0.92-3.55,平均孔隙度为0.88%-1.08%,平均渗透率为0.009-0.016 m D;微观溶蚀形态主要为晶内溶孔、粒间溶孔、溶蚀裂缝,岩溶发育分形指数为1.023-1.299,微观面岩溶发育率在1.85%-4.01%之间,且微观岩溶发育强度顺序为:中部>北部>南部,西部>东部;(3)影响茅口组灰岩化学溶蚀的关键地球化学元素及影响程度大小依次为Ca>Si>Fe>Al>Mg>O>C。构建的厘定茅口组灰岩岩溶化程度的化学溶蚀指标为CHI=-16.937×ln(Ca)-5.675×ln(Mg)-4.925×ln(Si)+3.025×ln(Al)+1240×ln(Fe)-43.308。(4)研究区地下水系统地质结构类型主要分为岩溶带+玄武岩盖层、岩溶带+硅质岩盖层、岩溶带+碎屑岩盖层三种组合类型。地下水系统主要划分为“岩溶带似层状地下水系统”和“构造控水型地下水系统”两类,并分析了这两类地下水系统的补径排及均匀性特征。(5)通过统计茅口组地层出露的泉点、地下河、井的流量,利用克里金插值法绘制了富水性分布图。通过评价得出研究区中部富水性好,北部一般,南部差;西部富水性好,东部一般,区内富水性在空间上具有不均匀性。根据岩溶发育和富水性特征将研究区地下水赋存区段划分为晴隆-兴仁一线以北有利区和晴隆-兴仁一线以南不利区。

关键词：茅口组灰岩岩溶发育特征化学溶蚀指数赋水性贵州西部

某水泥用石灰石矿水文地质条件与岩溶发育特征分析

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黑龙江科学 2023年第20期14卷 10-13页

作者：许金良孔辉谭稳王绍求湖南省国土空间调查监测长沙410000

介绍了某水泥用石灰石矿区的含(隔)水层特征,总结了其地下水补、径、排条件及地态特征,分析了矿区岩溶发育特征及岩层富水性特征。结果表明,此矿区水文地质条件中等,岩溶发育,为岩溶裂隙直接充水矿山。

关键词：矿山水文地质岩溶发育特征

某矿区岩溶发育特征与地下水位变化对岩溶塌陷的影响

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某矿区岩溶发育特征与地下水位变化对岩溶塌陷的影响

作者：魏志诚成都理工大学

学位级别：硕士

大规模的采矿活动,一方面促进了经济发展,另一方面也引起了矿山地质环境问题,使得矿区及其附近的塌陷问题日趋严重。例如,冷水江矿区的岩溶塌陷,随着矿区的开采建设,岩溶塌陷时有发生,并且呈现出逐年递增的趋势。对矿区调查分析发现:随... 详细信息

大规模的采矿活动,一方面促进了经济发展,另一方面也引起了矿山地质环境问题,使得矿区及其附近的塌陷问题日趋严重。例如,冷水江矿区的岩溶塌陷,随着矿区的开采建设,岩溶塌陷时有发生,并且呈现出逐年递增的趋势。对矿区调查分析发现:随着矿区地下水的不断排出,存在地下水波动尤为剧烈的现象。那么,剧烈波动的水位动态对该矿区塌陷的形成有何影响?这是值得研究的关键问题。研究此问题,对于矿区塌陷的防治、生态环境的保护、矿区村民的生命财产安全保护等方面,都具有重要意义。因此,该文以湘中新化冷水江矿区岩溶塌陷区为研究区,采用现场调查、实验研究、数值模拟等多种手段,调查研究矿区自然地理条件、地质条件、水文地质条件等,调查矿区岩溶发育特征,分析矿区岩溶塌陷分布规律及成因,研究地下水位变化及其对矿区岩溶塌陷的影响,并提出岩溶塌陷预警流程。该文获得的主要成果如下:1、调查研究获得了可溶岩分布与发育特征:研究区可溶岩分布几乎遍布全区,钻孔遇洞率达40%,洞高0.5～1.3m,除溶洞外,蜂窝状溶孔溶隙也极为发育;岩溶裂隙发育深度从零点几米至几十米不等。2、考虑到岩溶发育的基本条件,着重分析了岩溶发育过程中可溶岩成分、地质构造、水动力条件以及地形地貌等因素的影响,结果表明:（1）基岩成分中Ca O含量影响岩溶发育,Ca O/Mg O的值越高,越易发育岩溶空腔;（2）地下水和地表水循环更替受地形地貌控制,间接制约岩溶发育程度、规模及时空分布,研究区属于溶丘洼地地貌,有利于地下岩溶发育;（3）同一岩性组合地层在不同构造部位岩溶发育程度存在差异,研究区位于寒婆坳向斜,一条大断裂贯穿向斜东翼,并伴生几条小断裂,存在宽度较大的张裂隙的区域易于降雨入渗形成强径流带,而其余区域强径流带则不易形成;（4）地下水运动是影响岩溶发育的主要因素,水动力分带一定程度决定岩溶分布,越靠近地表,流速就越快,越有利于可溶岩的溶蚀。3、调查分析获得了研究区塌陷的时间与空间分布规律:溶丘洼地中的岩溶塌陷数量和密度最大,并且主要沿地下水径流、排泄活动频繁的交替区分布;塌陷分布在0～20m土层中,其中0.0～10.0m厚土层内发育的塌陷占总数60.72%;塌陷主要分布在每年4～8月雨季时节,该时间段共发生岩溶塌陷46处,占总数82.14%;岩溶塌陷发育存在集中爆发期,具有阶段性,如2006年发育11处岩溶塌陷,2016年则是10处。4、分析了岩溶塌陷的诱发因素和成因机制,结果表明:（1）降雨入渗使土体饱和、降低土体强度、负载增加,引起地下水位波动,造成地下岩溶空腔正压力或负压力作用,导致岩溶塌陷的发生;（2）极端干旱天气导致地下水位下降,增加地下水垂向渗透力和集中渗透点作用;（3）地貌类型影响地下水补给、径流和排泄,间接诱发塌陷;（4）地下岩溶空腔一方面能提供空间塌陷,另一方面又能储集塌陷物质;（5）土层越薄,越易于受地下水潜蚀而诱发塌陷;（6）随着矿山建设及开采活动的开展,抽排矿坑水,地下水位大幅下降,水力坡度增大,易产生渗压效应,潜蚀、吸蚀土层;（7）渗压效应诱发塌陷,即地表水体渗入土层补给地下水时所产生的各种效应诱发塌陷;（8）负压吸蚀诱发塌陷,即在密闭较完好岩溶空腔中,因地下水位减退形成负压,产生负压扩容、真空吸蚀等作用,诱发塌陷;（9）失托增荷诱发塌陷,水位原先位于阻水盖层中对其起支撑的作用,当水位回落,盖层土体自重增加、地表水体附加应力,又失去地下水的支撑,从而导致塌陷的产生。5、概化了研究区水文地质条件,建立水文地质概念模型,对地下水位变化进行了计算分析与预测,结果表明:地下水位频繁波动的时间与岩溶塌陷主要发生时间一致,是每年4～8月份。结合地下水位监测数据,分析了地下水位波动对岩溶塌陷的影响,结果表明:岩溶塌陷的主要诱发因素是大气降雨和矿山抽排水。6、提出了基于地下水水位监测与分析结果来实现岩溶塌陷预警的预警流程,为岩溶塌陷的防治提供依据,保护人民生命财产安全。基本思想是:水位保持在阻水盖层中,即最高水位;或水位在岩土接触界面以下某一位置,即最低水位;若水位保持一直高于最高水位、一直低于最低水位,则有可能避免诱发塌陷,否则可能诱发岩溶塌陷。

关键词：岩溶发育特征岩溶塌陷塌陷时空间分布规律地下水水位变化岩溶塌陷预警流程

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金沙江断裂带中段岩溶发育和地下水循环特征

地质力学学报 2022年第6期28卷 956-968页

作者：马剑飞李向全张春潮付昌昌王学锋谢小国王振兴罗兵白占学赵崇钦中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061 自然资源部地下水科学与工程重点实验室河北石家庄050061 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 四川省地质矿产开发局水文地质工程地质中心四川成都610081 四川省华地建设工程有限责任公司四川成都610081

金沙江断裂带中段碳酸盐岩分布区水文地质结构复杂、岩溶水量丰富,是工程地质安全的重要威胁之一。文章在岩溶地貌和水文地质调查的基础上,采用水化学和新型同位素测年与示踪的方法,研究了金沙江断裂带中段岩溶发育特征,分析了岩溶水补... 详细信息

金沙江断裂带中段碳酸盐岩分布区水文地质结构复杂、岩溶水量丰富,是工程地质安全的重要威胁之一。文章在岩溶地貌和水文地质调查的基础上,采用水化学和新型同位素测年与示踪的方法,研究了金沙江断裂带中段岩溶发育特征,分析了岩溶水补给、径流和排泄过程。结果表明:岩溶空间分布和地下水补给、径流、排泄均受构造控制;在垂向上主要存在3个高程级别的岩溶发育分区,其中二级和三级顶部岩溶的发育时间分别为晚中新世至晚更新世和上新世至晚更新世;岩溶水补给区海拔4400~4600 m,主要补给源为大气降水和冰湖水,水中^(228)Ra/^(226)Ra数据显示非定曲断裂控制范围内水源难以形成跨断裂影响范围的补给;岩溶水循环速度快,岩溶大泉的^(85)Kr年龄岩溶蚀和阳离子交换作用不充分。在工程中应充分考虑活动断裂影响下岩溶水径流通道空间分布、高水压影响和特殊天气条件带来的地质灾害威胁。

关键词：构造岩溶岩溶发育特征地下水循环新型同位素工程影响金沙江断裂带

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岩溶发育特征的数字化分析

工程勘察 2005年第5期33卷 30-32页

作者：张凯孙文怀华北水利水电学院郑州450008

在研究某水利枢纽岩溶发育规律的过程中,采用传统岩溶发育特征分析方法的基础上,进行了地图信息的数字化分析以及根据数字等高线信息构造三维地形模型。基于GIS地理信息系统进行岩溶发育特征的数字化分析,能够更直观表达岩溶发育特征,... 详细信息

在研究某水利枢纽岩溶发育规律的过程中,采用传统岩溶发育特征分析方法的基础上,进行了地图信息的数字化分析以及根据数字等高线信息构造三维地形模型。基于GIS地理信息系统进行岩溶发育特征的数字化分析,能够更直观表达岩溶发育特征,有助于对岩溶发育规律从定性分析到定量分析的研究。

关键词：数字化分析 GIS 岩溶发育特征三维地形模型

贵州麻江贤昌隧道岩溶发育特征与涌水量预测分析

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贵州麻江贤昌隧道岩溶发育特征与涌水量预测分析

作者：张世旭贵州大学

学位级别：硕士

隧道工程作为道路交通建设过程中最典型的工程,特别是岩溶区的隧道工程,在其建设过程中时长伴随着涌水问题,造成了巨大的财产损失和人员伤亡。贤昌隧道位于贵州省麻江境内,是新建瓮安至马场坪铁路南北延伸线马场坪至都匀段重要的控制性... 详细信息

隧道工程作为道路交通建设过程中最典型的工程,特别是岩溶区的隧道工程,在其建设过程中时长伴随着涌水问题,造成了巨大的财产损失和人员伤亡。贤昌隧道位于贵州省麻江境内,是新建瓮安至马场坪铁路南北延伸线马场坪至都匀段重要的控制性工程之一。隧道穿越区域碳酸盐岩分布广泛,地下暗河、岩溶管道、节理裂隙遍布且局部区域分布集中,岩溶发育十分复杂。在该区域范围内进行隧道施工,其涌水量的预测是一个重点关注的问题。针对以上问题,本文以贤昌隧道为研究对象,对拟建隧道区域进行了野外地质调查。通过物探、钻探、抽水试验和现场检测等手段获取资料,详细阐明了研究区内的地貌类型、岩性特征和构造类型以及岩溶水文地质条件,系统分析了隧道区的岩溶发育特征。同时运用大气降水入渗法、古德曼经验公式法、地下水数值模拟方法对隧道开挖过程中可能出现的最大涌水量进行了预测。取得的主要成果如下:(1)通过对隧道线路所在区域的野外地质调查资料,详细阐明了研究区的地貌类型、岩性特征、构造类型等区域地质特征,系统分析了隧道区岩溶的发育类型、影响因素及其发育规律。(2)通过野外水文地质试验等手段,获取了相关水文地质参数,运用大气降水入渗法和古德曼经验公式法对隧道施工建设时的最大涌水量进行了预测。大气降水入渗法预测的最大涌水量为8.79万m3/d,古德曼经验公式法预测的最大涌水量为8.61万m3/d。(3)以研究区构造组合、地貌类型、水文地质条件等为依据将隧道区划分为三个水文地质单元,再结合地下水流场和含水岩组的分布特征,将三个水文地质单元划分为了6个水文地质亚区。(4)利用Visual MODFLOW软件建立了适用于本隧道区的三维地下水数值模型,对隧道施工建设过程中可能出现的最大涌水量进行了预测,预测的最大涌水量为8.80万m/d。(5)根据传统计算法与数值模拟计算法预测结果的对比分析,并综合考虑工程安全稳定和人员生命安全,最终确定该隧道最大涌水量取8.80万m3/d。

关键词：岩溶隧道岩溶发育特征涌水量预测贵州

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蒙自市草坝镇东山岩溶特征及发育规律研究

蒙自市草坝镇东山岩溶特征及发育规律研究

作者：杨帅昆明理工大学

学位级别：硕士

草坝东山岩溶发育区位于云南省蒙自市,属南洞暗河流域范围。为进一步勘查南洞地下河管道集中区,查明该区岩溶水文地质条件和环境地质问题,提供理论和技术依据,研究岩该区溶发育特征,评价岩溶发育程度,总结岩溶发育规律显得尤为重要。本... 详细信息

草坝东山岩溶发育区位于云南省蒙自市,属南洞暗河流域范围。为进一步勘查南洞地下河管道集中区,查明该区岩溶水文地质条件和环境地质问题,提供理论和技术依据,研究岩该区溶发育特征,评价岩溶发育程度,总结岩溶发育规律显得尤为重要。本论文在收集前人研究资料的基础上,通过野外地质调查,借助于钻探、示踪试验、水质分析等手段获取蒙自东山地质、水文地质等资料。利用GIS软件对该区岩溶特征进行系统分析,研究岩溶发育的影响因素及岩溶发育规律,并运用模糊数学方法对研究区岩溶发育程度进行综合评价。得出以下认知:研究区岩溶发育形态多样,溶蚀洼地、落水洞、漏斗、暗河均发育。岩溶洼地多沿沟谷呈串珠状分布,大小洼地嵌套分布;落水洞、漏斗分散分布;地下暗河有南洞暗河及其三条支流。通过对岩溶特征研究发现:地下水越丰富侵蚀性越强,岩溶越发育;岩溶洼地长轴方向、地下暗河、裂隙走向均与断层走向一致,尤其是地下暗河沿断裂带发育;拉伸断裂影响区岩溶数量多;构造运动控制岩溶发育的分层性;地形地貌和构造断层共同控制岩溶的形态。漏斗、落水洞的集中发育可作为寻找暗河的一个重要标志。运用模糊数学评价确定出各评价单元的岩溶发育程度。草坝东山岩溶发育强烈区占总面积的75%,中等区占17%,微弱区占8%。发育强烈地区主要为Tg、Ty、Tg地层的白云岩、灰质白云岩和灰岩,该区各种岩溶形态齐全、数量多、集中度高,地下大都发育有暗河管道。评价结果与实际情况相符合,利用该方法可以定量的评价各区域的岩溶发育程度。

关键词：岩溶发育特征影响因素发育规律模糊综合评价