本書作者在大量的工程實踐基礎上，針對嚴重危及隧道工程施工和運營安全的巖溶涌水、突泥等地質(zhì)災害問題，分析指出巖溶及地下水的準確預報或探測是解決問題的關鍵。在此基礎上，以隧道開挖揭露的巖溶形態(tài)和巖溶地下水為研究對象，深入開展巖溶含水介質(zhì)特性及其作用機理研究。通過現(xiàn)場監(jiān)測、理論分析和室內(nèi)模擬實驗等手段，將巖溶地下水動力學、水化學、水-巖相互作用理論和分形理論相結(jié)合，在巖溶動力系統(tǒng)環(huán)境效應分析基礎上，開展巖溶地下水的化學動力學特性、巖溶形態(tài)的分形特征、以及巖溶地下水化學成分與巖溶形態(tài)之間的相關性研究，建立基于水化學動力學參數(shù)和巖溶形態(tài)分形指數(shù)的巖溶發(fā)育程度評價模型，提出巖溶發(fā)育程度的水化學動力學-分形指數(shù)評價技術，對巖溶及地下水預報具有重要的工程實際指導意義，為提高巖溶及地下水預報準確性提供了新的理論和方法。
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目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析 1
1.1.1 巖溶隧道涌水突泥地質(zhì)災害治理的技術現(xiàn)狀 1
1.1.2 關于巖溶及地下水預報技術 2
1.1.3 關于巖溶及地下水作用機理研究 4
1.1.4 關于巖溶形態(tài)的研究 5
1.1.5 研究技術分析小結(jié) 6
1.2 主要研究內(nèi)容及其創(chuàng)新性 6
1.3 應用前景分析 7
第2章 典型地區(qū)隧道巖溶動力學系統(tǒng)的環(huán)境影響因素分析 9
2.1 我國巖溶區(qū)域劃分概況 9
2.2 不同地區(qū)巖溶隧道統(tǒng)計及巖溶發(fā)育情況 10
2.3 典型地區(qū)隧道巖溶動力學系統(tǒng)劃分 17
2.3.1 巖溶動力學系統(tǒng)的基本理論概述 17
2.3.2 北方地區(qū)巖溶動力學系統(tǒng)劃分 18
2.3.3 南方地區(qū)巖溶動力學系統(tǒng)劃分 20
2.4 典型地區(qū)巖溶隧道施工地質(zhì)災害統(tǒng)計及其環(huán)境影響因素 21
第3章 巖溶隧道地下水動力學及水化學動力學特征 29
3.1 巖溶發(fā)育的地下水動力條件及巖溶垂直剖面分帶 29
3.1.1 巖溶發(fā)育的地下水動力條件 29
3.1.2 巖溶地下水動力條件作用下的巖溶垂直剖面分帶 30
3.2 巖溶地下水的水文地球化學簡化模型 33
3.3 典型地區(qū)巖溶隧道地下水化學成分的變化特征及水化學動力學特征 40
3.3.1 典型地區(qū)巖溶隧道地下水化學成分的變化特征 40
3.3.2 巖溶地下水的水化學動力學特征 44
第4章 隧道開挖揭露巖溶形態(tài)及其分形特征 50
4.1 隧道地表及洞內(nèi)開挖揭露的巖溶形態(tài) 50
4.1.1 隧道地表巖溶形態(tài) 50
4.1.2 隧道洞內(nèi)開挖揭露的巖溶形態(tài) 50
4.1.3 巖溶填充物的多樣性 51
4.2 應用分形理論開展巖溶研究的可行性 51
4.3 巖溶形態(tài)的宏觀規(guī)律與微觀規(guī)律研究的辯證關系 54
4.4 隧道開挖揭露巖溶形態(tài)的分形計算方法 54
4.4.1 巖溶元概念 54
4.4.2 巖溶分形維數(shù)計算方法 55
4.4.3 巖溶分形維數(shù)計算實例 56
4.5 巖溶發(fā)育程度的分形指數(shù)評價方法 72
4.5.1 巖溶發(fā)育程度的分形評價指數(shù) 72
4.5.2 巖溶發(fā)育程度分形指數(shù)評價方法 73
第5章 隧道開挖條件下巖溶溶蝕作用機理實驗研究 75
5.1 溶蝕實驗研究技術現(xiàn)狀 75
5.2 溶蝕實驗方案設計 77
5.2.1 實驗目的、內(nèi)容及預期目標 77
5.2.2 實驗原理及裝置設計 77
5.2.3 實驗方法及步驟設計 78
5.3 溶蝕實驗的具體實施 82
5.3.1 實驗裝置及水樣選取 82
5.3.2 實驗步驟 83
5.3.3 實際工作量統(tǒng)計 85
5.4 實驗結(jié)果初步分析與討論 85
5.4.1 不同pH、溫度與流速狀態(tài)下的溶蝕量 85
5.4.2 不同pH、溫度與流態(tài)下的微觀結(jié)構分析 88
5.4.3 不同pH、溫度與流速狀態(tài)下的水化學成分 89
5.4.4 實驗小結(jié) 93
第6章 巖溶形態(tài)分形特征與水化學動力學特征的相關性研究 95
6.1 溶蝕磨片的微觀巖溶分形特征研究 95
6.1.1 溶蝕磨片微觀分析工作簡述 95
6.1.2 電鏡實驗結(jié)果分析 95
6.1.3 偏光顯微鏡實驗結(jié)果分析 105
6.2 巖溶地下水的水化學動力學參數(shù)及水化學分形特征 118
6.2.1 溶蝕液水化學三線圖 118
6.2.2 溶蝕液的水化學動力學參數(shù)特征 121
6.2.3 溶蝕液的水化學分形特征 127
6.2.4 巖溶地下水的水化學動力學參數(shù)及水化學分形特征 136
6.3 微觀巖溶分形特征與水化學分形特征的相關性研究 142
6.3.1 水化學成分及水化學動力學特征與巖溶發(fā)育程度的相關性 142
6.3.2 巖溶水水化學動力學參數(shù)與巖溶發(fā)育程度分形指數(shù)的相關性 143
6.3.3 水化學分形指數(shù)與微觀巖溶分形指數(shù)的相關性 147
第7章 巖溶發(fā)育程度的水化學動力學-分形指數(shù)評價技術 150
7.1 巖溶發(fā)育程度評價的指標體系 150
7.1.1 巖溶發(fā)育程度的概念 150
7.1.2 巖溶發(fā)育程度評價的定性指標 153
7.1.3 巖溶發(fā)育程度評價的定量指標 155
7.1.4 巖溶發(fā)育程度的綜合評價指標 156
7.2 基于水化學動力學-分形指數(shù)的巖溶發(fā)育程度評價模型及評價標準 157
7.2.1 基于水化學動力學-分形指數(shù)的巖溶發(fā)育程度評價模型 157
7.2.2 基于水化學動力學-分形指數(shù)的巖溶發(fā)育程度評價標準 158
7.3 巖溶發(fā)育程度評價技術的工程實踐 158
參考文獻 164
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