尼山水库岩溶塌陷机理研究
岩溶塌陷是岩溶水库主要的环境地质灾害之一。所位水库岩溶塌陷，一般指水库蓄水后新发生的与岩溶有关的塌陷现象。广义的讲，包括发生在库坝区及灌渠区所有和水工建筑物有关的新、老岩溶塌陷的地质现象。大部分发生塌陷的工程都伴随有渗漏发生，水库塌陷可以导致水库产生严重渗漏，使水库成为干库。如果岩溶塌陷发生在坝基或建筑物部位，则直接威胁建筑物稳定安全，有的还造成建筑物的失事。
研究区尼山水库是一座大型水库。水库建成后渗漏严重，位于坝前的天然铺盖由于岩溶塌陷产生裂缝，危及了大坝安全，导致水库多年来一直处于控制运用中，造成极大的水资源浪费。尼山水库的安全直接关系到下游历史文化古城一曲阜(三孔)；兖一石、津一浦铁路；兖州煤矿十一个矿井以及曲阜市南辛、防山、息陬、小雪、凌城、时庄6个乡镇二十多万亩农田，两岸二十多万人的安全。
针对水库存在的严重的岩溶塌陷状况，我们在研究区进行了大量的地质工作。在野外工作中查明了研究区的地质概况，并重点查明了水库坝前天然铺盖产生岩溶塌陷的边界条件。在野外地质工作的基础上，我们对研究区的岩溶塌陷分析其破坏机理，预测发展趋势，论证岩溶塌陷对坝体稳定的影响，进而提出了处理措施，为彻底解决水库存在的主要问题提供了一定的科学依据。
本论文分为三部分，第一部分介绍了区域的地层岩性、地质构造、岩溶发育特征和水文地质特征；第二部分介绍了坝址区附近的地层岩性、地质构造、坝基的工程地质条件以及库区主要存在的工程地质问题及隐患；第三部分重点对坝前天然铺盖的岩溶塌陷成因、过程及发展进行了分析及预测，并提出了防治措施。该论文得出有关结论如下：
1、坝前天然铺盖产生塌陷的基本条件及形成机理：
a．岩溶裂隙发育条件、松散覆盖层地层结构、厚度、性质及水动力条件是坝前天然铺盖产生塌陷必须具备的三大基本条件，而岩溶裂隙发育条件是塌陷产生的基础，因此应属岩溶塌陷。
b．岩溶塌陷的发展过程大致可分三个阶段，不同的发展阶段其形成机理不同。由于库水、地下水周期性大幅度升降，产生潜蚀～吸蚀作用。首先使基岩岩溶裂隙充填物被破坏带走，在盖层与基岩界面之间产生隐伏土洞。在地下水频繁活动范围内，隐伏土洞逐渐向上扩展，党土洞发展到一定高度时，土体自重及上覆荷载超过土体极限强度时，沿黄土状亚粘土软弱结构面～垂直节理剪切破坏而产生岩溶塌陷。c．在坝前，粘性土直接盖在透水灰岩之上的地层分布区，有些地段已产生许多塌陷坑，有些地段刚刚开始塌陷。岩溶塌陷的发展速度主要受岩溶裂隙充填情况及上覆土层厚度的控制。因此，这些地段今后还会陆续产生岩溶塌陷。
2、岩溶塌陷对坝体稳定的影响
由于在严重塌陷区坝基下，岩溶塌陷必须具备的三大基本条件都是存在的，仅坝基天然铺盖较厚，其上还盖有坝体填筑土。但在兴利水位作用下，坝基渗透坡降仍大于红粘土的破坏坡降。在潜蚀～吸蚀作用下，势必在坝基下形成隐伏土洞，进而向上扩展，将对坝体稳定产生影响。即便土洞向上扩展能形成平衡拱，不产生坝体塌陷，坝基下存在隐伏土洞，对大坝稳定也是极大的隐患。
3、岩溶塌陷的防治措施
防止坝前天然铺盖继续产生岩溶塌陷，取决于三大基本条件的改变，特别是水动力条件的改变。可采用“堵”、“铺”、“截”等各种措施。综合分析坝基工程地质、水文地质条件后认为：坝基截渗是根本解决水库安全和防渗的较好方法。
天然铺盖;岩溶塌陷;吸蚀;潜蚀;水库
中国海洋大学
硕士
环境工程
杨俊杰;邓继昌
2006
中文
P642.25;TV622
52
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）