巖溶
了解巖溶與土洞的發(fā)育條件和規(guī)律；了解巖溶的類型與形態(tài)；了解巖溶與土洞的塌陷機理；掌握巖溶地區(qū)不同勘察階段的勘察評價方法；掌握巖溶與土洞的處理方法。
17.1 定義
17.1.1 巖溶
巖溶(喀斯特)是可溶性巖石在水的溶(侵)蝕作用下，產(chǎn)生的各種地質(zhì)作用、形態(tài)和現(xiàn)象的總稱。可溶巖包括碳酸鹽類巖石以及石膏、巖鹽、芒硝等其他可溶性巖石。就巖溶對工程危害而言，由于石膏、巖鹽等易溶巖的溶解速度大，因此，巖土工程評價中不但要評價其現(xiàn)狀，更要著眼于工程有效使用期限內(nèi)溶蝕作用繼續(xù)對工程的影響。由于碳酸鹽類巖石在我國各類可溶巖中，分布范圍占有絕對優(yōu)勢，因此應(yīng)主要掌握碳酸鹽類巖石中的巖溶問題。
【例題1】巖溶(喀斯特)是可溶性巖石在水的溶(侵)蝕作用下，產(chǎn)生的各種( )的總稱。
A、地質(zhì)作用；
B、形態(tài)；
C、現(xiàn)象；
D、溶洞；
E、溶蝕洼地；
F、溶蝕漏斗；
G、土洞；
答案：A、B、C
【例題2】下列屬于可溶性巖石的是( )。
A、石灰?guī)r；
B、巖鹽；
C、芒硝；
D、石膏；
E、砂巖；
F、泥巖；
G、花崗巖；
H、白云巖；
答案：A、B、C、D、H
【例題3】對于由巖鹽所形成的巖溶，評價其工程危害時應(yīng)( )。
A、不但要評價巖溶的形成過程，還要評價其現(xiàn)狀對工程的危害；
B、 不但對現(xiàn)狀進行評價，還要評價巖溶產(chǎn)生的過去與未來發(fā)展趨勢；
C、對現(xiàn)階段巖溶的工程危害進行評價；
D、不但要評價其現(xiàn)狀，更要著眼于工程有效使用期限內(nèi)溶蝕作用繼續(xù)對工程的影響；
答案：D
17.1.2 土洞
土洞是在有覆蓋土的巖溶發(fā)育區(qū)，其特定的水文地質(zhì)條件，使巖面以上的土體遭到流失遷移而形成土中的洞穴和洞內(nèi)塌落堆積物以及引發(fā)地面變形破壞的總稱。土洞是巖溶的一種特殊形態(tài)，是巖溶范疇內(nèi)的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象，由于發(fā)育速度快、分布密，對工程的影響有時甚至大于巖洞。
【例題4】下列關(guān)于巖溶、土洞的說法，正確的是( )。
A、土洞發(fā)育不一定伴隨巖溶發(fā)育；
B、巖溶發(fā)育一定伴隨著土洞發(fā)育；
C、土洞發(fā)育一定伴隨有巖溶發(fā)育；
D、巖溶發(fā)育不一定伴隨著土洞發(fā)育；
答案：C、D
17.2 發(fā)育條件與規(guī)律
17.2.1 巖溶發(fā)育的條件
(1)具有可溶性巖層；
(2)具有溶解能力(含CO2)和足夠流量的水；
(3)地表水有下滲，地下水有流動的途徑；
三者缺一不可。
【例題5】巖溶發(fā)育的條件為( )。
A、具有可溶性巖層；
B、具有溶解能力(含CO2)和足夠流量的水；
C、地表水有下滲，地下水有流動的途徑；
D、A+B+C；
答案：D
17.2.2 巖溶發(fā)育的基本規(guī)律
1 在不同成分巖性、組織結(jié)構(gòu)與層厚的巖體中，巖溶發(fā)育具有明顯的分選性。厚層、質(zhì)純、粒粗的石灰?guī)r中，發(fā)育強烈，洞體規(guī)模大；隨組分中雜質(zhì)(硅鋁等)含量增加、層理變薄，結(jié)構(gòu)致密而發(fā)育程度漸弱，規(guī)模漸小。當不同巖性傾斜成層時，巖溶在平面上呈帶狀分布，與非(弱)可溶巖接觸處，巖溶較為發(fā)育。
2 巖體中各類結(jié)構(gòu)面是巖溶發(fā)育的溫床。各種成因的寬大裂隙是巖溶水流動的集中通道，是巖溶發(fā)育的有利場所。地質(zhì)構(gòu)造線往往決定了巖溶水的流動趨向，也控制了巖溶發(fā)育的延伸方向，在2組或2組以上裂隙交接處巖溶尤為發(fā)育，且個體規(guī)模較大。
3 河流水系是內(nèi)陸巖溶區(qū)巖溶水的排泄基準面和歸宿。巖溶形態(tài)在垂直河谷方向上具有分帶性，在橫剖面方向上，由河谷向分水嶺過渡，巖溶形態(tài)具有如下分布規(guī)律：在深切河谷，落水洞數(shù)量向分水嶺方向漸少，深度也較淺；洼地平緩河床則增加；在切割不深的河流近旁，向河排泄的暗流發(fā)育規(guī)模大且水流集中，向外側(cè)則漸小且分散。
【例題6】巖溶形態(tài)在垂直河谷方向上具有分帶性，在橫剖面方向上，巖溶形態(tài)具有一定的分布規(guī)律，下列關(guān)于分布規(guī)律的敘述，不正確的是( )。
A、在深切河谷，落水洞數(shù)量向分水嶺方向漸多，深度也較深；洼地平緩河床則減少；
B、 在深切河谷，落水洞數(shù)量向分水嶺方向漸少，深度也較淺；洼地平緩河床則增加；
C、在切割不深的河流近旁，向河排泄的暗流發(fā)育規(guī)模小且水流集中，向外側(cè)則漸多且集中；D、在切割不深的河流近旁，向河排泄的暗流發(fā)育規(guī)模大且水流集中，向外側(cè)則漸小且分散；
答案：A、C
4 水平狀洞穴系統(tǒng)在豎向分布上具有成層性。某一高程水平的洞穴與既定的排水基準相適應(yīng)，兩者高程相當，水平洞穴是這一基準面巖溶水長期作用的結(jié)果。地殼或基準面升降，也可以出現(xiàn)數(shù)級水平洞穴，其發(fā)育程度及規(guī)模與地殼、基準面相對穩(wěn)定時間有關(guān)。
5 巖溶發(fā)育程度與規(guī)模總的規(guī)律有向深處減弱、漸小的趨勢。
6 巖溶水運動，有集中的管狀流和分散的網(wǎng)狀流等形式，其動態(tài)具有明顯的季節(jié)變化，雨季時，在山麓地段或正常通道受阻處，可產(chǎn)生較大的動水壓力。
【例題7】在橫剖面方向上，由河谷向分水嶺過渡，巖溶形態(tài)具有如下分布規(guī)律：在深切河谷，落水洞數(shù)量向分水嶺方向漸少，深度也較淺；洼地平緩河床則增加；在切割不深的河流近旁，向河排泄的暗流發(fā)育規(guī)模大且水流集中，向外側(cè)則漸小且分散。這說明巖溶形態(tài)在在垂直河谷方向上具有( )。
A、成層性；
B、分帶性；
C、分選性；
D、無規(guī)律性；
答案：B
【例題8】巖溶所形成的水平狀洞穴系統(tǒng)在豎向分布上具有( )。
A、成層性；
B、分帶性；
C、分選性；
D、不確定性；
答案：A
17.2.3 土洞的發(fā)育條件與規(guī)律
土洞或地表塌陷的形成和發(fā)展，受到區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、巖溶發(fā)育、地表排水以及人為改變地下水動力條件等諸因素的影響。其中，土、巖溶與水的活動是必不可少的條件。由于各地區(qū)內(nèi)外因條件的差異，決定了土洞發(fā)展的不均性。
【例題9】土洞是巖溶的一種特殊形態(tài)，土、巖溶與水的活動是土洞發(fā)育的必不可少的條件，土洞發(fā)展具有( )。
A、成層性；
B、分帶性；
C、分選性；
D、不均性；
答案：D
1與土質(zhì)和土厚的關(guān)系
土洞多發(fā)育于黏性土中，在砂土及碎石土中比較少見。黏性土的黏粒成分，黏聚力、水穩(wěn)性不同，是同一地區(qū)其他條件相似情況下，土洞分布不均的原因之一。非親水性、黏性大、膠結(jié)好，水理性穩(wěn)定的土類不易形成土洞；反之，親水、具濕化性的土層容易形成土洞。在砂土、碎石土分布地區(qū)，由于水理性穩(wěn)定，透水性好，不易被淘蝕，粒徑相對較大，有可能堵塞巖溶通道，故很少土洞，工程中還可采用灌砂礫石處理土洞。當形成土洞的其他條件相似，而土的性質(zhì)不同時，僅反映在土洞的發(fā)展速度不同而已，并不能得出某種土不可能形成土洞的結(jié)論。
【例題10】下列( )巖土層易形成土洞。
A、粘性土；
B、砂土；
C、碎石土；
D、卵石土；
答案：A
土質(zhì)厚薄對土洞的形成、由土洞發(fā)展到地表塌陷所需的時間以及塌陷形成后的斷面形狀都有一定影響。一般土層越厚，土洞發(fā)展至地面塌陷所需的時間越長，且易形成自然拱而不易擴展至地表。對于由地面水作用形成的土洞，只要具備土洞發(fā)育條件，水的補給又是源源不斷，不論土層厚薄均可形成塌陷，土層厚薄僅表現(xiàn)在出現(xiàn)塌陷的時間先后而已。土層厚薄不同，土洞塌陷后平面的最終穩(wěn)定尺寸及斷面形態(tài)也不相同。一般說，土薄者洞體小呈筒狀；厚者洞體大，塌陷初期呈豎井狀，之后發(fā)展呈漏斗狀和碟狀。
【例題11】對于由地下水形成的土洞，其發(fā)展的方向為( )。
A、從覆蓋層地表向下臥巖溶發(fā)育區(qū)發(fā)展；
B、從覆蓋層中部向地表及下臥巖溶發(fā)育區(qū)發(fā)展；
C、從巖溶發(fā)育區(qū)與覆蓋層接觸帶向地表發(fā)展；
D、從巖溶發(fā)育區(qū)向覆蓋層地表發(fā)展；
答案：C
【例題12】兩土洞洞體的最終發(fā)展形態(tài)為：土洞a洞體較小，形狀為筒狀；土洞b洞體較大，形狀為漏斗狀，一般說來，形成二者的土層厚薄比較下面結(jié)論正確的是( )。
A、形成土洞a的土層薄，形成土洞b的土層厚；
B、 形成土洞b的土層厚，形成土洞b的土層??；
C、形成土洞a的土層與形成土洞b的土層一樣厚；
D、以上結(jié)論均不正確；
答案：A
【例題13】下列關(guān)于土洞塌陷的說法，正確的選項為( )。
A、由地表水形成的土洞，當土層較厚時，由于形成拱作用，不會塌陷至地表；
B、 由地下水形成的土洞，當土層較厚時，由于形成拱作用，不會塌陷至地表；
C、由地表水形成的土洞，當土層較厚時，會塌陷至地表；
D、由地下水形成的土洞，當土層較厚時，會塌陷至地表；
答案：B、C
2與基巖中巖溶發(fā)育的關(guān)系
土洞是巖溶作用的產(chǎn)物，因此它的分布同樣受到?jīng)Q定巖溶發(fā)育的巖性、巖溶水、地質(zhì)構(gòu)造等因素的控制。土洞發(fā)育區(qū)必然是巖溶發(fā)育區(qū)，例如粵北某礦地表塌陷的分布與巖溶發(fā)育區(qū)極為吻合。
土洞或土洞塌陷下的基巖中必有巖溶水通道，但這一通道不一定是巨大的裂隙或巖溶空間，尤其是地表水形成的土洞更是如此。據(jù)云南個舊地區(qū)對塌陷開挖揭露，連接洞底的往往是一些上大下小的裂隙；桂林地區(qū)某工程由地下水形成的土洞多分布于溶溝的兩側(cè)、落水洞、石芽壁的上口等部位。
3 與水的關(guān)系
水是形成土洞的外因和動力。因此，土洞的分布規(guī)律必然服從于土與水相互作用的規(guī)律。許多土洞開挖揭露，發(fā)現(xiàn)土洞洞頂標高與地下水水位間存在著一定關(guān)系，如桂林某工程揭露的12個土洞，其洞頂標高均坐落于地下水水位變動幅度以內(nèi)，而大多位于高水位與平水位之間，在高水位以上以及低水位以下均未發(fā)現(xiàn)。另一工程在35m×55m范圍內(nèi)，共挖出76個土洞，分布于高、平水位間的70個，平、低水位間的6個。在豎向分布上洞徑有上大下小的規(guī)律。
由地下水作用形成的土洞，其規(guī)模和發(fā)育速度，與水動力條件，水位升降幅度及頻率有關(guān)。人工降低地下水位時，流速、水位升降幅度及頻數(shù)都較自然條件下大得多。
如某礦放水試驗，當?shù)叵滤魉賤<0.15m/s時為安全值，當流速v>0.41m/s時，地面就出現(xiàn)塌陷。地下水的天然流速一般遠小于此值，只有在人為作用下才能達到。
由地表水形成的土洞或塌陷，其規(guī)模及發(fā)育速度取決于水的補給條件，其作用和發(fā)展過程大多是隨著水流由上而下的發(fā)生。當?shù)孛嫠疂B入土中，流經(jīng)一段水平距離后再注入基巖時，也可出現(xiàn)由下而上發(fā)育的土洞。
【例題14】當土洞由地下水活動形成時，土洞的洞頂標高與地下水位的關(guān)系為( )。
A、洞頂標高位于高水位和低水位之間；
B、洞頂標高位于高水位和平水位之間；
C、洞頂標高位于高水位之上；
D、洞頂標高位于低水位之下；
答案：A
17.3 巖溶類型與形態(tài)
17.3.1 巖溶類型
巖溶類型見表17.3-1
巖 溶 類 型 表17.3-1
分類依據(jù)
巖 溶 類 型
氣候
主要類型：1、熱帶型；2、亞熱帶型；3、溫帶型
次要類型：1、高寒地區(qū)型；2、干旱地區(qū)型
發(fā)育
時代
1、古巖溶，中生代及中生代以前發(fā)育的巖溶
2、近代巖溶，新生代以來發(fā)育的巖溶
巖溶出
露條件
1、*露型，巖溶巖層*露，僅低洼地區(qū)有零星小片覆蓋
2、半*露型，巖溶巖層以*露為主，在谷地、大型洼地及河谷附近有較大面積被第四紀沉積物覆蓋
3、覆蓋型，巖溶巖層大面積被厚的(一般為幾十米以上)第四紀沉積物所覆蓋，地面一般沒有巖溶巖層的分布
4、埋藏型，巖溶巖層大面積埋藏于非巖溶巖層之下
巖溶作用
及巖溶
形態(tài)組合
1、溶蝕為主類型，包括石林溶溝、溶丘洼地、峰叢洼地、峰林谷地、孤峰坡地或殘丘坡地等
2、溶蝕—侵蝕類型，包括巖溶高山深谷、巖溶中山峽谷、巖溶低山溝谷、海岸巖溶、礁島巖溶等
3、溶蝕構(gòu)造類型，包括壟脊箱谷、壟脊谷地、巖溶斷陷盆地、巖溶斷塊山地等
按河谷
發(fā)育部位
階地
斜坡
分水嶺
按水動
力特征
近河谷排泄基準面巖溶、遠排泄基準面巖溶、構(gòu)造帶巖溶
地臺區(qū)
類型
河谷侵蝕巖溶、沿裂隙發(fā)育的巖溶、構(gòu)造破碎帶巖溶、埋藏的古巖溶
【例題15】巖溶的分類依據(jù)包括( )。
A、氣候；
B、時代；
C、水動力特征；
D、巖溶出露條件；
答案：A、B、C、D
17.3.2 巖溶形態(tài)
巖溶形態(tài)是水的溶蝕能力與可溶巖的抗蝕能力在空間上和時間上相互作用的結(jié)果，能定性地表征巖溶發(fā)育的強度。巖溶形態(tài)(現(xiàn)象)類型見表17.3-2、17.3-3。
主要巖溶形態(tài) 表17.3-2
類 別
地表巖溶形態(tài)
地下巖溶形態(tài)
巖 溶
形 態(tài)
石芽、石林、溶隙、溶洞、溶蝕準平原、溶溝、溶槽、溶蝕洼地、溶蝕平原、溶碟、漏斗、溶蝕谷地、峰叢、峰林、落水洞、豎井、干谷、盲谷、孤峰
溶孔、落井、溶潭、伏流、溶穴、溶泉、天窗、暗河
【例題16】下列屬于地下巖溶形態(tài)的是( )。
A、溶隙；
B、溶洞；
C、溶蝕準平原；
D、溶溝；
E、溶泉；
F、天窗；
G、暗河；
答案：E、F、G
了解巖溶與土洞的發(fā)育條件和規(guī)律；了解巖溶的類型與形態(tài)；了解巖溶與土洞的塌陷機理；掌握巖溶地區(qū)不同勘察階段的勘察評價方法；掌握巖溶與土洞的處理方法。
17.1 定義
17.1.1 巖溶
巖溶(喀斯特)是可溶性巖石在水的溶(侵)蝕作用下，產(chǎn)生的各種地質(zhì)作用、形態(tài)和現(xiàn)象的總稱。可溶巖包括碳酸鹽類巖石以及石膏、巖鹽、芒硝等其他可溶性巖石。就巖溶對工程危害而言，由于石膏、巖鹽等易溶巖的溶解速度大，因此，巖土工程評價中不但要評價其現(xiàn)狀，更要著眼于工程有效使用期限內(nèi)溶蝕作用繼續(xù)對工程的影響。由于碳酸鹽類巖石在我國各類可溶巖中，分布范圍占有絕對優(yōu)勢，因此應(yīng)主要掌握碳酸鹽類巖石中的巖溶問題。
【例題1】巖溶(喀斯特)是可溶性巖石在水的溶(侵)蝕作用下，產(chǎn)生的各種( )的總稱。
A、地質(zhì)作用；
B、形態(tài)；
C、現(xiàn)象；
D、溶洞；
E、溶蝕洼地；
F、溶蝕漏斗；
G、土洞；
答案：A、B、C
【例題2】下列屬于可溶性巖石的是( )。
A、石灰?guī)r；
B、巖鹽；
C、芒硝；
D、石膏；
E、砂巖；
F、泥巖；
G、花崗巖；
H、白云巖；
答案：A、B、C、D、H
【例題3】對于由巖鹽所形成的巖溶，評價其工程危害時應(yīng)( )。
A、不但要評價巖溶的形成過程，還要評價其現(xiàn)狀對工程的危害；
B、 不但對現(xiàn)狀進行評價，還要評價巖溶產(chǎn)生的過去與未來發(fā)展趨勢；
C、對現(xiàn)階段巖溶的工程危害進行評價；
D、不但要評價其現(xiàn)狀，更要著眼于工程有效使用期限內(nèi)溶蝕作用繼續(xù)對工程的影響；
答案：D
17.1.2 土洞
土洞是在有覆蓋土的巖溶發(fā)育區(qū)，其特定的水文地質(zhì)條件，使巖面以上的土體遭到流失遷移而形成土中的洞穴和洞內(nèi)塌落堆積物以及引發(fā)地面變形破壞的總稱。土洞是巖溶的一種特殊形態(tài)，是巖溶范疇內(nèi)的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象，由于發(fā)育速度快、分布密，對工程的影響有時甚至大于巖洞。
【例題4】下列關(guān)于巖溶、土洞的說法，正確的是( )。
A、土洞發(fā)育不一定伴隨巖溶發(fā)育；
B、巖溶發(fā)育一定伴隨著土洞發(fā)育；
C、土洞發(fā)育一定伴隨有巖溶發(fā)育；
D、巖溶發(fā)育不一定伴隨著土洞發(fā)育；
答案：C、D
17.2 發(fā)育條件與規(guī)律
17.2.1 巖溶發(fā)育的條件
(1)具有可溶性巖層；
(2)具有溶解能力(含CO2)和足夠流量的水；
(3)地表水有下滲，地下水有流動的途徑；
三者缺一不可。
【例題5】巖溶發(fā)育的條件為( )。
A、具有可溶性巖層；
B、具有溶解能力(含CO2)和足夠流量的水；
C、地表水有下滲，地下水有流動的途徑；
D、A+B+C；
答案：D
17.2.2 巖溶發(fā)育的基本規(guī)律
1 在不同成分巖性、組織結(jié)構(gòu)與層厚的巖體中，巖溶發(fā)育具有明顯的分選性。厚層、質(zhì)純、粒粗的石灰?guī)r中，發(fā)育強烈，洞體規(guī)模大；隨組分中雜質(zhì)(硅鋁等)含量增加、層理變薄，結(jié)構(gòu)致密而發(fā)育程度漸弱，規(guī)模漸小。當不同巖性傾斜成層時，巖溶在平面上呈帶狀分布，與非(弱)可溶巖接觸處，巖溶較為發(fā)育。
2 巖體中各類結(jié)構(gòu)面是巖溶發(fā)育的溫床。各種成因的寬大裂隙是巖溶水流動的集中通道，是巖溶發(fā)育的有利場所。地質(zhì)構(gòu)造線往往決定了巖溶水的流動趨向，也控制了巖溶發(fā)育的延伸方向，在2組或2組以上裂隙交接處巖溶尤為發(fā)育，且個體規(guī)模較大。
3 河流水系是內(nèi)陸巖溶區(qū)巖溶水的排泄基準面和歸宿。巖溶形態(tài)在垂直河谷方向上具有分帶性，在橫剖面方向上，由河谷向分水嶺過渡，巖溶形態(tài)具有如下分布規(guī)律：在深切河谷，落水洞數(shù)量向分水嶺方向漸少，深度也較淺；洼地平緩河床則增加；在切割不深的河流近旁，向河排泄的暗流發(fā)育規(guī)模大且水流集中，向外側(cè)則漸小且分散。
【例題6】巖溶形態(tài)在垂直河谷方向上具有分帶性，在橫剖面方向上，巖溶形態(tài)具有一定的分布規(guī)律，下列關(guān)于分布規(guī)律的敘述，不正確的是( )。
A、在深切河谷，落水洞數(shù)量向分水嶺方向漸多，深度也較深；洼地平緩河床則減少；
B、 在深切河谷，落水洞數(shù)量向分水嶺方向漸少，深度也較淺；洼地平緩河床則增加；
C、在切割不深的河流近旁，向河排泄的暗流發(fā)育規(guī)模小且水流集中，向外側(cè)則漸多且集中；D、在切割不深的河流近旁，向河排泄的暗流發(fā)育規(guī)模大且水流集中，向外側(cè)則漸小且分散；
答案：A、C
4 水平狀洞穴系統(tǒng)在豎向分布上具有成層性。某一高程水平的洞穴與既定的排水基準相適應(yīng)，兩者高程相當，水平洞穴是這一基準面巖溶水長期作用的結(jié)果。地殼或基準面升降，也可以出現(xiàn)數(shù)級水平洞穴，其發(fā)育程度及規(guī)模與地殼、基準面相對穩(wěn)定時間有關(guān)。
5 巖溶發(fā)育程度與規(guī)模總的規(guī)律有向深處減弱、漸小的趨勢。
6 巖溶水運動，有集中的管狀流和分散的網(wǎng)狀流等形式，其動態(tài)具有明顯的季節(jié)變化，雨季時，在山麓地段或正常通道受阻處，可產(chǎn)生較大的動水壓力。
【例題7】在橫剖面方向上，由河谷向分水嶺過渡，巖溶形態(tài)具有如下分布規(guī)律：在深切河谷，落水洞數(shù)量向分水嶺方向漸少，深度也較淺；洼地平緩河床則增加；在切割不深的河流近旁，向河排泄的暗流發(fā)育規(guī)模大且水流集中，向外側(cè)則漸小且分散。這說明巖溶形態(tài)在在垂直河谷方向上具有( )。
A、成層性；
B、分帶性；
C、分選性；
D、無規(guī)律性；
答案：B
【例題8】巖溶所形成的水平狀洞穴系統(tǒng)在豎向分布上具有( )。
A、成層性；
B、分帶性；
C、分選性；
D、不確定性；
答案：A
17.2.3 土洞的發(fā)育條件與規(guī)律
土洞或地表塌陷的形成和發(fā)展，受到區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、巖溶發(fā)育、地表排水以及人為改變地下水動力條件等諸因素的影響。其中，土、巖溶與水的活動是必不可少的條件。由于各地區(qū)內(nèi)外因條件的差異，決定了土洞發(fā)展的不均性。
【例題9】土洞是巖溶的一種特殊形態(tài)，土、巖溶與水的活動是土洞發(fā)育的必不可少的條件，土洞發(fā)展具有( )。
A、成層性；
B、分帶性；
C、分選性；
D、不均性；
答案：D
1與土質(zhì)和土厚的關(guān)系
土洞多發(fā)育于黏性土中，在砂土及碎石土中比較少見。黏性土的黏粒成分，黏聚力、水穩(wěn)性不同，是同一地區(qū)其他條件相似情況下，土洞分布不均的原因之一。非親水性、黏性大、膠結(jié)好，水理性穩(wěn)定的土類不易形成土洞；反之，親水、具濕化性的土層容易形成土洞。在砂土、碎石土分布地區(qū)，由于水理性穩(wěn)定，透水性好，不易被淘蝕，粒徑相對較大，有可能堵塞巖溶通道，故很少土洞，工程中還可采用灌砂礫石處理土洞。當形成土洞的其他條件相似，而土的性質(zhì)不同時，僅反映在土洞的發(fā)展速度不同而已，并不能得出某種土不可能形成土洞的結(jié)論。
【例題10】下列( )巖土層易形成土洞。
A、粘性土；
B、砂土；
C、碎石土；
D、卵石土；
答案：A
土質(zhì)厚薄對土洞的形成、由土洞發(fā)展到地表塌陷所需的時間以及塌陷形成后的斷面形狀都有一定影響。一般土層越厚，土洞發(fā)展至地面塌陷所需的時間越長，且易形成自然拱而不易擴展至地表。對于由地面水作用形成的土洞，只要具備土洞發(fā)育條件，水的補給又是源源不斷，不論土層厚薄均可形成塌陷，土層厚薄僅表現(xiàn)在出現(xiàn)塌陷的時間先后而已。土層厚薄不同，土洞塌陷后平面的最終穩(wěn)定尺寸及斷面形態(tài)也不相同。一般說，土薄者洞體小呈筒狀；厚者洞體大，塌陷初期呈豎井狀，之后發(fā)展呈漏斗狀和碟狀。
【例題11】對于由地下水形成的土洞，其發(fā)展的方向為( )。
A、從覆蓋層地表向下臥巖溶發(fā)育區(qū)發(fā)展；
B、從覆蓋層中部向地表及下臥巖溶發(fā)育區(qū)發(fā)展；
C、從巖溶發(fā)育區(qū)與覆蓋層接觸帶向地表發(fā)展；
D、從巖溶發(fā)育區(qū)向覆蓋層地表發(fā)展；
答案：C
【例題12】兩土洞洞體的最終發(fā)展形態(tài)為：土洞a洞體較小，形狀為筒狀；土洞b洞體較大，形狀為漏斗狀，一般說來，形成二者的土層厚薄比較下面結(jié)論正確的是( )。
A、形成土洞a的土層薄，形成土洞b的土層厚；
B、 形成土洞b的土層厚，形成土洞b的土層??；
C、形成土洞a的土層與形成土洞b的土層一樣厚；
D、以上結(jié)論均不正確；
答案：A
【例題13】下列關(guān)于土洞塌陷的說法，正確的選項為( )。
A、由地表水形成的土洞，當土層較厚時，由于形成拱作用，不會塌陷至地表；
B、 由地下水形成的土洞，當土層較厚時，由于形成拱作用，不會塌陷至地表；
C、由地表水形成的土洞，當土層較厚時，會塌陷至地表；
D、由地下水形成的土洞，當土層較厚時，會塌陷至地表；
答案：B、C
2與基巖中巖溶發(fā)育的關(guān)系
土洞是巖溶作用的產(chǎn)物，因此它的分布同樣受到?jīng)Q定巖溶發(fā)育的巖性、巖溶水、地質(zhì)構(gòu)造等因素的控制。土洞發(fā)育區(qū)必然是巖溶發(fā)育區(qū)，例如粵北某礦地表塌陷的分布與巖溶發(fā)育區(qū)極為吻合。
土洞或土洞塌陷下的基巖中必有巖溶水通道，但這一通道不一定是巨大的裂隙或巖溶空間，尤其是地表水形成的土洞更是如此。據(jù)云南個舊地區(qū)對塌陷開挖揭露，連接洞底的往往是一些上大下小的裂隙；桂林地區(qū)某工程由地下水形成的土洞多分布于溶溝的兩側(cè)、落水洞、石芽壁的上口等部位。
3 與水的關(guān)系
水是形成土洞的外因和動力。因此，土洞的分布規(guī)律必然服從于土與水相互作用的規(guī)律。許多土洞開挖揭露，發(fā)現(xiàn)土洞洞頂標高與地下水水位間存在著一定關(guān)系，如桂林某工程揭露的12個土洞，其洞頂標高均坐落于地下水水位變動幅度以內(nèi)，而大多位于高水位與平水位之間，在高水位以上以及低水位以下均未發(fā)現(xiàn)。另一工程在35m×55m范圍內(nèi)，共挖出76個土洞，分布于高、平水位間的70個，平、低水位間的6個。在豎向分布上洞徑有上大下小的規(guī)律。
由地下水作用形成的土洞，其規(guī)模和發(fā)育速度，與水動力條件，水位升降幅度及頻率有關(guān)。人工降低地下水位時，流速、水位升降幅度及頻數(shù)都較自然條件下大得多。
如某礦放水試驗，當?shù)叵滤魉賤<0.15m/s時為安全值，當流速v>0.41m/s時，地面就出現(xiàn)塌陷。地下水的天然流速一般遠小于此值，只有在人為作用下才能達到。
由地表水形成的土洞或塌陷，其規(guī)模及發(fā)育速度取決于水的補給條件，其作用和發(fā)展過程大多是隨著水流由上而下的發(fā)生。當?shù)孛嫠疂B入土中，流經(jīng)一段水平距離后再注入基巖時，也可出現(xiàn)由下而上發(fā)育的土洞。
【例題14】當土洞由地下水活動形成時，土洞的洞頂標高與地下水位的關(guān)系為( )。
A、洞頂標高位于高水位和低水位之間；
B、洞頂標高位于高水位和平水位之間；
C、洞頂標高位于高水位之上；
D、洞頂標高位于低水位之下；
答案：A
17.3 巖溶類型與形態(tài)
17.3.1 巖溶類型
巖溶類型見表17.3-1
巖 溶 類 型 表17.3-1
分類依據(jù)
巖 溶 類 型
氣候
主要類型：1、熱帶型；2、亞熱帶型；3、溫帶型
次要類型：1、高寒地區(qū)型；2、干旱地區(qū)型
發(fā)育
時代
1、古巖溶，中生代及中生代以前發(fā)育的巖溶
2、近代巖溶，新生代以來發(fā)育的巖溶
巖溶出
露條件
1、*露型，巖溶巖層*露，僅低洼地區(qū)有零星小片覆蓋
2、半*露型，巖溶巖層以*露為主，在谷地、大型洼地及河谷附近有較大面積被第四紀沉積物覆蓋
3、覆蓋型，巖溶巖層大面積被厚的(一般為幾十米以上)第四紀沉積物所覆蓋，地面一般沒有巖溶巖層的分布
4、埋藏型，巖溶巖層大面積埋藏于非巖溶巖層之下
巖溶作用
及巖溶
形態(tài)組合
1、溶蝕為主類型，包括石林溶溝、溶丘洼地、峰叢洼地、峰林谷地、孤峰坡地或殘丘坡地等
2、溶蝕—侵蝕類型，包括巖溶高山深谷、巖溶中山峽谷、巖溶低山溝谷、海岸巖溶、礁島巖溶等
3、溶蝕構(gòu)造類型，包括壟脊箱谷、壟脊谷地、巖溶斷陷盆地、巖溶斷塊山地等
按河谷
發(fā)育部位
階地
斜坡
分水嶺
按水動
力特征
近河谷排泄基準面巖溶、遠排泄基準面巖溶、構(gòu)造帶巖溶
地臺區(qū)
類型
河谷侵蝕巖溶、沿裂隙發(fā)育的巖溶、構(gòu)造破碎帶巖溶、埋藏的古巖溶
【例題15】巖溶的分類依據(jù)包括( )。
A、氣候；
B、時代；
C、水動力特征；
D、巖溶出露條件；
答案：A、B、C、D
17.3.2 巖溶形態(tài)
巖溶形態(tài)是水的溶蝕能力與可溶巖的抗蝕能力在空間上和時間上相互作用的結(jié)果，能定性地表征巖溶發(fā)育的強度。巖溶形態(tài)(現(xiàn)象)類型見表17.3-2、17.3-3。
主要巖溶形態(tài) 表17.3-2
類 別
地表巖溶形態(tài)
地下巖溶形態(tài)
巖 溶
形 態(tài)
石芽、石林、溶隙、溶洞、溶蝕準平原、溶溝、溶槽、溶蝕洼地、溶蝕平原、溶碟、漏斗、溶蝕谷地、峰叢、峰林、落水洞、豎井、干谷、盲谷、孤峰
溶孔、落井、溶潭、伏流、溶穴、溶泉、天窗、暗河
【例題16】下列屬于地下巖溶形態(tài)的是( )。
A、溶隙；
B、溶洞；
C、溶蝕準平原；
D、溶溝；
E、溶泉；
F、天窗；
G、暗河；
答案：E、F、G