川东背斜山区特殊的岩溶发育条件孕育了复杂的工程水文地质问题及脆弱的生态地质环境。交通建设多以隧道的形式穿越高陡背斜区,隧道均不同程度地遭遇各种岩溶工程水文地质问题,并引发严重的生态地质环境问题,严重阻碍了交通建设的推进,制约了区域经济发展和岩溶生态环境的可持续发展而不断成为众多学者关注的热点问题。川东高陡背斜区中可溶岩与非可溶岩呈条带状相间分布、结构面陡倾,河流横向深切促进岩溶地下水向深循环;条带状岩溶系统中不同部位对河流适应性不同而具有不同的岩溶发育特征。因此,基于川东高陡背斜区特有的岩溶水文地质条件,系统研究了岩溶发育的空间分异特征、机理与控制因素,构建了岩溶发育空间分异性精确评价模型,为未来交通工程建设适宜性评价及线路走向优化提供精确依据与技术支持论文基于研究区岩溶水文地质条件,细化岩溶系统的类型,深化各类岩溶系统的独特性及差异性。其次,采用高程面积积分法、分层聚类法及洼地溢流法研究岩溶地貌的空间分异;通过钻孔数据的量化,分析岩溶含水介质的空间分异,并修正岩溶垂向分带理论。再次,基于多级次横向河流的发育特征,分析岩溶系统中多级次地下水循环系统的耦合关系;并进一步分析岩溶系统的分化及多级次岩溶子系统的耦合关系。最后,基于岩溶发育影响因素的分析,构建岩溶空间分异模糊综合评价系统,对观音峡背斜两江地带北段的岩溶空间分异进行评价。通过上述研究,获得以下主要结论:(1)基于可溶岩与非可溶岩的垂向叠置关系以及可溶岩的矿物特征,将可溶岩地层分为间互状碳酸盐岩岩溶层组、纯灰岩岩溶层组、不纯灰岩岩溶层组;根据岩溶地下水循环特征将其划分为浅循环模式、多级次循环模式、深循环模式、承压-自流模式;根据二者的组合关系将岩溶系统划分为承压自流型-间互状碳酸盐岩、浅循环型-间互状碳酸盐岩、浅循环型-纯灰岩、浅循环型-不纯灰岩、多级次循环型-间互状碳酸盐岩、多级次循环型-纯灰岩、多级次循环型-不纯灰岩以及深循环-间互状碳酸盐岩岩溶系统。(2)岩溶系统对排泄基准面的适应性表现在岩溶地貌的空间分异上;在间互状碳酸盐岩岩溶系统中上游的岩溶地貌单元多处于幼年期或尚未回春的中老年期;而横向河谷两侧的地貌单元多处于壮年期、青年期,岩溶向深发育对河谷适应性较好。纯灰岩及不纯灰岩岩溶系统的地貌多处于幼年期,岩溶向深发育对横向河谷的适应性差。自系统上游分水岭到下游近河谷地区,岩溶地貌类型从I类的残丘槽谷、岩溶盆地向III类的峰丛谷地、峰林谷地过渡;自横向沟谷间的分水岭到横向沟谷,岩溶地貌类型从I-1类的残丘槽谷、岩溶盆地向II类的丘丛谷地、溶丘洼地过渡。岩溶系统中上游的岩溶洼地面积大,深度浅,多积水成为岩溶湖,向横向沟谷过渡,洼地深度略有增加,并伴有落水洞发育;系统中下游至河谷方向,岩溶洼地深度和规模不断增大。(3)在排泄基准面下降的背景下,岩溶含水介质表现出溯源、侧向扩展的发育规律;间互状碳酸盐岩岩溶系统中自河谷向分水岭方向,钻孔遇溶蚀孔洞的概率随着深度而减小的规律增强,溶蚀孔洞发育的深度和数量减小,碎屑充填和无充填的溶蚀孔洞的占比减小,化学充填的溶蚀孔洞的占比增大;纯灰岩与不纯灰岩岩溶系统岩溶向深发育缓慢,岩溶发育随深度而明显减弱。基于岩溶含水介质的空间分异及水动力特征的差异,修正经典岩溶垂向分带理论,将岩溶水动力在垂向上划分为垂直入渗带、季节变动带,浅饱水带、压力饱水带和深部缓流带。(4)间互状碳酸盐岩岩溶系统中多级次河流的空间关系及横向沟谷的特征指示了多级次水流系统的耦合关系;河谷局部水流系统对横向沟谷局部水流系统袭夺最严重的是花溪-箭沱河、长江-御临河河间地带的岩溶系统,而西河南侧与温塘河北侧岩溶系统最为微弱。在多级排泄基准面的控制下,岩溶向深发育从近河谷的聚簇发育演变为受多级排泄基准面共同控制的均匀发育;横向沟谷的发育抑制了河谷局部岩溶子系统的溯源扩展,而河谷局部岩溶子系统的发育将袭夺横向沟谷局部岩溶子系统;根据多级次岩溶子系统的耦合关系,将岩溶系统划分为横向沟谷型、深切河谷-横向沟谷型、横向沟谷-深切河谷型及深切河谷型。(5)基于岩溶发育空间分异影响因素的分析,构建多层次的岩溶发育程度评价指标体系;指标体系包括岩石可溶性、地质构造条件及溶蚀动力准则层,其中岩石可溶性准则层包括岩石类型、层厚、岩石结构,地质构造准则层包括断层、层面、地层倾角,溶蚀动力准则层包括水动力垂直分带及水平分区。通过层次分析法确定不同层次指标的权重,并采用模糊数学理论量化评价指标,构建岩溶发育程度的模糊综合评价系统。(6)选取观音峡背斜两江地带北段为研究对象,评价岩溶发育程度的空间分异;背斜西翼受到断层的影响,岩溶发育程度指数明显高于背斜其他构造部位;自分水岭向嘉陵江河谷方向,岩溶发育程度指数不断增大;间互状碳酸盐岩岩溶层组的岩溶发育程度最高,不纯灰岩岩溶层组最低;随着平切高程的下降,岩溶发育程度指数逐渐减小。通过对比评价结果与已建和在建隧道揭示实际岩溶发育情况,评价结果准确性高,为后续隧道工程建设提供科学依据。