張唯聰+趙迎磊
摘 要:遼寧省小窯灣地區(qū)可溶巖分布廣泛,斷裂構(gòu)造復(fù)雜,巖溶發(fā)育程度強(qiáng)烈。該文以工程實(shí)例為依據(jù),圍繞巖溶發(fā)育這一主要工程地質(zhì)問題,采用統(tǒng)計分析等方法對場地內(nèi)的巖溶發(fā)育特點(diǎn)進(jìn)行了分析總結(jié),認(rèn)為巖性和構(gòu)造是該地區(qū)巖溶發(fā)育的主要控制因素,巖溶以豎向構(gòu)造發(fā)育為主,不同巖性、不同地下水運(yùn)動條件呈現(xiàn)明顯差異性。
關(guān)鍵詞:巖溶 構(gòu)造 巖性 特點(diǎn) 地下水
中圖分類號:P642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)04(b)-0070-02
小窯灣位于大連市金州新區(qū)黃海之濱,西接大窯灣保稅港區(qū),東臨金石灘國家旅游度假區(qū),是大連重點(diǎn)發(fā)展的國際商務(wù)區(qū),這里將建設(shè)高密度、大體量的現(xiàn)代化建筑群。搜集以往地質(zhì)資料,該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,石灰?guī)r分布廣泛,巖溶發(fā)育程度強(qiáng)烈,對場地的穩(wěn)定和建筑物的安全會產(chǎn)生不利的影響。該文在《小窯灣國際商務(wù)區(qū)D及E地塊專項巖溶勘察》地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,從地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動及地下水動力等方面對巖溶的發(fā)育特點(diǎn)進(jìn)行分析,以期對該地區(qū)以后的勘察、設(shè)計和施工工作提供依據(jù)和參考。
1 工程地質(zhì)條件
1.1 地層巖性
區(qū)內(nèi)出露的地層為青白口系橋頭組(Qnq)和震旦系甘井子組(Zg)及石炭系太原組(Ct)。橋頭組(Qnq)巖性為灰白色石英巖、石英砂巖、砂質(zhì)板巖及泥質(zhì)板巖,分布在場地東北角;甘井子組(Zg)巖性為灰白色厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、燧石結(jié)核白云巖,分布在場地西南角;太原組(Ct)巖性為黃綠色鈣質(zhì)粉砂巖、砂巖、紫色泥巖、頁巖夾薄煤層,分布在場地中部,呈條帶狀展布(如圖1)。工作區(qū)主要可溶性巖石為甘井子組(Zg)白云質(zhì)灰?guī)r和太原組(Ct)石灰?guī)r,占全工作區(qū)面積約70%。
1.2 地質(zhì)構(gòu)造及新構(gòu)造運(yùn)動
工作區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,有煤窯屯北西向斷裂帶(F1),呈北西320°方向舒緩波狀延伸,貫穿整個場地。斷裂帶傾向南西,傾角67°,破碎帶寬10余米,其內(nèi)充填有構(gòu)造碎裂巖、構(gòu)造角礫巖、擠壓扁豆體等,斷層泥厚2~3 m,賦存于構(gòu)造帶的中部,斷裂帶東側(cè)(下盤)為橋頭組石英砂巖、砂質(zhì)板巖,擠壓片理發(fā)育,柔皺發(fā)育;西側(cè)(上盤)為太原組砂巖、粉砂巖、頁巖,層間柔皺發(fā)育,并發(fā)育有與構(gòu)造破碎帶主斷面平行的小斷層。另外,在煤窯屯北西向斷裂帶(F1)的西側(cè)發(fā)育一條與其平行的第二條北西向斷裂(F2),賦存于太原組與甘井子組之間,走向320°,傾角30°~60°,其斷層性質(zhì)與F1相同,F(xiàn)1與F2生成于同一時代,為印支期產(chǎn)物,在印支-燕山期運(yùn)動時活動強(qiáng)度加大,并伴有北北東向的斷裂產(chǎn)生(如圖1)。
該區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動主要表現(xiàn)在:燕山運(yùn)動后,地殼一直處于間歇性、差異性的抬升階段,斷裂構(gòu)造在老斷裂的基礎(chǔ)上有所繼承和發(fā)展。工作區(qū)內(nèi)F1構(gòu)造破碎帶在場地北側(cè)有出露,切割Q2地層,上覆Q3與Q4的地層沒有被錯斷,說明該全新活動斷裂近10萬年以來在該區(qū)沒有活動過。
2 巖溶水文地質(zhì)條件
工作區(qū)內(nèi)煤窯屯斷裂帶(F1)是可溶巖與非可溶巖的分界線,呈北西向展布,與第二條北西向斷裂(F2)構(gòu)成了該區(qū)內(nèi)地下水的集水和導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)。
巖溶發(fā)育受巖性、構(gòu)造、地下水動力、水化學(xué)成分、地形地貌及新構(gòu)造運(yùn)動的制約,以及諸因素的相互作用,共同影響區(qū)內(nèi)的巖溶發(fā)育。對該工作區(qū)而言,地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和地下水動力條件是影響巖溶發(fā)育的主要因素。巖性在條件確定的前提下,構(gòu)造是主控因素。
工作區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育,F(xiàn)1、F2斷裂帶為壓性、壓扭性斷裂,上下盤巖石多為脆性巖,如石英巖、石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等,斷裂帶影響范圍內(nèi)巖石破碎,既是地下水通道,又是地下水富集的有利地段。
甘井子白云質(zhì)灰?guī)r和太原組石灰?guī)r分布在F2兩側(cè),地勢北東高西南低,西側(cè)臨海,地下淡水通過斷裂破碎帶匯入海中,對可溶巖石不斷的沖刷、溶蝕,從而具備了地下水的近岸強(qiáng)循環(huán)的地下水動力條件。
3 巖溶特點(diǎn)
3.1 巖溶發(fā)育情況
工作區(qū)內(nèi)布設(shè)的422個勘察鉆孔中,其中67個鉆孔均遇見溶洞(如圖1),共揭露溶洞90個,見洞率為15.8%。在所揭露的溶洞中,大部分溶洞呈單體狀發(fā)育,少數(shù)呈竄串珠狀出現(xiàn),僅有5個溶洞為空洞,其余均被粘土、碎石、含碎石粘土等密實(shí)物充填,各鉆孔中初見第一個溶洞的頂板最淺埋深為6.1 m(ZK212孔),其標(biāo)高為3.80 m,最大埋深為30.5 m(ZK166孔),其標(biāo)高為-12.89 m。
根據(jù)場地內(nèi)溶洞發(fā)育特點(diǎn)統(tǒng)計(表1),揭露的90個溶洞多發(fā)育在地下6.0~30 m的深度內(nèi),其中約13.33%的溶洞埋深為6.0~10 m,約75.56%的溶洞埋深為10~20 m,11.11%的溶洞埋深為20~30 m。據(jù)統(tǒng)計,該場地內(nèi)溶洞高度在0.2~20.5 m之間,平均溶洞高為1.96 m,最大溶洞洞高20.5 m,揭露于ZK166鉆孔。根據(jù)場地內(nèi)溶洞的高度,若將溶洞分成大型溶洞(洞高≥4 m)、中偏大型溶洞(2 m≤洞高<4 m)、中型溶洞(0.5 m≤洞高<2 m)和小型溶洞(洞高<0.5 m)4類,那么統(tǒng)計結(jié)果表明,場地內(nèi)溶洞以中型為主,占溶洞總數(shù)的53.33%,其次為中偏大型和大型溶洞,分別占總數(shù)的22.22%和16.67%,小型溶洞占總數(shù)的7.78%。
3.2 巖溶發(fā)育特點(diǎn)
3.2.1 巖溶以豎向構(gòu)造發(fā)育為主,橫向空間發(fā)育小
溶洞多埋深在地下6.0~30 m的深度內(nèi),最淺埋深為6.1 m(ZK212孔),最大埋深為30.5 m(ZK166孔),垂向發(fā)育區(qū)間值大。ZK78、ZK166、ZK267孔均為大型溶洞,為查明溶洞發(fā)育規(guī)模,采取鉆孔周邊補(bǔ)孔方法。以ZK166孔為例:溶洞洞高20.5 m,以該鉆孔為圓心,2m為半徑,在其周圍補(bǔ)打了4個鉆孔,均未發(fā)育溶洞,由此可判斷該溶洞橫向空間發(fā)育小,應(yīng)為構(gòu)造性巖溶。
3.2.2 不同的地層巖性巖溶發(fā)育程度差異明顯
在F2斷層西南側(cè)地層巖性為甘井子(Zg)白云質(zhì)灰?guī)r,巖石質(zhì)純、層厚,溶洞呈單體狀產(chǎn)出,大部分為中偏大型溶洞。而F1和F2斷層之間太原組(Ct)石灰?guī)r分布區(qū),石灰?guī)r多在砂頁巖層中以透鏡體形式出現(xiàn),溶洞多發(fā)育在與砂頁巖接觸帶上,多為中型溶洞,二者發(fā)育程度有明顯不同。
3.2.3 溶洞與斷裂構(gòu)造展布和規(guī)模有關(guān)
巖溶分布主要受F1、F2構(gòu)造破碎帶所控制,在F1斷裂西側(cè)溶洞分布呈北西向展布,在F2斷裂南側(cè)溶洞分布呈東西向展布(如圖1),另外,還表現(xiàn)在斷裂帶切割深度較大處,溶洞發(fā)育深度亦較大,與構(gòu)造不發(fā)育場地相比,“串珠狀” 溶洞在構(gòu)造破碎影響帶上分布較多。
3.2.4 在平面分布上,受地下水作用的影響,西側(cè)比東側(cè)巖溶發(fā)育。
工作區(qū)西側(cè)臨海,海水入侵,地下水豐富,加上地下水由東向西運(yùn)移,在地下水動力作用下,西側(cè)靠海沿岸一側(cè)溶洞數(shù)量占總?cè)芏磾?shù)量的60%左右。工作區(qū)東側(cè)地勢相對較高,地下水埋藏較深,接受大氣降水補(bǔ)給,受季節(jié)影響大,巖溶發(fā)育程度相對較弱。
4 結(jié)語
通過對小窯灣地區(qū)巖溶發(fā)育特點(diǎn)的分析,為以后的工程勘察、設(shè)計和施工工作提供了參考,對建筑物的安全使用和降低工程投資具有重要意義。
參考文獻(xiàn)
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