黃曉明 李云安 張 涵

(中國地質大學(武漢)，湖北 武漢 430074)

巖溶是地下水或地表水對具有可溶性的巖層進行的化學方面的侵蝕和破壞所產生的溶洞現(xiàn)象[1-3]。巖溶的生成與所處的地質條件和自然條件有直接關系，其發(fā)育過程是一個長期且復雜的過程，與地質巖性、地質構造和地下水的運動規(guī)律都有密切聯(lián)系。巖溶對道路工程有極大的影響和危害，其中隱伏型巖溶對地基的穩(wěn)定性造成巨大威脅[4]，而其發(fā)育形成與其所處環(huán)境、巖層物理性質有很大關系，在施工中如果不能清楚的摸清楚溶洞的位置和形式，那么將直接威脅工程的使用。

1 工程概況

擬建丹霞樞紐互通位于廣東省韶關市仁化縣周田鎮(zhèn)，路線經打鐵沖村與新建村。其中所穿的高速公路主線近南北向分布，互通區(qū)以橋梁及路基形式通過，線路上部為沖洪積平原，地形平緩，地勢相對平坦，以水田、魚塘為主，有一條水溝穿過；丘陵低山，山體高大、山坡較陡，植被發(fā)育，場區(qū)有粵贛高速、水泥路及在建的韶贛鐵路與外界相通，交通條件較好。場區(qū)地貌上屬于低山丘陵單元區(qū)。

1.1 地層巖性

1.2 地質構造

本區(qū)地質構造復雜，位于粵湘褶皺帶的交界處。在漫長的地質時期經歷了多次和多種性質的地殼運動，場地發(fā)育F1,F2斷層。

1)F1正斷層：F1斷層在區(qū)內未見露頭，于K249+416 m處南側200 m處山溝上測英脈裂面產狀為186°∠81°。組成物為碎裂巖、破碎的砂巖、頁巖、泥巖、石英脈等，屬壓扭性斷層。斷層上盤巖性為第三系丹霞群地層，紅色泥巖、泥質粉砂巖。下盤為泥盆系鎢礦山組砂巖。F1斷層以填方路基形式通過互通區(qū)，對互通影響小。

2)F2走滑斷層：F2斷層與線路大角度相交，對線路影響小。斷層長約500 m，寬2 m～5 m，產狀為211°∠89°。斷面波狀，其組成物為破碎砂巖、糜棱巖、泥質粉砂巖等。F2斷層以挖方路基通過互通區(qū)，對路基有影響，需注意。

2 巖溶發(fā)育規(guī)律

巖溶發(fā)育的基本條件可歸結為三個，即可溶性的巖石、具溶蝕能力的水和良好的地下水循環(huán)交替條件。工作區(qū)域內巖溶分布廣泛，可溶性的碳酸鹽巖地層為泥盆系錫礦山組角礫狀灰?guī)r(D3x)，巖溶發(fā)育受多種因素的控制和影響，而其中最主要的就是地下水對巖溶的發(fā)育的影響。

2.1 地下水運動規(guī)律

通過對丹霞互通區(qū)域的地質調查并結合勘察資料進行分析，已基本了解了互通區(qū)域內的水文地質與巖溶發(fā)育特征：整體上互通區(qū)位于流域內的匯水區(qū)域，來自東、西、南、北四個方向的地下水與地表水流經此區(qū)域，且區(qū)域內分布有泥盆系的碳酸鹽巖，巖溶發(fā)育，形成地下水的徑流通道。但具體的流動途徑仍然不明確，由此我們通過地下水連通試驗進行進一步了解。

地下水連通試驗:連通試驗是一種較為直接的研究地下水流動的技術，利用某種示蹤物質在上游點的投放，并在下游點利用儀器進行監(jiān)測，來證明是否有水力聯(lián)系。本次連通試驗采用的示蹤劑是熒光素Na和羅丹明WT，監(jiān)測儀器為多功能野外在線地質環(huán)境監(jiān)測儀(Ⅲ)。試驗共設置了2個投放點和6個接收點。在ZKB1投放點投放羅丹明WT，在ZKB2投放點投放熒光素Na，在ZKB3,ZKB4,ZKB5,ZKB6,ZKB7,ZKB8六個鉆孔處監(jiān)測。

根據(jù)實驗結果進行分析，結合地下水等水位線，畫出兩種示蹤劑在地下水中的運移軌跡如圖1所示。由圖1可推測：地下水有南北向和東西向兩條主徑流帶，南北向和東西向主徑流帶在仁新線和韶贛線的交點附近交匯，兩條主徑流帶的交匯點可能是巖溶強烈發(fā)育的區(qū)域，這與地下水等水位線圖中的地下水交匯區(qū)域一致。

2.2 區(qū)域整體情況

從整體上來說，通過統(tǒng)計區(qū)域內230個鉆孔數(shù)據(jù)，計算出區(qū)域內的鉆孔巖溶能見率為66.09%，平均線巖溶率為27.09%，最大線巖溶率為80.49%。根據(jù)GB 50007—2011建筑地基基礎設計規(guī)范對巖溶發(fā)育等級的界定，該地區(qū)為巖溶強發(fā)育(鉆孔巖溶能見率大于30%或線巖溶率大于20%)。區(qū)域內共揭露基巖(D3x中風化角礫狀灰?guī)r)溶洞454個，其中全充填溶洞247個(54.4%)，半充填溶洞71個(15.6%)，空溶洞136個(30.0%)，溶洞最大高度達40 m，跨度達45 m，局部區(qū)域呈串珠狀發(fā)育，溶洞發(fā)育標高范圍為20 m～85 m，屬于覆蓋型溶洞。

大多數(shù)溶洞均有充填物，充填物多為軟塑～流塑狀粉質黏土，且溶洞附近多伴有巖溶化灰?guī)r。區(qū)域內由物探等手段探測出的WF1,F1和F2斷裂以及裂隙使得可溶巖的透水性增強，促進水交替循環(huán)，加速了碳酸鹽巖的溶解。

2.2.1水平向發(fā)育規(guī)律

利用區(qū)域內鉆孔資料，并結合地下水水位等值線圖分析，溶洞在水平上主要分布在地下水的3個匯集區(qū)以及地下水主徑流帶上。地下水匯集區(qū)由四周的地表水和降雨不斷補給，匯集區(qū)的水又不斷匯集到主徑流帶上，最后排至湞江，因此造成了匯集區(qū)和主徑流帶上不斷進行著水循環(huán)交替，不斷的帶走次生沉積物，從而加速溶洞的形成和擴大。故而，這些區(qū)域的巖溶較其他地段發(fā)育。

2.2.2垂直向發(fā)育規(guī)律

利用鉆孔資料，作出溶洞標高分布范圍柱狀圖，如圖2所示?？梢钥闯?，區(qū)域內溶洞主要分布在標高20 m～85 m的范圍內，由此可劃分為4個巖溶發(fā)育帶，分別為70 m～85 m,60 m～70 m,40 m～60 m,20 m～40 m。前兩段離第四系覆蓋層較近，后兩段頂板厚度較大。其中，高程40 m～60 m和60 m～70 m兩段溶洞數(shù)量最多，巖溶最為發(fā)育。

通過綜合整理巖溶發(fā)育的關聯(lián)因素，結合地下水運動規(guī)律、研究區(qū)巖溶水平方向與垂直方向上的發(fā)育情況等進行要素合并，通過克里金插值計算可得出互通區(qū)巖溶發(fā)育的危險區(qū)、強發(fā)育區(qū)、中等發(fā)育區(qū)、微發(fā)育區(qū)(見圖3)，由此可有針對性對不同片區(qū)進行防治治理。

3 結論及建議

碳酸鹽巖分布于互通區(qū)域的東、西、北和中間位置，占地面積約為0.5 km2，區(qū)域內巖溶強發(fā)育，具體表現(xiàn)為數(shù)量眾多、規(guī)模大小不一、形態(tài)復雜、連通性強。結合前期野外實地勘察、區(qū)域巖溶發(fā)育規(guī)律及評價結果，為防止巖溶誘發(fā)工程地質問題，建議：1)對不穩(wěn)定空溶洞、半充填溶洞、土洞的處理，采取先充填、再夯實、后灌漿處理措施。宜采用先依次充填塊石、碎石、砂子，保證良好的顆粒級配，與此同時進行錘擊夯實充填物，最后灌注混凝土，以提高整體承載力，達到良好的治理效果。2)對于全充填溶洞頂板破壞后可能造成的沉降，可直接采取壓力灌漿的方式處理下伏溶洞、土洞。區(qū)域內全充填溶洞內的充填物大部分為可塑、軟塑狀粉質黏土，通過壓力注漿的方式可有效提高充填物整體的承載力。3)加強對危險區(qū)及強發(fā)育區(qū)的關鍵地段、關鍵位置的變形及地下水位的監(jiān)測，做到早發(fā)現(xiàn)、早治理，杜絕安全事故的發(fā)生。

[1] 弓俊偉.大瑤山隧道巖溶治理技術方法研究[D].桂林：桂林理工大學，2009.

[2] 劉自強.瀘沽湖機場巖溶發(fā)育特征及地基穩(wěn)定性分析與評價[D].成都：成都理工大學，2011.

[3] 張 磊.鐵路路基巖溶穩(wěn)定性的分析與評價[J].廣東建材，2010(11):28-30.

[4] 姚裕春，李安洪.洛湛鐵路巖溶路基加固分析[J].鐵道工程學報，2009(6):41-43.