中国岩溶地区面积广阔,岩溶发育类型多样,与岩溶有关的工程、环境问题涉及广泛而复杂。受区域构造、地下水、古地理环境以及古气候环境等综合作用,在金沙江观音岩水电站枢纽区分布的红色侏罗系陆相碎屑岩地层中,发育着大量溶蚀现象并形成规模尺度不一的溶蚀空间。这种溶蚀现象与传统意义上的碳酸盐岩岩溶有所差异,并且与红层中普遍存在的盐岩、膏岩在地下水作用下的溶解淋滤有本质区别。作为一种极为特殊岩溶现象,这类发育于陆相红色碎屑岩地层中的红层岩溶,因砾岩溶蚀和砂岩钙质流失形成的大规模溶蚀孔洞,对水电工程坝基防渗和工程渗透稳定存在重大不利影响。论文在研究金沙江观音岩水电站区域地质构造背景、区域侏罗纪以来岩相古地理演化史及其地层特征、坝段金沙江河谷演化史的基础上,通过对枢纽区钙质砂(砾)岩的溶蚀类型、空间展布特征、岩石学性质及其溶蚀作用特征进行描述,总结其岩溶发育规律、分析钙质砂(砾)岩溶蚀形成机理,并以溶蚀条件下的钙质砂(砾)岩岩体质量分级、钙质砂(砾)岩渗透能力分级为核心,对坝基岩体渗透变形及工程影响进行分析研究。论文在红层类岩溶的形成机理、发育特征及其对溶蚀工程特性研究方法方面具有一定的创新,主要成果如下:(1)综合分析坝基钙质砂(砾)岩体的宏观与微观岩溶发育特征,对红层溶蚀现象进行定位。通过对钙质砂(砾)岩的溶蚀形态、溶蚀类型、空间展布特征、岩石学性质、微观溶蚀作用特征描述、溶蚀能力计算和溶蚀对比试验研究,对观音岩水电站枢纽区坝基中的砾岩溶蚀、砂岩钙质流失问题进行定量分析,对钙质溶蚀现象进行了定位,认为:发育于攀西地区侏罗系中统蛇店组地层中的红层岩溶,是介于碎屑岩和碳酸盐岩岩溶间的一种特殊的类岩溶现象—其溶蚀强度介于两者之间,而溶蚀行为类似于灰岩;并与其他红层地层中盐岩、膏岩在地下水作用下的溶解淋滤存在根本区别;(2)系统分析溶蚀形成机理和发育历史。基于构造控制下地下水循环体系分析,综合采用水化学、同位素、水化学热力学和ESR测年方法,恢复地下水循环历史和钙质溶蚀史并结合金沙江河谷地貌和河谷演化史,系统分析了其溶蚀形成机理,推演钙质砂(砾)岩的溶蚀过程,认为:金沙江全线贯通进入现代河谷发展阶段以后,在区域循环系统控制下,受近浅表地下水循环系统和地表水流的作用影响,枢纽区钙质砂(砾)岩溶蚀时间在5.8~12.5×104a之间,对应金沙江河谷发育历史,该时段介于金沙江中下游河谷阶地中的Ⅱ、Ⅲ阶地发育期之间。并进一步计算分析其溶蚀潜力;(3)针对溶蚀条件下的岩体质量进行综合分级评价。结合平硐、钻孔波速、RQD等综合指标与其他单项指标,通过水电工程围岩工程地质分类、工程岩体分级以及RMR系统分类三种分类分级方法,对溶蚀条件下的坝基岩体质量,对比分析溶蚀作用对岩体质量的控制作用:①由于岩石胶结物的溶蚀,使得其岩体质量有较明显的减弱,总体上可减小一个量级;②提出不同溶蚀程度的钙质砂(砾)岩波速值溶蚀损伤折减率,其中砾岩为12.73~68.45%,砂岩为9.54~30.66%; (4)研究选取不同溶蚀程度的岩样进行渗透试验,获得其渗透性能与溶蚀程度间的内在关系,得出溶蚀钙质砂岩岩体渗透性能与岩石孔隙度间的关系式:K = 2×10-5e0.3298x(R2 = 0.9596)。同时,对于枢纽区钙质砾岩、钙质砂岩、粉砂岩、泥岩的互层结构地层,差异性溶蚀效应表现尤为显著,由此带来岩体渗透性能的复杂多样性。基于统计分析,提出观音岩电站枢纽区差异性溶蚀效应下岩体渗透系数,对钙质砂(砾)岩渗透能力的空间分布特征进行预测评价;(5)对工程条件下坝基岩体的渗透稳定性进行深入研究。通过对工程区地下水渗流场在天然条件和工程条件下的对比模拟计算,预测评价工程防渗措施效果。在此基础上,进行坝基岩体渗透变形判别,分析其在高水头压力下的渗透破坏模式(将以管涌为主)。并总结国内外红层区水利水电工程经验,对于存在大量溶蚀现象和较强的溶蚀发育潜力的枢纽区钙质砂(砾)岩坝基,建议采用防渗系统和排水系统并重的工程措施,重视加强排水设施,对提高软岩坝基的渗透稳定最为关键。