图 7-15
    渗透破坏坡降与细粒含量关系图
    图 7-16
    渗透系数与临界坡降关系曲线
    室内试验的装置如图 7－17 所示，是渗透仪试验法。这种方法是采用变水头的试验方法， 将水头逐级抬高，在每一水头 F 都维持稳定 30 分钟，直至发生渗透破坏时，再逐级下降水头至 渗透破坏停止。重复进行数次，最后将最低开始发生破坏的水头作为临界水头，据此计算临界水 力梯度。在室内也可进行木槽渗透变形试验，其装置及试验成果如图 7－18 所示，以多次渗透 破坏而使土样完全破坏时的水头 g 作为临界水头。
    图 7-17
    室内渗透仪中渗透变形试验装置图
    1-试样；２-碎石缓冲层；３-进水管开关 4-胶皮管；５-观测水头玻璃管；６-水源箱 7-筛网；８-渗透筒 由于室内试验难以保持土的原状结构，试验结果置信度低，所以重要工程需采用现场试验。 砂类土的现场渗透变形试验有堤坝式、围堰式等方法，以堤坝式较好。如砂层厚度不大，可 采用封闭式，即用嵌入下伏隔水层中的粘土截水墙，将试验段砂层全部封闭起来(图 7－19)。如 砂层很厚，则只能采用半封闭式。试验时每级水头增高与梯度的 0.05 相当，并稳定 2－4 小时， 每隔 l0 分钟观测水头与流量，记录每级水头下发生的砂土变形等情况。当发生砂沸且从砂沸管 中随水流携出小颗粒，堆积在砂沸点四周形成一个个砂圈时，即达渗透破坏。此时可延长 2－3 小时观测其变化，然后降低水头至破坏停止；再增加水头使之发生上述现象。如此反复数次，找 出渗透破坏发生及停止的最低水头，即为临界水头，以此计算临界梯度。同时记录渗透流量，计 算渗透系数 K 及流速 V，绘制 lgI 与 lgV 的关系曲线。据此曲线的转折点，也可求得临界水力梯 度。试验前后均成取土样进行室内颗粒分析、物理性质测定和室内渗透变形试验，前后对比，以 判定颗粒成分、不均粒系数及孔隙比等的变化。 为保证渗透稳定性有足够的安全度，在评价时要采用“允许水力梯度”的概念。它是以临界水 力梯度除以安全系数 m 来获得的：
    m 值的确定应根据地质条件复杂程度和工程重要性来考虑。一般砂土，m=1.5－3；粘性土， m=2.5－4。重要建筑物取高限，而普通建筑物取低限。对于危险性较大的发展型管涌土(如有集 中渗漏的砂卵石层)，m 值应取高限。
    图 7－18 室内木槽渗透变形试验 1－砂样；2－水箱；a→f 砂样随水头变化反复管涌直至完全破坏；g－临界水头
    图 7－19 封闭堤坝式现场渗透变形试验装置图(单位 cm) 上为平面图，下为剖面图 表 7－1 各类土的 I 允参考值
    土的类别 密 粗 轻 中 细 实 亚 砂 砂 粘 粘 土 石 土 I允 0.5—0.4 0.3—0.25 0.25—0.2 0.2—0.15 0.1—0.12
    砂、砾
    表 7－1 列出了各类土允许水力梯度的参考值。 允许水力梯度确定后， 以实际水力梯度与之比较， 若实际水力梯度大于允许水力梯度的话是危险的，否则是安全的。 第四节 渗透变形的防治 本节概述 渗透变形的防治措施，原则上可分为三类。第一类措施是改变渗流的水动力条件，第二类措 施是保护渗流出口， 第三类措施是改善土石性质。 它们都要根据工程类别和地质条件来具体处理。 下面介绍几类工程的防治措施。 一、建筑物基坑及地下巷道施工时流砂的防治措施 这种防治措施主要是采取人工降低地下水位的办法，使之低于基坑底板以下(图 7－20)，这 种措施既可防治流砂，又防止了地下水涌入基坑。也可采用板桩防护墙施工(图 7－21)。 水平坑道、竖井开挖遇流砂时，前者可采用盾构法施工，后者采用沉井式支护掘进(图 7－
    22)。也有采用冻结法或电动硅化法改善砂土性质，使施工顺利进行。
    图 7－20 人工降低地下水位防止流砂示意图
    图 7－21 板桩防护墙施工流砂层中的基础(单位 m) 1－亚粘土；2－碎石；3－流砂层夹粘土夹层；4－流砂层；5－流砂层夹粘土夹层
    图 7－22 在流砂层中用沉井式支护掘进竖井 a．b．c－沉井支护的相继施工阶段 1－切削座板；2－沉井式支护竣；3－竖井井口 二、抽水并防止管涌的措施 这种措施是在过滤管与井壁间隙内充填反滤料， 以保护渗流； 反滤料的粒径选择必须要考虑 到被保护的含水层中潜蚀颗粒的大小， 使细颗粒不能穿过反滤料孔隙为原则。 若被保护管涌土层 为非主要含水层，那么最好用止水措施，将其与过滤管隔绝。 土石坝)防治渗透变形的措施 三、水工建筑物(土石坝 防治渗透变形的措施 水工建筑物 土石坝 这类建筑物因修筑于河谷地段，河流相堆积物以无粘性土为主。由于建坝后库水位抬高，坝 前、后附近水力梯度较大，所以防治渗透变形的意义更大。主要的防治措施有:垂直截渗、水平 铺盖、排水减压和反滤盖重等，下面分述之。 1.垂直截渗 常用的方法有粘土截水槽、灌浆帐幕和混凝土防渗墙等。 粘土截水槽常用于透水性很强、抗管涌能力差、隔水层埋藏较浅的砂卵石坝基。其结构视土 石坝的结构而定(图 17－23)。截水槽一定要作到下伏的隔水层中，形成一个封闭系统。必须注 意隔水层的完整性和渗透性。
    图 7－23 截水槽示意图 a－心墙坝；b－均质斜墙坝 灌浆帐幕适用于大多数松散土体坝基。 砂卵石坝基采用水泥和粘土的混合浆灌注， 而中细砂 层必须采用化学浆液(如丙凝)灌注。由于灌浆压力较大，故这种方法最好在冲积层较厚的情况下 使用。 混凝土防渗墙适用于砂卵石坝基，其常用的施工方法是槽孔法。
    2.水平铺盖 当透水层很厚，垂直截渗措施难以奏效时，常采用此措施。其方法是在坝上游设置粘性土铺 盖，其渗透系数比透水地基小 2－3 个量级，并与坝体的防渗斜墙搭接(图 7－24)。这种措施只 是加长渗径而减小水力梯度，并不能完全截断渗流。
    图 7－24 防渗铺盖示意图 铺盖的长度 l 一般为坝上下游水头差的 5－10 倍；其厚度 t 在上游末端为 0.5－1m，与防渗 斜墙搭接处应适当加厚。 当坝前河谷中表层有分布稳定且厚度较大的粘性上覆盖时，则可利用它作天然的防渗铺盖。 施工时一定要严格禁止破坏该覆盖层。 3.排水减压 常用的方法有排水沟和减压井，它们的作用是吸收渗径和减小逸出段的实际水力梯度。 排水减压措施应根据地层结构选择不同的形式。 如果坝基为单一透水结构或透水层上覆粘性 土较薄的双层结构，可以在下游坝脚附近开挖排水沟，使之与透水层连通，以有效地降低浸润曲 线和水头。如果双层结构的上层粘性土厚度较大，则应采用排水沟和减压井相结合的方法。减压 井的位置在不影响坝坡稳定性的条件下，应尽量靠近坝脚，并且要平行坝轴线方向布置。井距一 般为 15－30m，井径 200－300mm。 4.反滤盖重 在渗流逸出段分层铺设几层粒径不同的砂砾石层， 层界面应与渗流方向正交， 粒径由细到粗， 常设置三层，即为反滤层。典型的反滤层结构如图 7－25 所示。反滤层是保护渗流出口的有效 措施，它既可以保证排水通畅，降低逸出水力梯度，又起到盖重的作用。专门的盖重措施，是把 坝后用土或碎石填压，增加荷重，以防止被保护层浮动。
    图 7－25 典型反滤层结构图 a－各分层间粒径关系；b－排水孔反滤层结构 本章小结 本章主要介绍了渗透变形概念及形式， 产生渗透变形的基本条件， 渗透变形预测， 防治措施。 难点在于对临界水力梯度的理解及确定，重点在于渗透变形预测的实施。 1、渗透变形的定义及类型 渗透变形：岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起 岩土体的变形和破坏的作用和现象。 管涌：在渗流作用下，单个土颗粒发生独立移动的现象，又称潜蚀。 根据渗透方向与重力方向的关系：垂直管涌、水平管涌
    按渗流方向与土层接触面的关系：垂直接触管涌、平行接触管涌 流土：在渗透作用下，一定体积的土体同时发生移动的现象。 2、渗透变形产生的条件 (1) 渗流的动水压力及临界水力梯度 当 dp=dQ 时，单元体处于悬浮状态，发生流土。此时渗流的水力梯度为临界水力梯度 Icr 。 土粒越密实，n 越小，Icr 越大，土体越不容易发生渗透变形。 (2) 体结构特征决定了土体的抗渗强度 ■ 粗细颗粒直径比例： 土体的排列方式决定着 D / d0 的值： 当排列疏松时，D / d0 减小，D/d 减小，渗透变形广泛。 当排列密实时，D / d0 增大，D/d 增大，渗透变形不广泛。 ■ 细颗粒的含量： 用细颗粒含量(来判别双峰型砾土的渗透变形型式：
    。 细颗粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗渗强度增加，不易发生渗透变形。 ■ 土的级配特征：
    (3) 宏观地质因素 ■ 地层组合关系： 单一型：多位于河流的上游，一般为砂卵（砾）石层，一般发生管涌，随着细粒成分的增多， 可能流土。 双层型：主要考虑表层粘性土的性质、厚度、完整程度。 多层型： 除考虑表层粘性土层外， 还考虑砂层透镜体或粘性土层透镜体或相变等造成水力梯 度的突变等原因。 ■ 地形地貌条件：沟谷切割等改变了渗流的补给、渗流的长度、出口条件等。 (4)工程因素 施工等破坏了表层具有防渗作用的弱透水层。 3、渗透变形的预测步骤 (1) 根据土体类型和性质，判定是否容易发生渗透变形及变形的类型 (2) 确定土体中各点的实际水力梯度，尤其是最大水力梯度 (3 确定相对于该土体的临界水力梯度和允许水力梯度 (4) 判定渗透变形的可能性及其范围 4、渗透变形的防治措施 (1) 垂直截渗：防渗帷幕、截水槽、混凝土防渗墙 (2) 铺盖 (3) 人工降低地下水位 (4) 反滤盖重 (5) 物理、化学方法改造、冻结、电动硅化、灌浆（化学浆液） 强化练习
    1、渗透变形的定义及类型 2、渗透变形产生的条件 3、简述渗透变形的预测步骤 4、渗透变形的防治措施 参考答案 1、渗透变形：岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，部分颗粒或整体发生移动， 引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。 管涌：在渗流作用下，单个土颗粒发生独立移动的现象，又称潜蚀。 根据渗透方向与重力方向的关系：垂直管涌、水平管涌 按渗流方向与土层接触面的关系：垂直接触管涌、平行接触管涌 流土：在渗透作用下，一定体积的土体同时发生移动的现象。 2、 (1) 渗流的动水压力及临界水力梯度 当 dp=dQ 时，单元体处于悬浮状态，发生流土。此时渗流的水力梯度为临界水力梯度 Icr 。 土粒越密实，n 越小，Icr 越大，土体越不容易发生渗透变形。 (2) 体结构特征决定了土体的抗渗强度 ■ 粗细颗粒直径比例： 土体的排列方式决定着 D / d0 的值： 当排列疏松时，D / d0 减小，D/d 减小，渗透变形广泛。 当排列密实时，D / d0 增大，D/d 增大，渗透变形不广泛。 ■ 细颗粒的含量： 用细颗粒含量(来判别双峰型砾土的渗透变形型式：
    。 细颗粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗渗强度增加，不易发生渗透变形。 ■ 土的级配特征：
    (3) 宏观地质因素 ■ 地层组合关系： 单一型：多位于河流的上游，一般为砂卵（砾）石层，一般发生管涌，随着细粒成分的增多， 可能流土。 双层型：主要考虑表层粘性土的性质、厚度、完整程度。 多层型： 除考虑表层粘性土层外， 还考虑砂层透镜体或粘性土层透镜体或相变等造成水力梯 度的突变等原因。 ■ 地形地貌条件：沟谷切割等改变了渗流的补给、渗流的长度、出口条件等。 (4)工程因素 施工等破坏了表层具有防渗作用的弱透水层。 3、 (1) 根据土体类型和性质，判定是否容易发生渗透变形及变形的类型 (2) 确定土体中各点的实际水力梯度，尤其是最大水力梯度
    (3 确定相对于该土体的临界水力梯度和允许水力梯度 (4) 判定渗透变形的可能性及其范围 4、 (1) 垂直截渗：防渗帷幕、截水槽、混凝土防渗墙 (2) 铺盖 (3) 人工降低地下水位 (4) 反滤盖重 (5) 物理、化学方法改造、冻结、电动硅化、灌浆（化学浆液
    第八章
    本章概述 介绍溶蚀机理，岩溶发育的影响因素，岩溶渗漏、塌陷工程地质问题分析，渗漏及塌陷处理 措施。 重难点 掌握岩溶渗漏和岩溶区地基稳定性的工程地质问题分析评价方法。
    岩溶工程地质研究 第八章 岩溶工程地质研究
    第一节 概 述 地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫岩溶作用， 这种作用及其所产生的地貌 现象和水文地质现象的总称叫做岩溶，国际上通称喀斯特(karst)。 岩溶作用的结果表现在以下两方面:一方面形成地下和地表的各种地貌形态，如石芽、溶沟、 溶孔、溶隙、落水洞、漏斗、洼地、溶盆、溶原、峰林、孤峰、溶丘、干谷、溶洞、地下湖、暗 河及各种洞穴堆积物。另一方面形成特殊的水文地质现象，如冲沟很少，地表水系不发育；岩体 的透水性增大，常构成良好的含水层；岩溶水空间分布极不均匀，动态变化大，流态复杂多变； 地下水与地表水互相转化敏捷； 地下水的埋深一般较大， 山区地下水分水岭与地表分水岭常不一 致等。 岩溶在世界上分布十分广泛，从海平面以下几千米的地壳深处，到海拔 5000m 以上的高山 区均有发育。据估计，可溶岩在地球上的分布面积为:碳酸盐岩 4×107km ，石膏和硬石膏 7×106km ，盐岩 4×106km 。可见，碳酸盐岩分布最广，研究这类岩石的岩溶也就具有更为重 要的理论和现实意义。 据统计：我国碳酸盐岩分布面积约为 2×106km ，占国土总面积的 1／5，其中裸露于地表 的约 1.3×10106km ，占国土总面积的 1／7。碳酸盐岩分布的地理位置包括西南、华南、华东、 华北等地以及西部的西藏、新疆等省区。在川、黔、滇、桂、湘，鄂诸省呈连续分布，面积竟达 5×105km ，是我国主要的岩溶区。 我国碳酸盐岩形成于不同的地质时代。华南地区自震旦纪至下古生代的寒武，奥陶纪，上古 生代的泥盆、石炭、二叠纪和中生代的三叠纪，碳酸盐岩总厚达 3000－5000m。华北地区则为 震旦纪和下古生代，碳酸盐岩总厚 1000－2000m。这些碳酸盐岩为岩溶的形成提供了雄厚的物 质基础。 我国疆域辽阔，地跨热带、亚热带和温带不同气候区，与之相应的岩溶类型也丰富多采，其 中南部诸省的灰岩地区岩溶发育，风景奇丽，早已闻名于世。如“桂林山水甲天下”古今传颂。总 之，我国岩溶分布之广，面积之大，类型之多，是世界上其它国家所不及的。 研究岩溶与工程建设的关系十分密切。在水利水电建设中，由于库坝位址选择不当，岩溶导 致库水渗漏，影响水库的效益和正常使用，它是水工建设中主要的工程地质问题。在岩溶地区修 建隧道、地下洞库和开采矿产，一旦揭穿高压岩溶管道水时，就会造成大量突水，有时挟有泥沙 喷射，给施工带来严重困难，甚至淹没坑道，造成机毁人亡等事故。在地下洞室施工中遇到巨大
    2 2 2 2 2 2
    溶洞时，洞中高填方或桥跨施工困难，造价昂贵，有时不得不另辟新道，因而延误工期。 在复盖型岩溶区，复盖在石芽、溶沟之上的第四系松散土厚度不等，可能引起建筑物地基的 不均匀沉陷。当松散土中发育土洞时，可能因土洞塌陷引起建筑物的变形破坏。由于采矿或供水 引起地下水位大幅度下降时，因地表塌陷对农田及各种工程建筑物的破坏影响就更为严重。 必须指出，虽然在岩溶区进行工程建设时困难大、问题多，但并非所有岩溶区都必然产生上 述问题。国内外大量工程实践证明，只要充分掌握岩溶的发育规律，查明影响岩溶发育的因素， 预测岩溶对建筑物的危害，并采取有效的防治措施，在岩溶地区是能够进行各种工程建筑的。如 在岩溶区修建水利水电工程时，因地制宜地采取“灌、铺，堵、截、导”等措施进行防渗处理；利 用碳酸盐岩中所夹的页岩，泥质白云岩等相对隔水层作坝基；利用岩溶发育不均匀性的规律，进 行工程选址及提出处理措施；利用溶蚀洼地，地下暗河修建水库；对于大型洞穴可以直接用作厂 房和仓库；丰富的岩溶水，可以用作城镇工矿供水和农田灌溉的水源。 总之，为了运用岩溶发育规律来指导岩溶区的工程建设，真正做到兴利除害；开展对岩溶的 研究有着重要的理论和实际意义。 第二节 碳酸盐岩的溶蚀机理 本节概述 参与岩溶过程中的营力及其所引起的岩溶作用较为复杂，诸如地下水和地表水的溶蚀和沉 淀，地表水的侵蚀，剥蚀和堆积，地下洞穴高压空气的冲爆和低压空气的吸蚀，地下水的机械潜 蚀、冲蚀与堆积，地下洞穴的重力崩坍、塌陷与堆积。其中以地表水和地下水的溶蚀作用最为经 常和积极。 溶蚀作用不仅直接塑造了各种地表和地下岩溶地貌， 同时又是其它岩溶作用的先导和 条件。因此，溶蚀是岩溶作用的本质和关键。同时，自然界分布的可溶盐岩以碳酸盐岩为主。因 此，从工程地质观点研究岩溶的形成机理，应以地下水对碳酸盐岩的溶蚀作用为主。 碳酸盐是化学上的难溶盐，如碳酸钙在纯水中的溶解度很低。在常压下，温度为 8.7 方解石的溶解度为 10mg／l；温度 16 时，溶解度为 13.1mg／l；温度 25 时，
    时，溶解度为
    14.3mg／l。而在每升天然地下水中碳酸钙的含量可达数百毫克。据研究其原因是:地下水并非纯 水， 而是化学成分十分复杂的溶液。 水中除了最常见的碳酸外， 还有无机酸、 有机酸和其它盐类。 这些化学成分对碳酸盐岩共同起着溶蚀作用。此外，硫酸盐和卤化物的溶蚀是一种纯溶解过程， 在一定温压条件下， 其溶解度为一常数。 而碳酸盐的溶蚀涉及到多相体系的化学平衡的复杂溶解 过程；同时，又有某些特殊效应使其溶蚀能力加强。致使岩溶发育既有由表及里的趋势，又有地 下岩溶优先并强烈发育现象。 为了阐明碳酸盐岩特殊的溶蚀机理， 分析其溶蚀过程及各种效应是 很有必要的。 一、碳酸盐岩的溶蚀过程 这里以石灰岩为例来说明这一过程。南斯拉夫学者伯格里(Bogli，1960)把石灰岩的溶蚀过 程分为四个化学阶段。首先，与水接触的石灰岩，在偶极水分子作用下发生溶解： CaCO
    3
    Ca +CO3
    2-
    2+
    2-
    (8－1)
    这时溶解很快，并立即达到平衡。如果水中存在由碳酸、有机酸、无机酸等酸类所解离的 H 时， CO3 结合成 HCO3 ， 与 使(8－1)式右边的 CO3 不断减少而破坏其平衡， 进而促进 CaCO 的再度溶解。 第二阶段是原溶解于水中的 CO2 的反应， H2O+CO2 H2CO3
    + + 23
    H +HCO3
    +
    2-
    (8－2)
    碳酸电离的 H 与(8－1)式的 CO3 化合成重碳酸根：
    H +CO3
    +
    2-
    HCO3
    -
    (8－3)
    这两个阶段的最终反应是： CaCO3+H2O+CO2 Ca2++2HCO3
    -
    (8－4)
    第三阶段是水中物理溶解的 CO2 的一部分转入化学溶解，即水中部分游离 CO2 与水化合成 为新的碳酸，这样构成一个链反应，其反应式与(8－2)式相同。其结果是不断补充 H+的消耗及 促进 CaCO3 的溶解。 第四阶段是由于水中 CO2 含量和外界(土壤和大气)CO2 含量也有一个平衡关系，水中 CO2 减少，平衡就受到破坏，必须吸收外界 CO2 以便使水中 CO2 含量重新达到新的平衡，这样又构 成一个链反应。 如果在封闭系统中，石灰岩的溶解总量取决于水中最原始的 CO2 含量，当达到平衡后溶解 作用就告停止，甚至使 CaCO3 从水中析出。但自然界多为开放系统，即水中 CO2 因溶解石灰岩 减少后，可由外界不断得到补充。因此，从总的来说，岩溶作用是不可逆的过程。这就是碳酸盐 岩在水的作用下，形成各种地表和地下地貌形态的根本原因。 可见水中 CO2 的存在对碳酸盐岩的溶蚀起着决定性的作用。因而，必须了解水中 CO2 的来 源问题。一般来说，水中 CO2 的来源问题是很复杂的。它来源于大气、土壤中的生物化学作用、 变质作用，火山活动及岩层中某些化学作用所产生的 CO2。在岩溶过程中起着重要作用的地下 水，其主要来源是大气降水的补给，因此大气和土壤中 CO2 的含量，决定着地下水中 CO2 的含 量。过去曾一度认为地下水中的 CO2 主要来源于大气。近年来大量研究成果表明：地下水中的 CO2 主要来源于土壤； 由于土壤中的微生物在其新陈代谢过程中强烈的生物化学作用， 使有机物 分解为各种有机酸，同时产生大量的 CO2。空气中 CO2 的正常含量按体积为 0.03％－0.035％， 若按气体溶解定律将上述体积含量表示为 CO2 的分压(Pco2)时，则其分压 Pco2 为 0.0003－ 0.00035。但在土壤中，通常 Pco2 为 0.01－0.02，最高可达 0.1。特别是热带、亚热带森林区， 土壤中的 CO2 含量更高 二、混合溶蚀效应 不同成分或不同温度的水混合后， 其溶蚀性有所增强， 这种增强的溶蚀效应叫做混合溶蚀效 应。它是地下洞穴发育不均匀性的重要原因。 1. 饱和溶液的混合溶蚀效应 饱和溶液的混合溶蚀效应是指两种或两种以上已失去溶蚀能力的饱和水溶液， 在碳酸盐岩体 内相遇，并发生混合作用，混合后的溶液出原先的饱和状态变成不饱和状态，从而产生新生溶蚀 作用，继续溶解碳酸盐岩石。
    图 8－1
    混和溶蚀效应图解
    据实验研究；当溶蚀达饱和状态时，被溶解的 CaCO3 与平衡的 CO2 的关系为一非线性函数 曲线(图 8－1)。曲线上任意一点表示溶解的 CaCO3 与水中的 CO2 恰处于平衡状态；曲线的右下 方表明水中 CO2 含量多于平衡所需的含量，对 CaCO3 有侵蚀性；曲线左上方代表水中溶解的 CaCO3 已达过饱和，必需沉淀出一定数量的碳酸盐才能重新达到平衡。如图上 A、B 两点都恰 位于曲线上，表明两种溶液都处于平衡状态，但两者的成分各不相同，其成分分别为： 溶液中 CO2 总量：溶液 A 为 100mg／l：溶液 B 为 700mg／l。 溶液中溶解的 CaCO3 总量：溶液 A 为 110mg／l；溶液 B 为 510mg／l。 如果两者以相等体积相混和，则每升含 CO2 为 400mg，含 CaCO3 为 310mg，即相当于图 上 A、B 点联线的中点 C。由于平衡曲线为上凸曲线，所以 A、B 联线上任一点均位于平衡曲线 之下，因此混合后的溶液对碳酸盐岩又重新有了侵蚀性。如图 8－1C 点的情况可以再多溶 20％ 的碳酸钙。当饱和溶液与非饱和溶液相混合后，侵蚀性 CO2 也有所增加，如图 8－1 上的 B 与 D 点以等体积相混合而形成的 E 点溶液。 凡有利于水混合的地带，岩溶发育总是比其它地带强烈。这些地带包括：垂直渗入水与地下 水相混合的地下水丽附近； 地下水面以下能使不同成分的水向它汇集的强径流滞， 如大的溶蚀裂 隙或溶蚀管道；不同方向的溶蚀裂隙交汇带；灰岩区地下水的排泄区，如河谷边岸地下水与地表 水的混合带等处。 2. 不同温度溶液的混合溶蚀效应 如果有两股温度不同而饱和度相同的水相混合， 或一股水的温度由高温变为低温时， 都可产 生新的侵蚀性 CO2，继续加强溶蚀作用，这种温度和碳酸钙之间的反比关系，称为温度混合溶 蚀效应。前者由实验可知：当温度降低(T2－T1)℃时，补充溶解 CaCO3 的量如表 8－1 所示。 表 8－1 温度降低(T2－T1)℃时补充溶解 CaCO3 的量
    在下列温度冷却时补充溶解 CaCO3 的量 6—0 1.0 2.3 4.2 6.9 10—6 0.9 1.9 3.5 5.7 15—10 1.2 2.7 5.0 8.1 20—15 1.5 2.2 5.9 9.6 24—20 1.4 3.0 5.5 8.8 24—15 2.8 6.3 11.4 19.2 15—6 2.1 6.4 8.5 12.8
    CaCO3 (mg/l) 120 160 200 240
    280
    10.3
    8.5
    12.0
    14.3
    12.9
    27.1
    20.7
    实际观察证明，在一般情况下，温度混合溶蚀主要表现在恒温层以上的包气带内。该带内温度的 昼夜变化及季节性变化都较大，在一定地质条件下，降水渗入包气带后，存潜水面附近冷却，可 促进潜水面附近的洞穴发育。 在温泉地区，从地下深处上升的饱和高温地下水，因温度降低产生大量的游离 CO2，其中 一部分 CO2 则产生补充溶蚀作用。由表 8－2 可知：温泉上升过程中温度不断降低，则溶蚀作用 不断加强。温泉的温度愈高，补充溶蚀量也愈大。 表 8－2 热水冷却时补充溶解 CaCO3 的量