杜宇本,蔣良文,胡清波,崔建宏,毛邦燕,馮 濤

(1.中鐵二院勞模(專(zhuān)家)地質(zhì)創(chuàng)新工作室,成都 610031； 2.中國(guó)鐵路總公司工程設(shè)計(jì)鑒定中心,北京 100844)

引言

全球巖溶總面積約2 200萬(wàn)km2，我國(guó)巖溶面積約344萬(wàn)km2，占國(guó)土面積的1/3，主要分布于川渝、滇黔桂、湘鄂等西南及鄰區(qū)[1，2，5，14]。西南及鄰區(qū)位于我國(guó)第一、第二、第三地勢(shì)階梯及其地形急變帶，地形地貌復(fù)雜多樣，可溶巖廣泛分布，巖溶發(fā)育程度高度不均一、形態(tài)各異，巖溶水系統(tǒng)復(fù)雜，給我國(guó)高速鐵路建設(shè)帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。西南及鄰區(qū)高速鐵路橋隧比重大，深埋長(zhǎng)大隧道、高墩大跨特殊結(jié)構(gòu)橋梁和深挖高填路基工點(diǎn)多，遇到的巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題及其誘發(fā)災(zāi)害復(fù)雜多樣[15-20]。

目前巖溶工程分區(qū)[5-12]主要為巖溶相關(guān)研究單位就公路建設(shè)而偏重于自然-氣候體系劃分的，其對(duì)地形地貌、地質(zhì)條件等對(duì)路基路面的影響和地質(zhì)災(zāi)害、公路病害涉及較少。如何開(kāi)展復(fù)雜巖溶地區(qū)高速鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)，目前還沒(méi)有可以借鑒的標(biāo)準(zhǔn)。因此開(kāi)展高速鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)，對(duì)西南及鄰區(qū)復(fù)雜巖溶區(qū)高速鐵路建設(shè)，具有重要指導(dǎo)意義。

1 高速鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)的目的

根據(jù)西南及鄰區(qū)可溶巖分布情況，地形地貌、氣候特征與巖溶發(fā)育特征和高速鐵路建設(shè)所面臨的主要巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題[21-25]，開(kāi)展高速鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)，以利于針對(duì)不同的巖溶工程分區(qū)特點(diǎn)，制定相應(yīng)的勘察方案，采用不同的勘察方法，以期查明復(fù)雜的巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題，便于采取相應(yīng)工程措施，規(guī)避工程風(fēng)險(xiǎn)。

2 高速鐵路巖溶工程分區(qū)的原則

根據(jù)西南及鄰區(qū)地形地貌、氣候條件、巖溶發(fā)育和分布規(guī)律，結(jié)合高速鐵路建設(shè)所面臨的主要巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題，高速鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)原則如下。

第一級(jí)巖溶分區(qū)，按照地形地貌和氣候條件，高速鐵路建設(shè)面臨的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)行鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)。

第二級(jí)巖溶分區(qū)是巖溶亞區(qū)，按照地形地貌、巖性、構(gòu)造、巖溶發(fā)育和巖溶水系統(tǒng)特征，結(jié)合高速鐵路修建遇到的主要巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題等方面組合因素考慮，進(jìn)一步細(xì)分為亞區(qū)。

3 高速鐵路巖溶工程分區(qū)

3.1 高速鐵路巖溶工程分區(qū)

根據(jù)分區(qū)原則，西南及鄰區(qū)第一級(jí)鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)包括高原巖溶區(qū)(A)(面積2 220 213 km2，巖溶區(qū)面積3 838 787 km2)、斜坡過(guò)渡帶巖溶區(qū)(B)(面積1 613 903 km2，巖溶區(qū)面積478 408 km2)、巖溶化平原區(qū)(C)(面積1 173 445 km2，巖溶區(qū)面積117 053 km2)三大區(qū)，在此基礎(chǔ)上細(xì)分為17個(gè)亞區(qū)，各亞區(qū)特征見(jiàn)表1。

表1 西南及鄰區(qū)高速鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)特征

續(xù)表1

續(xù)表1

續(xù)表1

(1)高原巖溶區(qū)(A)：包括青藏高原剝蝕亞區(qū)(A1)、滇東南溶原—峰林高原亞區(qū)(A2)、滇東溶原—丘峰高原斷陷盆地亞區(qū)(A3)三個(gè)亞區(qū)。分布于青藏高原，云南中部、東部、南部，貴州西部等地方。

(2)斜坡過(guò)渡帶巖溶區(qū)(B)：包括青藏高原溶蝕—?jiǎng)兾g亞區(qū)(B1)，秦嶺—大巴山、米倉(cāng)山中山—山地亞區(qū)(B2)，川鄂溶洼—丘峰山地亞區(qū)(B3)，四川盆地亞區(qū)(B4)，鄂黔溶洼—丘峰山地亞區(qū)(B5)，川西南峽谷—山地亞區(qū)(B6)，黔西溶洼—丘峰山原亞區(qū)(B7)，滇西中山及高山山地亞區(qū)(B8)，黔中溶原—丘峰與峰林山原亞區(qū)(B9)，黔桂溶洼-峰林山地區(qū)亞區(qū)(B10)十個(gè)亞區(qū)。分布于青藏高原東南部、四川、重慶、湖北、貴州西北部、云南西部、廣西北部等地。

(3)巖溶化平原區(qū)(C)：包括長(zhǎng)江中下游溶原—丘峰與丘陵亞區(qū)(C1)，湘贛溶盆—丘峰山地與丘陵亞區(qū)(C2)，粵桂溶原—峰林平原亞區(qū)(C3)，華東南沿海丘陵盆地亞區(qū)(C4)四個(gè)亞區(qū)。分布于華東、華南地區(qū)，分布范圍較廣。溶原—丘峰、巖丘、低山與丘陵、平原等巖溶地貌為主，巖溶水系統(tǒng)以褶皺型為主，部分地方覆土厚。該區(qū)地形起伏不大，鐵路工程以路基、橋梁為主，長(zhǎng)隧道分布較少。

3.2 高速鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)特征

(1)四川、重慶、湖北西部、貴州等地巖溶，地形復(fù)雜，部分地段江河深切，褶皺、斷裂發(fā)育，有高原巖溶區(qū)(A)與斜坡過(guò)渡帶巖溶區(qū)(B)共存穿插，巖溶水系統(tǒng)復(fù)雜，類(lèi)型較多。

(2)高原巖溶區(qū)(A)：除青藏高原剝蝕亞區(qū)(A1)巖溶水系統(tǒng)復(fù)雜，一般是巖溶裂隙水。其他亞區(qū)巖溶廣泛分布，發(fā)育溶原面，分布眾多斷陷溶盆，溶洼、丘峰、峰林高原等巖溶形態(tài)發(fā)育，巖溶形態(tài)復(fù)雜。巖溶水系統(tǒng)類(lèi)型較多，巖溶水系統(tǒng)主要受巖性、構(gòu)造地形控制，管道水和巖溶裂隙水發(fā)育。

(3)斜坡過(guò)渡帶巖溶區(qū)(B)：主要分布于怒江、瀾滄江、長(zhǎng)江、烏江、珠江流域，該區(qū)地形起伏大，山高谷深。深切河流為各巖溶水系統(tǒng)侵蝕基準(zhǔn)面，往往形成受構(gòu)造控制相對(duì)獨(dú)立的巖溶水系統(tǒng)，管道流發(fā)育，同時(shí)封閉構(gòu)造形成的巖溶水系統(tǒng)存在較高壓力的承壓水。

(4)巖溶化平原區(qū)(C)：溶原—丘峰、巖丘、低山與丘陵、平原等巖溶地貌為主，巖溶水系統(tǒng)以褶皺型為主，部分地方覆土厚。該區(qū)地形起伏不大，鐵路工程以路基、橋梁為主，長(zhǎng)隧道分布較少。

(5)三大區(qū)主要巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題具有共性、重疊性，同時(shí)具有差異性。具體表現(xiàn)在：巖溶高原區(qū)(A)主要巖溶工程地質(zhì)是隧道巖溶涌水突泥，巖溶地面塌陷，局部存在危巖落石；斜坡過(guò)渡帶巖溶區(qū)(B)主要巖溶工程地質(zhì)是隧道巖溶涌水突泥，大型溶洞失穩(wěn)，危巖落石，巖溶水環(huán)境劣化等；巖溶化平原區(qū)(C)主要巖溶工程地質(zhì)是巖溶地面塌陷、橋基礎(chǔ)成樁困難。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)西南及鄰區(qū)可溶巖分布情況，地形地貌、氣候特征與巖溶發(fā)育特征和高速鐵路建設(shè)所面臨的主要巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題，開(kāi)展高速鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)，以利于針對(duì)不同的巖溶工程分區(qū)特點(diǎn)，制定相應(yīng)的勘察方案，采用不同的勘察方法，以查明復(fù)雜的巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題，采取相應(yīng)工程措施，規(guī)避工程風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)西南及鄰區(qū)地形地貌、氣候條件、巖溶發(fā)育和分布規(guī)律，結(jié)合高速鐵路建設(shè)所面臨的主要巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題，高速鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)原則如下。

第一級(jí)巖溶分區(qū)，按照地形地貌和氣候條件，高速鐵路建設(shè)面臨的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)行鐵路巖溶工程地質(zhì)分區(qū)。

第二級(jí)巖溶分區(qū)是巖溶亞區(qū)，按照地形地貌、巖性、構(gòu)造、巖溶發(fā)育和巖溶水系統(tǒng)特征，結(jié)合高速鐵路修建遇到的主要巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題等方面組合因素考慮，進(jìn)一步細(xì)分為亞區(qū)。

(2)西南及鄰區(qū)巖溶工程分區(qū)一級(jí)分區(qū)按照地形地貌和氣候條件，高速鐵路建設(shè)面臨的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，劃分為高原巖溶區(qū)(A)、斜坡過(guò)渡帶巖溶區(qū)(B)、巖溶化平原區(qū)(C)等3個(gè)巖溶工程地質(zhì)分區(qū)。二級(jí)分區(qū)在一級(jí)分區(qū)基礎(chǔ)上，按照地形地貌、巖性、構(gòu)造、巖溶發(fā)育和巖溶水系統(tǒng)特征，結(jié)合高速鐵路修建遇到的主要巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題等方面組合因素考慮，進(jìn)一步細(xì)分為17個(gè)亞區(qū)。

(3)三大區(qū)主要巖溶工程地質(zhì)問(wèn)題具有共性、重疊性，同時(shí)具有差異性。具體表現(xiàn)在：巖溶高原區(qū)(A)主要巖溶工程地質(zhì)是隧道巖溶涌水突泥，巖溶地面塌陷，局部存在危巖落石；斜坡過(guò)渡帶巖溶區(qū)(B)主要巖溶工程地質(zhì)是隧道巖溶涌水突泥，大型溶洞失穩(wěn)，危巖落石，巖溶水環(huán)境劣化等；巖溶化平原區(qū)(C)主要巖溶工程地質(zhì)是巖溶地面塌陷、橋基礎(chǔ)成樁困難。