發(fā)布時(shí)間：2016-03-23 08:41

1 前 言

水利巖溶工程問(wèn)題主要為巖溶庫(kù)區(qū)及壩基滲漏、巖溶塌陷、巖溶壩基穩(wěn)定性、隧洞與廠房等其它建筑物基礎(chǔ)穩(wěn)定性、庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定性、壩基的基坑巖溶水的防治與疏干、隧洞的巖溶突水與排水、庫(kù)水與巖溶地下水的水質(zhì)變異及影響、巖溶與水庫(kù)誘發(fā)地震等（盧耀如 1982）。但當(dāng)前水庫(kù)巖溶工程問(wèn)題研究主要集中在水庫(kù)誘發(fā)地震（常廷改 2006，韓曉光 2004，羅啟祥 2011）和水庫(kù)滲漏（錢(qián)海濤2008，涂水源 1992，陳健 1986，楊華薈 1995）問(wèn)題上。而巖溶區(qū)水利工程中專門(mén)針對(duì)巖溶塌陷的問(wèn)題研究較少，且多從塌陷地質(zhì)條件方面定性分析（陳健 1986，張敬東2013，劉杰 2003），并未考慮水利工程巖溶塌陷水動(dòng)力條件的特殊性。水動(dòng)力條件是巖溶塌陷的主要?jiǎng)恿σ蛩亍Ｋ�利工程抬升了地下水位，改變了區(qū)域水動(dòng)力條件、地層應(yīng)力分布，，改變了排補(bǔ)給關(guān)系，并引起土層潛蝕、侵蝕、沖蝕作用等。這些因素打破了原有巖溶塌陷發(fā)育平衡條件，造成已有土洞失穩(wěn)，新土洞形成，引起巖溶塌陷災(zāi)害環(huán)境效應(yīng)。受水庫(kù)頻繁的排蓄水影響，防護(hù)區(qū)（即水庫(kù)浸沒(méi)區(qū)邊緣）地下水的動(dòng)態(tài)變化較強(qiáng)烈，巖溶塌陷災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性較高。因此，研究防護(hù)區(qū)巖溶塌陷意義較大。

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2 區(qū)域地質(zhì)概況

2.1 自然地理及經(jīng)濟(jì)概況

武宣縣地處北回歸線上，屬南亞熱帶季風(fēng)區(qū)。年平均日照時(shí)數(shù)為 1849.9 小時(shí)，年日照率為 39%，年平均氣溫 21.2℃，年平均降雨量 1291.7 毫米。氣候溫和、光照充足、土地肥沃、資源豐富、環(huán)境宜人。2013 年，全縣實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值 87.29 億元，增長(zhǎng) 5.1%；工業(yè)總產(chǎn)值 101 億元，增長(zhǎng) 0.8%；財(cái)政收入完成 6.75 億元，增長(zhǎng) 8.42%；全社會(huì)固定資產(chǎn)投資完成 57.89 億元，增長(zhǎng) 28%；社會(huì)消費(fèi)品零售總額完成 16.38 億元，增長(zhǎng) 9.8%；城鎮(zhèn)居民人均可支配收入22898 元，增長(zhǎng) 9.5%；農(nóng)民人均純收入 6996 元，增長(zhǎng) 13.3%。全縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)呈現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)。

2.2 交通位置
區(qū)域總體地勢(shì)是東、西部高，中部、北部低。受一級(jí)構(gòu)造線控制，山勢(shì)走向多為南北向及北東向。由于區(qū)內(nèi)可溶巖分布較廣，所以構(gòu)成了本區(qū)以巖溶地貌為主要特征的地貌景觀，根據(jù)成因類型和組合型態(tài)可劃分為五種地貌類型（圖 2-2）：構(gòu)造溶蝕，包括峰叢洼（谷）地及峰林谷地兩種類型；溶蝕構(gòu)造，組合形態(tài)為巖溶壟崗；溶蝕堆積，組合形態(tài)為殘峰、殘丘平原；構(gòu)造侵蝕，包括中低山及丘陵兩種組合型態(tài)；侵蝕堆積，包括河流一、二級(jí)階地。紅水河流域地貌主要為構(gòu)造溶蝕和構(gòu)造堆積為主，主要發(fā)育峰叢洼地、峰叢谷地。柳江、黔江流域地貌主要為溶蝕構(gòu)造和構(gòu)造堆積為主，主要發(fā)育殘峰殘丘、河流階地。

3 巖溶塌陷發(fā)育地質(zhì)環(huán)境條件 ........... 41

3.1 基礎(chǔ)地質(zhì)條件 ...................... 41
3.2 水文地質(zhì)條件 ......... 49
3.3 塌陷發(fā)育影響因素................. 56
3.4 本章小結(jié) .................... 90
4 巖溶塌陷發(fā)育特征..................... 91
4.1 基本特征............. 91
4.2 發(fā)育規(guī)律 ................. 101
4.3 形成因素 ........ 104
4.4 成因機(jī)理 ............... 106
4.5 本章小結(jié) .................... 110
5 土洞發(fā)育模式及水動(dòng)力判據(jù)............ 112
5.1 潛蝕作用模式 ......112
5.2 崩解模式 ........... 125
5.3 水力裂隙模式 ............. 131
5.4 本章小結(jié) ........ 138

6 巖溶塌陷危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及安全防控

6.1 危險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)價(jià)

以一元多項(xiàng)式為評(píng)價(jià)模型，采用 GIS 技術(shù)將巖溶塌陷的影響因素圖加權(quán)疊加分析和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)研究區(qū)潛在巖溶塌陷危險(xiǎn)性的定量評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)軟件采用 ArcGIS地理信息系統(tǒng)，以光柵格式進(jìn)行分析計(jì)算。為了在相同的基礎(chǔ)上反映各觸發(fā)因素和空間分析的需要，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式為光柵格式，每個(gè)像元代表 100m2的工作區(qū)面積。以 1～10 來(lái)表征相應(yīng)因子的影響程度，值越大，對(duì)塌陷的影響就越大。各影響因素權(quán)重采用層次分析法確定。層次分析法（簡(jiǎn)稱 AHP）是由美國(guó)著名運(yùn)籌學(xué)家 T.L.Saaty 于上世紀(jì)七十年代中期提出的。它將復(fù)雜的問(wèn)題分解為各個(gè)組成因素，并以這些因素的支配關(guān)系形成遞階層次結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩兩比較確定相對(duì)重要性，然后對(duì)評(píng)價(jià)因素重要性的排序。層次分析法是一種有效的評(píng)價(jià)方法，具有實(shí)用性、簡(jiǎn)潔性、適用性、系統(tǒng)性等諸多優(yōu)點(diǎn)，并在許多領(lǐng)域（如企業(yè)管理、資源評(píng)價(jià)）有廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用層次分析法解決問(wèn)題一般分以下幾個(gè)步驟.

6.2 水動(dòng)力條件定量評(píng)價(jià)

在研究區(qū)內(nèi)進(jìn)行了 9 處每隔 20 分鐘的地下水動(dòng)力監(jiān)測(cè)，得出每隔 20 分鐘的地下水水位高程，相鄰水位高程值差與時(shí)間間隔之比，得出地下水波動(dòng)速度，并與潛蝕作用臨界速度比較（圖 6-5～6-13），可以直觀判斷潛蝕作用的危險(xiǎn)性。進(jìn)一步，通過(guò)統(tǒng)計(jì)地下水波動(dòng)速度在 0-0.3N、0.3N-0.7N 和大于 0.7N 的概率。根據(jù)表 6-3 劃分，評(píng)價(jià)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的危險(xiǎn)性，劃分危險(xiǎn)性級(jí)別，見(jiàn)表 6-4。表 6-4 表明，目前情況下，土蔭塘（TYT）和鉆孔 42（ZK42）兩處潛蝕作用危險(xiǎn)性高，其余 7 處鉆孔危險(xiǎn)性低。若地下水位低于基巖面時(shí)，不會(huì)發(fā)生潛蝕作用，即無(wú)潛蝕作用危險(xiǎn)性，但研究區(qū)土層的厚度變化較大。在臨近土層較厚區(qū)域，基巖面位置較低，水位可能仍在基巖面之上。由于研究區(qū)地層屬性基本一直，無(wú)復(fù)雜性變化，局部范圍水動(dòng)力條件同步變化，仍可能引起潛蝕作用高危險(xiǎn)性。因此，潛蝕作用危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)仍計(jì)算基巖面以下的水動(dòng)力條件。

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7 結(jié) 論

本文通過(guò)大藤峽水利樞紐工程武宣縣城、馬王和六沙三個(gè)防護(hù)區(qū)巖溶塌陷的地質(zhì)環(huán)境條件、發(fā)育特征、土洞發(fā)育地質(zhì)模式及其水動(dòng)力判據(jù)和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià) 4 個(gè)方面的研究，初步建立了水利工程防護(hù)區(qū)巖溶塌陷研究方法體系，為大藤峽水利樞紐工程塌陷災(zāi)害防控提供科學(xué)依據(jù)，并對(duì)類似工程提供借鑒，具有重大的科學(xué)及實(shí)踐意義。通過(guò)本次研究，得出以下結(jié)論：1、巖溶塌陷發(fā)育地質(zhì)環(huán)境條件通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，劃分研究區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)地條件分區(qū)圖，結(jié)果表明：研究區(qū)地貌以殘峰殘丘平原為主；地層主要為大埔組、黃龍組及第四系；巖組主要為純碳酸鹽巖為主；發(fā)育三條小斷層。通過(guò)研究區(qū)水位地質(zhì)條件調(diào)查，結(jié)果表明：研究區(qū)降雨集中在 3-8 月份；黔江水位年變幅 20m 左右，且水位漲落隨季節(jié)性降雨變化而變化；地下水類型主要為孔隙水、構(gòu)造裂隙水和裂隙溶洞水；地下水含水巖組為松散類孔隙裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙溶洞水 2 組；降雨和區(qū)域側(cè)向補(bǔ)給是研究區(qū)的補(bǔ)給條件，孔隙水、構(gòu)造裂隙水和裂隙溶洞水構(gòu)成地下水循環(huán)徑流場(chǎng)，黔江為地下水最終排泄區(qū)。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：37103