岩溶地貌的形成及地基分类

可溶性岩层在岩溶作用下，形成一系列独特的地貌，根据它们出露的情况，分为地表岩溶地貌、地下岩溶地貌以及它们的组合地貌。

1.地表岩溶地貌

石芽与溶沟 地表水流沿着坡面上的节理裂隙流动，溶蚀和冲蚀出许多凹槽和坑洼，凹槽为溶沟，沟间的凸起为石芽（见图 4.9）。石芽有裸露的，也有埋藏的。从山坡的上部到下部，石芽常呈有规律的分布：全裸露石芽—半裸露石芽—埋藏石芽（见图 4.10）。石林是一种非常高大的石芽。

图4.9　石芽与溶沟

图4.10　斜坡上的石芽

漏斗 漏斗是呈碗碟状或倒锥状的洼地。直径一般数米至数十米，深数米至数十米，底部常有管道通往地下。因此，它起着集水和消水的作用。如果下部管道被溶蚀残余物堵塞，则可积水成池。

竖井 竖井实际上是一种塌陷漏斗，在平面轮廓上呈方形、长条状或不规则圆形。长条状是沿一组节理发育的，方形或圆形则是沿两组节理发育的。竖井井壁陡峭，近乎直立。

落水洞 落水洞是地表水流入地下的进口。其大小不一，形态各异。竖井和漏斗的形成主要是溶蚀作用与塌陷作用，而落水洞的形成则除溶蚀作用外还有机械侵蚀作用，特别是当大量地面水通过落水洞转为地下河的情况下，侵蚀作用非常强烈。

溶蚀洼地 溶蚀洼地是一种盆状洼地，周围被石灰岩山丘包围，底部常附生着漏斗（见图 4.11）。溶蚀洼地也可由许多漏斗逐渐融合而成。在广西一带，溶蚀洼地的直径可达 500 m，最大可达1～2 km。洼地底部有2～3 m厚的红土覆盖，上面常有耕地分布。

图4.11　溶蚀洼地、漏斗和竖井在山地中的分布

l—溶蚀洼地；2—漏斗；3—竖井；4—溶洞；5—阶地；6—地下河。

坡立谷 坡立谷是指宽广而平坦的岩溶谷地，大都沿断裂带或构造带溶蚀发育而成。其宽度可从数百米到数千米，长度数千米至数十千米，底部平坦，覆盖着溶蚀残余的黄色、棕色或红色黏土，有的地方还覆盖着河流冲积层。

干谷和盲谷 当地面河流某一段被地下伏流所袭夺，这一段河谷就变成了没有水的干谷。当地面河进入地下河入口而转变为地下河时，河谷的前方常为石灰岩壁所阻，岩壁的脚下是地下河入口，这种向前没有通路的河谷就叫作盲谷。

2.地下岩溶地貌

溶洞 溶洞是地下水沿可溶性岩体的各种构造面（层面、节理面或断裂面），特别是沿着各种构造面互相交叉的地方，逐渐溶蚀和侵蚀而开拓出来的地下洞室。当地下孔洞较小时，地下水运动缓慢，主要的作用是溶蚀。随着孔洞的不断扩大，地下水的运动随之加快，除溶蚀作用外，还产生机械侵蚀作用，地下通道因而迅速扩大。

地下河 在岩溶地区，具有自由水面的地下水流称为地下河。

3.岩溶地貌组合

上述各种岩溶地貌，常呈一定组合而分布于地面，因为各种岩溶地貌在其发育过程中有成因上的联系，特别是地表岩溶地貌与地下岩溶地貌是密切相关的。因此，综合分析研究岩溶地貌形态类型组合，有助于从地表岩溶现象了解地下岩溶的发育情况。

岩溶地貌的组合可分为平面组合和垂直组合，其中后者的工程地质意义更为突出，因此下面主要介绍岩溶地貌的垂直组合。主要的地表与地下岩溶地貌组合有：

落水洞、竖井、地下通道组合 落水洞通过竖井把地表岩溶和深处发育的地下通道联系起来。落水洞往往出现在溶蚀洼地的底部，汇入洼地的地表水从洼地底部的落水洞和竖井流入地下通道。

河谷和暗河组合 在有河谷出现的地方，常有地下暗河存在，这是由于原来在谷里流动的水流为适应新的侵蚀基准面而渗入地下，并发育了暗河。

塌陷与地下岩洞组合 呈现在岩溶化地表的塌陷，就是岩溶化地块内部地下岩洞发生坍落的结果。

溶洞与地下通道组合 溶洞往往和地下通道相连，因此可以说溶洞就是地下通道的进出口。(www.xing528.com)

溶洞与阶地组合 溶洞在较稳定的地块中往往成层分布，即使在倾斜甚至垂直岩层组成的岩溶区，这种现象也很明显。这种溶洞层有的可与附近同高程的河流阶地进行对比。这主要是由于在当地侵蚀基准面相当稳定的时候，岩溶地块中发育了与地面河床相适应的地下河或地下通道；待地壳上升和河流下切时，在非岩溶区发育了阶地，而岩溶地块中的地下河或地下通道则成为与阶地同高程的溶洞。

分水岭风口与溶洞组合 分水岭地带的风口常与山坡上的溶洞处于同一高程，这说明当时地面的侵蚀和地下的溶蚀是在同一岩溶侵蚀基准面控制下进行的。

4.岩溶区的主要工程地质问题

由于岩溶的发育致使建筑物场地和地基的工程地质条件大为恶化，因此在岩溶地区修建各类工程建筑物时必须对岩溶进行工程地质研究，以预测和解决因岩溶而引起的各种工程地质问题。归纳起来，岩溶区的工程地质问题主要有以下几类。

1）地基稳定性及塌陷问题

在岩溶地区，由于地表覆盖层下有石芽溶沟，岩体内部有暗河、溶洞，建筑物的地基通常是很不均匀的。上覆土层还常因下部岩溶水的潜蚀作用而塌陷，形成土洞。在广西等地的城市建筑工地上，土洞现象非常普遍。土洞的塌陷作用常常是突然发生的。土洞出现的地区往往就是地下岩溶发育的区域。

工业与民用建筑物的压力作用范围多在地面以下 l0 m 左右。所以，建筑物的地基既涉及上覆土层，也涉及下伏基岩。岩溶区的土层特点是厚度变化大，孔隙比高。因此，地基很容易产生不均匀沉降，从而导致建筑物倾斜甚至破坏。这些在施工前都必须进行认真的勘察。根据岩溶发育的特点，岩溶地区可能遇到以下几类地基。

石芽地基 由于地表岩溶作用，石灰岩表层溶沟发育。纵横交错的溶沟之间多残留有锥状或尖棱状的石芽，致使石灰岩基面高低不平，形成石芽地基。石芽间的溶沟常被土充填，因此强度较低，压缩性较高，易引起地基的不均匀沉降而影响建筑物的稳定性。因此，在石芽地基上修建建筑物时，必须查清基岩的埋深、起伏情况、覆盖土层的压缩性及石芽的强度。

溶洞地基 溶洞地基的稳定性取决于溶洞的规模、埋深及充填情况。当溶洞的规模大、埋深浅、溶洞顶板承受不了建筑物的荷载时，就会使溶洞顶板坍塌、地基失稳。当建筑物地基直接遇到溶洞时，可视溶洞的规模及充填物情况，进行适当处理。规模小，可采用清除或堵塞，或盖板跨越；规模大，则不宜作为建筑物的地基。为了确保溶洞地基的稳定性，必须根据溶洞的规模、溶洞顶板岩层的性质确定洞穴离地面的安全深度，即溶洞顶板的安全厚度。当溶洞埋深大于安全厚度时，地基是稳定的；否则地基不稳定，必须进行处理。实践中，对溶洞顶板安全厚度的确定常采用以下方法：

①对洞顶完整的溶洞，顶板安全厚度采用厚跨比法确定。认为当溶洞顶板厚度 h 与建 筑物跨过溶洞的长度L之比 5.0/＞Lh 时，溶洞顶板安全。

②对顶板不完整、洞顶坍塌的溶洞，顶板安全厚度采用洞顶板坍塌堵塞计算法。所需塌落高度按下式计算：

式中　H0——洞体最大高度（m）；

　　　K——岩石松散（涨余）系数，石灰岩K＝1.2，黏土K＝l.05。

③若溶洞顶板不完整，裂隙、节理发育，则可按裂隙节理分布特征采用受力的梁（板）计算弯矩，根据弯矩和岩体应力求洞顶板的厚度。

土洞地基 在覆盖型岩溶地区，可溶岩的上覆土层中常常发育着空洞，一般叫土洞。当土洞顶板在建筑物荷载作用下失去平衡而产生下陷或塌落时，则危及建筑物的安全。因此，凡是岩溶地区有第四纪土层分布的地段，都要注意土洞发育的可能性，应查明土洞的成因、形成条件，土洞的位置，埋深、大小，以及与土洞发育有关的溶洞、溶沟的分布。

由于土洞的形成与地表水和地下水的关系极为密切，土洞的处理首要措施是治水，然后根据具体情况，可采取以下方法处理：

①当土洞埋深较浅时，可采用挖填和梁板跨越；

②对直径较小的深埋土洞，因其稳定性好，危害性小，故可不处理洞体，而仅在洞顶上部采取梁板跨越；

③对直径较大的深埋土洞，可采用顶部钻孔灌沙（砾）或灌碎石混凝土以充填空间。

2）渗漏和突水问题

由于岩溶地区的岩体中有许多裂隙、管道和溶洞，在进行水库、大坝、隧道、基坑等工程活动时，如存在承压水并有富水优势断裂作为通道，则可能会遇到地下突水而导致基坑、隧道等工程的排水困难甚至淹没，也可能因岩溶渗漏而造成水库无法蓄水。

库区应选在地势低洼，四周地下水位较高，上游有大泉出露而下游无大泉出露，上下游流量没有显著差异的河段上，要避免邻区有深谷大河。如果发现库底有渗漏，可采用堵（堵落水洞）、铺（铺盖黏土）、截（筑截水墙）、围（在落水洞四周建围墙）、引（引入库内或导出库外）等方法进行处理。

对岩溶突水的处理，原则上以疏导为主。对隧道中的岩溶水，可用水管引入隧道边沟或中心排水沟排出。水量过大时，可用平行导坑排水。

【专业词汇】地下水、裂隙、潜水、承压水