我国红层岩溶与红层岩溶塌陷刍议

中国岩溶地区面积广阔,岩溶地貌和现象类型多样。其中我国南方地区红层中出现的岩溶现象较为特殊:可溶岩类型复杂,成岩作用差,溶蚀机理多样,还易风化崩解。近年来红层岩溶塌陷多有发生,成为一个不可回避的问题。文章对我国红层岩溶与红层岩溶塌陷研究现状进行了系统梳理。红层岩溶主要存在于以可溶物质胶结的或含碳酸盐岩砾石的红色沉积岩为主的地区。红层岩溶的特点可以概括为:(1)可溶岩类型复杂,溶蚀机理多样;(2)成岩作用差,力学强度低,易风化崩解;(3)与地质构造密切相关。红层岩溶地区不但会出现覆盖型岩溶区的土层塌陷,而且由于其特殊的岩溶作用还可能出现基岩塌陷。根据红层岩溶地区地质结构,其塌陷模式可概化为红层上覆松散层塌陷、红层溶洞顶板垮塌以及红层整体垮塌三类。今后有必要从红层溶蚀特点和红层岩溶塌陷模式出发,开展红层溶蚀对岩溶塌陷作用机理的专项研究,为红层地区岩溶塌陷地质灾害的风险评估和防治处理提供科学依据和技术支撑。

清江下游红层岩溶及其水化学特征

清江下游地区发育一套第三系的红层,其岩性为砂岩夹泥岩、页岩,下部以成分为灰岩、白云质灰岩为主的砾岩。厚度在300m以上,有一定程度的岩溶发育,其中一个洞穴具有开发价值。为进一步掌握红层地下水水质变化趋势,对红层区地下水采集30组样品进行测试,应用描述性分析、相关性分析等统计方法,总结地下水类型及水化学特征。结果表明:红层区地下水类型主要以HCO_3-Ca或HCO_3-Ca·Mg型为主,地下水化学成分具有明显的空间变异性;2个水点Al超出了地下水V类质量标准值(500μg/L),应引起重视,防治水质污染;19个水点的Sr含量超过了天然饮用矿泉水的标准值(200μg/L),建议进行锶矿泉水的评估工作。

鲁西南地区的红层岩溶及其水文地质意义

在收集大量勘探、建井和采矿资料基础上，结合室内的测试成果对鲁西南红层的物质组成、孔隙结构、岩溶形态及溶蚀机理进行了初步研究，并探讨了红层岩溶的水文地质意义，突破了过去认为红层贫水的观点．

广东红层岩溶地貌与丹霞地貌

通过对构成广东丹霞地貌之红层的研究,对红层岩溶这一概念进行了较深入的探讨,对其是否属于假岩溶提出质疑,并分析了丹霞地貌和红层岩溶地貌的关系。

广东的红层岩溶及其机制

广东岩溶红层主要为砾屑石灰岩和钙质砂岩、砾岩，形成裸露型、覆盖型红层岩溶地貌。红层中有以溶蚀为主的岩溶，也有溶蚀、潜蚀同等重要的假岩溶。存在两种红层岩溶形成机制。岩溶发育程度和岩石中方解石白云石含量与岩溶／假岩溶的比值有关。

四川盆地含膏盐红层特征及坝基工程地质问题(Ⅰ)

以四川盆地含膏盐(石膏、芒硝、钙芒硝)红层为例,论述了含膏盐红层的沉积环境及其分布范围,膏盐矿物在红层岩体中的分布及其矿物学特征,讨论了由于膏盐矿物溶蚀形成的有别于常规碳酸盐岩岩溶作用的红层类岩溶作用。依据水电工程实例,描述了红层坝基类岩溶形态,分析了类岩溶和溶蚀下限机理,同时给出了四川盆地几各水电工程类岩溶红层坝基的溶蚀下限深度,为确定坝基岩体防渗深度提出了相关地质依据。

四川盆地含膏盐红层特征及坝基工程地质问题(Ⅱ)

本文探讨了四川盆地含膏盐红层类岩溶作用引起的坝基工程地质问题,首先是地下水化学成分的改变及其对水工结构混凝土的腐蚀作用及坝基渗漏问题,然后确定了表征类岩溶作用强度的类岩溶强度因子(k)。最后,通过类岩溶岩体Vp与主要岩体工程力学指标,诸如:允许承载力fak、抗剪(断)摩擦系数f(f′)、变形模量(E0)的回归关系,探讨了类岩溶作用对坝基岩体弱化的作用。

红层岩溶发育特征与地面塌陷形成机理——以咸宁地区为例

通过收集整理前人研究资料、实地踏勘以及现场灰质砾岩取样、磨片及显微镜观测等方法手段,分析了红层岩溶发育特征与灰质砾岩溶蚀机理,同时,结合咸宁地区实际地质条件,建立了岩溶地面塌陷室内物理模型,通过监测抽(排)水与降雨两种情况下土压力、孔隙水压力以及土体位移变化情况,分析了抽(排)水和降雨对岩溶地面塌陷的影响机制。模型试验结果表明研究区岩溶地面塌陷形成机制主要为潜蚀作用,真空吸蚀作用次之。降雨对地表土体产生冲刷,地下水渗流作用造成土体潜蚀、运移;抽(排)水时水位发生骤变,水力梯度变大,加速了泥沙带出,导致含砂砾黏土层逐渐被潜蚀、掏空,加之真空负压的吸蚀叠加作用,促进土体破坏导致失稳,最终发生地面塌陷。由此可知,咸宁地区红层岩溶地面塌陷的形成机制主要是潜蚀作用与真空吸蚀作用交互反应,抽水是其诱发岩溶地面塌陷的主要外因。

四川红层中岩溶的分布特点及形成机制

红层在四川盆地中广泛分布,随着大量基础工程建设项目的实施,红层岩溶问题日渐显现。而相对于红层岩体遇水易软化、膨胀等不良地质问题的研究,红层岩溶问题研究比较少。根据在四川红层地区多年的地勘工作实践,分析了四川红层岩溶具有非均一性、成层性、埋深大等特点,提出真红层岩溶、"假"红层岩溶等两种不同类型的岩溶形成机制。这些红层岩溶的分布特征和形成机制的提出,对这一地区的工程地质勘察、设计施工等工作有一定的指导意义。

小平阳红层区水文地质特征与水资源开发

来宾小平阳红层底砾岩岩溶十分发育，地下水丰富，开发的技术经济条件优越，而非从前所认为的贫水区。其经验可供类似地区利用地下水治旱借鉴。

成都市白垩系灌口组富膏盐红层溶蚀特征与机理

成都市白垩系灌口组近地表红层富膏盐地层因富含膏盐、钙芒硝等易溶矿物普遍发育红层类岩溶现象,制约着地下空间的开发利用。为梳理出成都市域灌口组富膏盐红层溶蚀规律与机理,防范红层硫酸盐岩溶相关的工程地质问题,综合利用钻孔岩芯、物探、测井、物性测试、溶解实验等资料,分析区域内富膏盐地层的分布规律、富膏盐红层溶蚀特征、溶蚀发育的影响因素和红层硫酸盐岩溶机理。综合研究表明,成都市白垩系灌口组富膏盐红层溶蚀现象普遍发育于低丘台地区及平原河谷区。红层硫酸盐岩溶受地形、构造、地下水活动、断裂等多种因素的综合影响,地下水活动和断裂系统是最关键因素。存在两种不同的溶蚀模式:在高于平原区的低丘地区,地表水透过第四系松散卵砾石层,入渗至裂缝发育、岩体破碎的强-中风化以及富含膏盐的白垩系灌口地层,溶蚀钙芒硝、石膏、硬石膏等矿物后,地下水顺流至低洼的平原、河谷地带或汇入地表径流,促使溶蚀作用的持续发生;在低于平原区的较深部,地表径流沿向斜翼部侧向顺层流动或沿断裂系统入渗补给地下水,导致60 m以深的较深部发生溶蚀现象。

贵县式铝土矿化与桂中新生代岩溶演化关系的认识

贵县式铝土矿广泛分布于桂中岩溶区。本文通过宾阳矿区的成因研究,初步揭示出铝土矿与上古生界碳酸盐岩上的上白垩统红层及新生代地洼余动期岩溶演化的关系,认为铝土矿是红层在岩溶、气候、构造等条件下进行红土化,搬运沉积和次生红土化的结果。基于这种认识,提出了华南寻找三水铝土矿方向的新路子。

浏阳河大桥红层岩溶发育特征及其工程措施

从地质环境、地层分布、岩性特征、物质组成等角度出发,通过地质勘探、室内试验、X-衍射等手段,对长沙市万家丽路高架之浏阳河大桥桥位处红层岩溶的形成机理和特征进行了研究。结果表明,红层岩溶主要受岩性、断裂构造和地下水等因素制约,受到溶蚀和风化的共同作用,属于溶蚀风化。分析了红层岩溶对工程建设的影响,提出了采用注浆处理措施,为工程设计提供了决策。

红层岩溶场地高层建筑复合地基设计

浅覆盖岩溶区深基础施工经常发生地面塌陷,对人身安全和工程质量构成重大隐患。本文结合红层岩溶场地某高层建筑(35层)地基基础优化设计,通过地质雷达扫描揭示"蜂窝"状非均质各向异性岩体结构特征;采用岩溶注浆对巨型溶洞管道进行填充加固,构筑"人工坝"阻断地下水运移通道。基于溶洞顶板抗冲切稳定性分析结果,提出采用低承载力与高置换率相结合的素混凝土刚性桩复合地基;对极薄溶洞顶板区,利用钢管桩进行托换加固,有效规避了有效桩长短、桩端应力大导致地基局部失稳及施工塌陷的风险。建筑竣工后运行良好,监测显示高层建筑沉降变形最大仅9.63mm。

红层区岩溶塌陷调查地球物理勘探技术应用研究

探讨了高密度电法、高精度重力法、地震反射法和主动源面波法在浅覆盖红层碎屑可溶岩塌陷地区对土洞和浅部溶洞的探测效果.通过各方法与动力触探、钻探资料的对比发现:地震反射法能评价潜在土洞的大小和埋深,在地震反射时间剖面上呈现同相轴错断、缺失的特征.不同极距的高密度联剖曲线正交点点位能评价溶洞的发育方向;反演的横波低波速段和电阻率剖面低阻圈闭区、"V"型区与溶洞的顶底板埋深吻合;在同等探测深度情况下,小点距的高密度电法具有更高的分辨率.高精度重力布格曲线上的"V"型低值区能定性评价潜在土洞和溶洞的发育.在红层塌陷区进行地球物理调查时,对土洞的探测推荐使用地震反射法和高精度重力法组合,对浅部溶洞的探测推荐使用高密度电法、主动源面波和高精度重力法组合.

某红层地基差异沉降原因分析

论文针对某城市红层地基差异沉降的复杂问题,通过对建筑场地沉降、变形、裂缝等现象的综合调查,地基差异沉降影响因素的专门分析、有关岩土工程问题的计算评价,深入剖析了该红层地基产生差异沉降的原因。研究结果表明:导致红层地基差异沉降的原因是在地基40m^50m深度范围内存在由富含石膏、芒硝、钙芒硝等可溶性岩石形成的溶蚀空洞,在地下水、施工降水、地震等因素的综合作用下,覆盖层岩土体产生了差异沉降。经过初步的勘察诊断,采用注浆加固的方法有效地控制了地基的不均匀沉降变形,说明对红层地基差异沉降问题的分析是合理的,注浆加固措施是有效的。

红层岩溶发育区地下工程风险分析及防治对策

红层中的溶土洞主要发育在盆地周缘地区以粗颗粒灰质或钙质碎屑岩为主的地层中,其与上覆富水松散土层组合而成的复合地层会对地下工程的建设产生重大风险。文章通过分析系列工程事故案例,并结合桩基、基坑、暗挖隧道等地下工程工法的特点,系统地总结了红层岩溶发育区地下工程存在的主要风险,包括突水突泥、漏浆冒浆以及最终造成地面塌陷、结构损坏等,并建立了各类工法的风险模型。在此基础上,针对性地提出了综合地质勘查法、注浆填充预处理、动态优化施工设计及应急采用水力平衡装置等防治对策。