武汉市江夏区武嘉高速桩基施工岩溶塌陷形成条件及机理研究

岩溶塌陷是我国主要的地质灾害之一,给当地人们的生活及经济建设带来巨大的安全隐患和损失。从第四系覆盖层、岩溶发育程度、水动力条件、人类工程建设等方面,分析了武汉市江夏区境内金水河两岸岩溶地面塌陷的形成条件、形成演化过程、形成机理和致塌模式。结果表明:塌陷区覆盖层"上黏下砂"的河流相二元结构为岩溶塌陷的形成提供了物质基础,区域岩溶发育为岩溶塌陷提供了物质运移通道和存储空间,北东向构造裂隙及层间裂隙控制着岩溶塌陷的分布,同时塌陷区覆盖层孔隙承压水与下伏基岩裂隙岩溶水具有一定的水力联系,且随长江水位的升降而波动,并贯穿于整个塌陷过程,桩基施工为岩溶塌陷产生的人为诱发因素;该岩溶塌陷为人为因素诱发的上覆土体破坏陷落的大型土层塌陷,其形成演化过程大致分为原始稳定阶段、自然因素作用阶段、自然和人为共同作用阶段、塌陷阶段4个阶段;岩溶塌陷的致塌模式可概括为潜蚀、机械振动—岩层顶板破坏—渗流液化致塌模式,其他多处后续岩溶塌陷概括为潜蚀—水击—渗流液化致塌模式。     

岩溶区大直径嵌岩桩荷载传递特征的数值分析

当大直径嵌岩桩桩基穿过岩溶区域时,其受力情况相对较为复杂,且承载力会受到较大的影响,弄清楚岩溶区桩基荷载的传递特征,对分析计算桩基承载力、桩基沉降变形具有重要的意义。根据丹霞枢纽互通区钻探及物探资料,通过简化地层,建立概化地质模型,采用FLAC~(3D)软件对该岩溶区大直径嵌岩桩的荷载传递特征进行数值计算,分析影响桩基荷载传递特征的因素,讨论在不同桩径、嵌岩深径比、厚跨比、桩土刚度比、桩岩刚度比条件下桩基荷载的传递规律。结果表明:由于岩溶区溶洞的存在,桩侧摩阻力会出现多个峰值,峰值的大小与桩径、顶板厚度、嵌岩深度、岩土体的性质有关,桩侧摩阻力会集中分布在溶洞顶板处,且桩径越小,溶洞顶板处桩侧摩阻力会越大;随着桩径的增大,桩侧摩阻力发挥越均衡,桩端阻力所占荷载的分担比越大,表现出端承桩的性质;随着嵌岩深径比的增加,桩底侧摩阻力的发挥程度越低;桩径、嵌岩深径比、厚跨比对桩基荷载传递的影响相对较大,桩径越小,桩侧摩阻力对嵌岩深径比、厚跨比的变化越敏感,桩径越大,桩侧摩阻力对桩土刚度比、桩岩刚度比的变化越敏感;相对增加嵌岩深径比,适当提高桩径,对提高桩基承载力的效果更为明显。     

喀斯特地区与生态治理——人口·岩溶·生态·环境

本文在分析喀斯特的分布与该类地区人口、生态、环境与社会经济发展特征的基础上,总结了贵州省人民长期治理喀斯特的经验与成就,提出了“人口.粮食.生态”整体战略,运用生态农业原理,因地制宜,全面规划,综合开发、利用和保护,实现社会经济与生态环境协调发展。     

漓江流域典型岩溶生态系统的自然特征差异

对漓江流域两种典型岩溶生态系统---典型峰林平原与典型峰丛洼地的自然特征研究对比表明,两者的差异集中体现在岩溶形态(包括石峰与洞穴)、地势分布、水文网、土壤与植被、洪水灾害与系统输入输出功能等方面,其中岩溶形态、地势分布、可开发利用的水资源与土地资源是两种系统存在显著差异的关键因素。典型峰林平原地势平坦开阔,外源水来源丰富,地下水分布均匀,土层成因多、分布广,具有城市发展、人群集聚的良好基础条件,但洪水灾害、枯季缺水、地面塌陷是影响社会发展的自然环境问题;典型峰丛洼地山地多,地势高,缺乏外源水,地下水埋藏深,土地资源贫乏,导致生境条件恶劣,不适于人群集聚,自然村落发展条件处于明显劣势。     

古堆泉域岩溶地下水水化学特征及成因

古堆泉为山西省著名岩溶大泉之一,是唯一的中低温温泉,具有悠久的开发观赏历史,凝聚着丰厚的人文积淀.以古堆泉域岩溶地下水为研究对象,通过系统地样品采集与同位素分析,综合运用水化学（Durov图、离子比例、Gibbs图和氢氧同位素）同位素方法分析地下水水化学特征和地下水系统径流特征.古堆泉域岩溶地下水的⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr值在0.709~0.717之间,Mg/（Mg+Ca）值在0.27~0.74之间.通过分析Sr同位素组成和Mg/（Mg+Ca）、1/Sr变化特征,得出古堆泉域岩溶地下水为深部热水与浅部冷水的混合水,中条山南梁泉岩溶水子系统呈现碳酸盐岩地层径流特征,佛岭山-高显海头泉岩溶水子系统和侯马盆地深循环子系统呈现碳酸盐岩地层与火成岩地层径流特征,塔儿山-九原山古堆泉岩溶水子系统呈现碳酸盐岩地层与古老硅铝质岩地层径流特征.通过2014年样品与2021年相同位置取样点的氢氧同位素比对分析,得出古堆泉口水样变化原因是其受三泉水库补给随时间的积累的结果,三泉水库的变化原因是受引黄水的影响.研究区岩溶地下水水化学类型可分为SO₄-Na、SO₄-Ca、HCO₃-Na、HCO₃-Mg、HCO₃-Ca和Cl-Na型.岩溶地下水水化学类型从HCO₃-Ca·Mg→HCO₃·SO₄-Ca·Mg→SO₄·HCO₃-Na·Ca→SO₄·Cl-Na·Ca呈现明显的水化学成分分带.     

喀斯特洞穴滴水Ca、Mg离子特征与降雨、温度相关研究——以贵州安顺石将军洞为例

为了分析洞穴滴水Ca2+、Mg2+和降雨、气温内在联系、进一步帮助解译周围地区地表环境,我们从2011年6月至2012年5月对贵州石将军洞滴水Ca2+、Mg2+等地球化学特征和周围气候进行了为期一年的监测,发现7个滴水点Ca2+、Mg2+年际变化趋势具有明显一致性,分为波动区、高值区及低值区,滴水点Mg/Ca比值与月降雨量没有明显一致性变化,但波动区,高值区及低值区均值与月降雨量具有很好的相关性,能够反应外界降雨量变化。并且研究发现,在低值区由于温度和土壤CO2的影响,造成滴水Ca2+、Mg2+在1月份突变性降低,成为年际变化的波谷期。     

广州市大坦沙岛岩溶塌陷成因分析及防治对策

大坦沙岛是近年来对广州市城市规划和建设影响较大的岩溶塌陷区之一。通过详细的地质灾害综合勘查,在查明大坦沙岛地质环境条件和地质灾害诱发因素的基础上,分析岛上岩溶及岩溶塌陷的发育特征,并探讨了岩溶塌陷地质灾害形成的原因,进而提出具体的防治对策。结果表明:岛上可溶岩广泛分布,其内岩溶发育强烈,覆盖层土体结构松散、透水性好,其中土洞发育普遍,同时岛上断裂带切割地层,形成地下水渗流运移的良好通道;工程建设抽排地下水造成的地下水水位变化和基础工程施工机械贯穿隔水层直接诱发了岩溶塌陷,并伴生多处地面沉降;要做好施工前的地质勘查工作和施工过程中地面变形和地下水位的监测预警工作,减少抽排水量,以防治岩溶地面塌陷。     

土壤CO2浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响

为探究土壤CO₂浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响,于2018年6—12月对重庆市南川区后沟泉水化学及泉域上覆土壤CO₂(监测点土地利用类型为玉米-油菜轮作地)进行为期7个月的连续监测和采样,并结合1—5月的监测数据,定量分析旱雨季土壤CO₂浓度与岩溶碳汇量的季节性演变特征及二者的相互关联性. 结果表明:①土壤CO₂浓度具有显著的季节性变化特征,主要表现为雨季较高、旱季较低,其最高值和最低值分别出现在9月(13 316 μmol/mol)和1月(2 262.63 μmol/mol). ②温度与土壤CO₂浓度之间存在较强的正相关关系(R2=0.82,0.0012浓度之间不具相关性(R2=0.17,P>0.5),说明土壤CO₂浓度主要受温度的影响. ③泉水Ca2++Mg2+、HCO₃?浓度在雨季明显高于旱季,而水体CO₂净消耗量在旱雨季无较大差异,这可能是由于受土壤CO₂效应、降水稀释效应和H₂SO₄/HNO₃释放CO₂的共同影响. 研究显示,土壤CO₂浓度的变化特征表现为季节性差异,但在土壤CO₂浓度及外部环境的多重影响下,岩溶碳循环的季节性变化并不明显.      

大气沉降对川东北喀斯特河水中Mg、Ca、Sr和Ba的贡献

在受大气粉尘活动强烈影响的岩溶地区,大气输入对岩溶地表河水中的金属元素尤其是溶解态元素的影响还较少评估。选择位于秦岭山地、受大气粉尘活动强烈影响的川东北岩溶地区的诺水河,通过2011年7月至2014年6月河水中Mg、Ca、Sr和Ba等元素含量及其变化,结合当地大气沉降观测结果,分析了河水中这些元素的季节变化与影响因素,特别是大气输入对河水中这些金属元素的贡献。结果显示:(1)河水中Mg、Ca、Sr和Ba四种元素显示出明显的季节变化,大气降水稀释作用导致夏季河水中元素浓度值偏低,冬季稀释作用的减弱和粉尘活动加强可能导致河水中元素浓度值偏高;(2)河水中Mg、Ca、Sr和Ba四种元素来源于大气沉降的比例分别是3.1%、7.2%、21.3%和34.8%。这表明在川东北地区,大气沉降对喀斯特河水中部分金属元素如Sr和Ba存在显著影响。     

岩溶地下河补给的地表溪流溶解无机碳及其稳定同位素组成的时空变化

岩溶水体中溶解无机碳(DIC)主要以HCO_3~-形式存在,其同位素(δ~(13)CDIC)被广泛用于示踪DIC的不同来源及其影响因素.为了解亚热带典型岩溶溪流溶解无机碳及其稳定同位素的分布规律,本文以广西柳州官村地下河补给的地表溪流为研究对象,对其水化学特征和δ~(13)CDIC进行分析.结果表明,溪流上游和下游的DIC与δ~(13)CDIC都表现出明显的时空变化特征,地下河出口(G1点)HCO_3~-旱季浓度变化范围为(4.73±0.14)mmol·L~(-1),而雨季为(4.23±0.68)mmol·L~(-1).溪流下游(G2点)HCO_3~-旱季浓度变化范围为(4.56±0.23)mmol·L~(-1),而雨季为(4.20±0.59)mmol·L~(-1).溪流上游的旱季δ~(13)CDIC变化范围为-12.22‰±0.49‰,雨季的变化范围为-12.28‰±0.82‰;溪流下游的旱季变化范围为-10.73±0.71‰,雨季的变化范围为-11.10‰±0.90‰.两个点水体DIC含量旱季均高于雨季,且G1点要高于下游G2点.两个点水体δ~(13)CDIC值旱季较雨季偏重,且G2点水体δ~(13)CDIC值显著高于G1点δ~(13)CDIC值.地下河水和溪流DIC主要来源于土壤CO2和碳酸盐岩溶蚀,但是溪流上游与下游DIC和δ~(13)CDIC值差异表明水体的CO2脱气作用,水生植物的光合作用显著影响了水体DIC和δ~(13)CDIC值.