岩溶隧道地下水化学动力学及分形特征

由李苍松、丁建芳和廖烟开所合著的《岩溶隧道地下水化学动力学及分形特征》一书在大量的工程实践基础上，针对严重危及隧道工程施工和运营安全的岩溶涌水、突泥等地质灾害问题，分析指出岩溶及地下水的准确预报或探测是解决问题的关键。在此基础上，以隧道开挖揭露的岩溶形态和岩溶地下水为研究对象，深入开展岩溶含水介质特性及其作用机理研究。通过现场监测、理论分析和室内模拟实验等手段，将岩溶地下水动力学、水化学、水-岩相互作用理论和分形理论相结合，在岩溶动力系统环境效应分析基础上，开展岩溶地下水的化学动力学特性、岩溶形态的分形特征，以及岩溶地下水化学成分与岩溶形态之间的相关性研究，建立基于水化学动力学参数和岩溶形态分形指数的岩溶发育程度评价模型，提出岩溶发育程度的水化学动力学一分形指数评价技术，对岩溶及地下水预报具有重要的工程实际指导意义，为提高岩溶及地下水预报准确性提供了新的理论和方法。
本书可供从事隧道及地下工程的科技工作者参考，也可作为高等院校工程地质水文地质专业的研究生及本科生的参考用书。

李苍松，男，1971年生，重庆人，博士，教授级高工，中铁西南科学研究院有限公司副总工程师。茅以升铁道工程师奖获得者，中国中铁青年科技拔尖人才、突贡专家，第十一批四川省学术和技术带头人后备人选。1997年7月原长春地质学院水文地质与工程地质专业硕士毕业，2007年1月获西南交通大学桥梁与隧道工程博士学位。长期从事隧道工程地质、水文地质及物探技术研究工作．在隧道施工期地质超前预报、岩溶及地下水作用机理研究方面有较深造诣。主持或主要参加完成省部级以上科研项目10项．其中国家自然基金2项、国家863项目1项。成果获省部级科学技术特等奖2项、一等奖1项、二等奖4项，国家发明专利1项、实用新型专利2项。现任中国物理学会铁道分会、工程物探专委会、国际环境与工程地质学会（IAEG）中国国家小组等多个学会会员。发表学术论文80余篇，其中第一作者30余篇。出版第一作者专著1部《岩溶及地下水超前预报技术》，参与编写《隧道地质超前预报》《隧道工程岩体分级》等专著4部。
丁建芳，男，1979年生，河南商丘人，高级工程师．中铁西南科学研究院有限公司工程地质研究所所长。2002年7月西南交通大学土木工程专业本科毕业进入现单位。长期从事工程地质、隧道超前地质预报、工程物探工作。近年来主持或主要参加完成国家、省部级重点科研课题8项，在TBM施工隧道超前地质预报、岩体温度法涌水预报和大跨距跨孔声波探测等技术方面实现了多项突破，研究成果获省部级以上科技奖一等奖3项、二等奖5项。在《现代隧道技术》《声学技术》《工程地质学报》《工程地球物理学报》等刊物发表论文10余篇，参与编写《岩体温度法隧道施工掌子面前方涌水预报》《隧道工程地质学》等专著3部。
廖烟开，男，1980年生，广东人，硕士，中铁西南科学研究院有限公司工程地质研究所高级工程师。2005年7月于吉林大学建设工程学院工程地质专业毕业进入现单位，2011年7月获西南交通大学地球探测与信息技术硕士学位。主要从事隧道超前地质预报、隧道风险评估及咨询项目和围岩监控量测工作，在隧道超前地质预报、监测及物探新技术应用、隧道施工地质和隧道施工安全控制技术方面有较深入的研究。主持或主要参加完成省部级以上科研项目6项，研究成果获省部级以上科技奖特等奖1项、一等奖3项、二等奖2项，实用新型专利1项。公开发表学术论文15篇．其中第一作者发表论文6篇。

序
前言
第1章 绪论
1.1 国内外研究现状及发展动态分析
1.1.1 岩溶隧道涌水突泥地质灾害治理的技术现状
1.1.2 关于岩溶及地下水预报技术
1.1.3 关于岩溶及地下水作用机理研究
1.1.4 关于岩溶形态的研究
1.1.5 研究技术分析小结
1.2 主要研究内容及其创新性
1.3 应用前景分析
第2章 典型地区隧道岩溶动力学系统的环境影响因素分析
2.1 我国岩溶区域划分概况
2.2 不同地区岩溶隧道统计及岩溶发育情况
2.3 典型地区隧道岩溶动力学系统划分
2.3.1 岩溶动力学系统的基本理论概述
2.3.2 北方地区岩溶动力学系统划分
2.3.3 南方地区岩溶动力学系统划分
2.4 典型地区岩溶隧道施工地质灾害统计及其环境影响因素
第3章 岩溶隧道地下水动力学及水化学动力学特征
3.1 岩溶发育的地下水动力条件及岩溶垂直剖面分带
3.1.1 岩溶发育的地下水动力条件
3.1.2 岩溶地下水动力条件作用下的岩溶垂直剖面分带
3.2 岩溶地下水的水文地球化学简化模型
3.3 典型地区岩溶隧道地下水化学成分的变化特征及水化学动力学特征
3.3.1 典型地区岩溶隧道地下水化学成分的变化特征
3.3.2 岩溶地下水的水化学动力学特征
第4章 隧道开挖揭露岩溶形态及其分形特征
4.1 隧道地表及洞内开挖揭露的岩溶形态
4.1.1 隧道地表岩溶形态
4.1.2 隧道洞内开挖揭露的岩溶形态
4.1.3 岩溶填充物的多样件
4.2 应用分形理论开展岩溶研究的可行性
4.3 岩溶形态的宏观规律与微观规律研究的辩证关系
4.4 隧道开挖揭露岩溶形态的分形计算方法
4.4.1 岩溶元概念
4.4.2 岩溶分形维数计算方法
4.4.3 岩溶分形维数计算实例
4.5 岩溶发育程度的分形指数评价方法
4.5.1 岩溶发育程度的分形评价指数
4.5.2 岩溶发育程度分形指数评价方法
第5章 隧道开挖条件下岩溶溶蚀作用机理实验研究
5.1 溶蚀实验研究技术现状
5.2 溶蚀实验方案设计
5.2.1 实验目的、内容及预期目标
5.2.2 实验原理及装置设计
5.2.3 实验方法及步骤设计
5.3 溶蚀实验的具体实施
5.3.1 实验装置及水样选取
5.3.2 实验步骤
5.3.3 实际工作量统计
5.4 实验结果初步分析与讨论
5.4.1 不同pH、温度与流速状态下的溶蚀量
5.4.2 不同pH、温度与流态下的微观结构分析
5.4.3 不同pH、温度与流速状态下的水化学成分
5.4.4 实验小结
第6章 岩溶形态分形特征与水化学动力学特征的相关性研究
6.1 溶蚀磨片的微观岩溶分形特征研究
6.1.1 溶蚀磨片微观分析工作简述
6.1.2 电镜实验结果分析
6.1.3 偏光显微镜实验结果分析
6.2 岩溶地下水的水化学动力学参数及水化学分形特征
6.2.1 溶蚀液水化学三线图
6.2.2 溶蚀液的水化学动力学参数特征
6.2.3 溶蚀液的水化学分形特征
6.2.4 岩溶地下水的水化学动力学参数及水化学分形特征
6.3 微观岩溶分形特征与水化学分形特征的相关性研究
6.3.1 水化学成分及水化学动力学特征与岩溶发育程度的相关性
6.3.2 岩溶水水化学动力学参数与岩溶发育程度分形指数的相关性
6.3.3 水化学分形指数与微观岩溶分形指数的相关性
第7章 岩溶发育程度的水化学动力学-分形指数评价技术
7.1 岩溶发育程度评价的指标体系
7.1.1 岩溶发育程度的概念
7.1.2 岩溶发育程度评价的定性指标
7.1.3 岩溶发育程度评价的定量指标
7.1.4 岩溶发育程度的综合评价指标
7.2 基于水化学动力学-分形指数的岩溶发育程度评价模型及评价标准
7.2.1 基于水化学动力学-分形指数的岩溶发育程度评价模型
7.2.2 基于水化学动力学-分形指数的岩溶发育程度评价标准
7.3 岩溶发育程度评价技术的工程实践
参考文献