江云 張小林 柴春陽(yáng)

引用格式：江云，張小林，柴春陽(yáng).成都市含石膏及鈣芒硝鹽紅層主要工程地質(zhì)問(wèn)題及對(duì)策[J].國(guó)土資源導(dǎo)刊，2023，20（04）：66-71.

Reference format：Jiang Yun，Zhang Xiaolin，Chai Chunyang.Main engineering geological issues and countermeasures of red layer comprising gypsum and glauberite salt in Chengdu Sub-provincial city[J].Land & Resources Herald，2023，20（04）：66-71.

摘 要：本文全面總結(jié)成都市含石膏及鈣芒硝鹽紅層的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，并提出開發(fā)利用對(duì)策。通過(guò)收集整理和深入研究現(xiàn)有成果，提出該紅層存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題：在雨水淋濾溶蝕作用下，硫酸鹽腐蝕鋼筋砼，并對(duì)地表水及地下水造成污染等。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了加強(qiáng)地質(zhì)勘查及試驗(yàn)工作、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工、對(duì)出現(xiàn)的溶孔與空洞及時(shí)進(jìn)行充填注漿等工程措施處治，以及提高砼標(biāo)號(hào)、采用抗酸腐蝕水泥防腐蝕、對(duì)抽取的地下水進(jìn)行處理等一系列應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：石膏；鈣芒硝鹽；紅層；工程地質(zhì)問(wèn)題；成都市

中圖分類號(hào)：P642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-5603（2023）01-66-06

Main Engineering Geological Issues and Countermeasures of Red Layer Comprising Gypsum and Glauberite Salt in Chengdu Sub-provincial Citu

Jiang Yun，Zhang Xiaolin，Chai Chunyang

（China Railway Eryuan Engineering Group Co.， LTD. Chengdu Sichuan 610031）

Abstract： This paper provides a comprehensive summary of the primary engineering geological problems related to the red layer comprising gypsum and glauberite salt in Chengdu City. Through an in-depth study and collection of research findings， the following problems have been identified： leaching corrosion caused by rainwater， sulfate-induced corrosion of reinforced concrete， and contamination of both surface and groundwater. To tackle these challenges， a set of corresponding measures is proposed. These include enhancing geological exploration and testing，dynamic design， information-based construction ，promptly addressing existing dissolution cavities through filling and grouting techniques， employing higher-grade concrete or acid-corrosion resistant cement to prevent corrosion， and implementing appropriate treatment methods for extracted groundwater.

Keywords： gypsum; glauberite salt; red layer; engineering geological problems; Chengdu prefecture

0 引言

近年來(lái)，隨著成都市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，充分利用地下深部空間

成為必然，同時(shí)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也帶動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)逐步向超高層發(fā)展，地基持力層已由砂卵石層延伸至紅層泥巖，并將逐步擴(kuò)展至下部含石膏及鈣芒硝鹽紅層。深部工程施工改變了場(chǎng)地地下水的徑流條件，可能導(dǎo)致水巖作用加劇，環(huán)境水的腐蝕性發(fā)生顯著變化，并不斷對(duì)新建構(gòu)筑物進(jìn)行腐蝕從而引起環(huán)境水成分不斷變化，巖、水、構(gòu)筑物之間不斷相互作用，最終達(dá)到新的平衡。本文從成都市含石膏及鈣芒硝鹽紅層分布特征及物理力學(xué)特性、地下水環(huán)境特征入手，探討了該地層主要工程地質(zhì)問(wèn)題，提出相應(yīng)對(duì)策。

1 成都市白堊系含石膏及鈣芒硝鹽紅層分布特征及物理力學(xué)特性

成都市最常見的紅層軟巖為白堊系上統(tǒng)灌口組泥巖，組內(nèi)石膏、鈣芒硝層及含石膏、鈣芒硝泥巖普遍存在。湖盆周圍的硫酸鹽等鹽類物源和干旱的氣候是石膏、鈣芒硝巖形成的兩個(gè)重要因素。四川盆地內(nèi)石膏、鈣芒硝的成因主要有陸相沉積、湖相沉積、變質(zhì)作用、熱液作用以及巖溶作用。其中陸相環(huán)境中形成的石膏、鈣芒硝往往與紅色或雜色陸源碎屑巖共生。石膏、鈣芒硝按其成因可分為原生和次生。原生石膏、鈣芒硝是指和紅色碎屑同時(shí)形成的化學(xué)沉積物，一般順層發(fā)育；次生石膏是指原生石膏溶解后，充填再結(jié)晶的產(chǎn)物，因此常呈網(wǎng)狀延伸或以陡傾形式存在。四川紅層石膏、鈣芒硝主要是原生膏鹽巖。石膏、鈣芒硝在地層中存在的形式多樣，可呈透鏡體狀、薄—厚層狀、亦可為夾層及條帶狀。

關(guān)于成都市地下空間膏鹽巖的分布規(guī)律，韓浩東[1]通過(guò)對(duì)鉆井資料的搜集，梳理了含膏巖層的分布規(guī)律如圖1所示。研究表明成都市域內(nèi)含膏鹽泥巖地層主要分布于龍泉山以西地區(qū)，埋藏深度整體呈現(xiàn)“西深東淺、局部差異”的特征。在溫江區(qū)—郫都區(qū)—彭州市埋藏深度超過(guò)200 m；中心城區(qū)含膏巖泥巖埋藏深度為10～90 m，主要分布范圍為10～40 m。鈣芒硝巖則夾于含膏鹽泥巖內(nèi)部，厚度約50～70 m。

郭麒麟等[2]研究揭示成都市新津攔河閘閘址區(qū)出露地層為白堊系上統(tǒng)灌口組（K2 g）的粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，含石膏，主要為石膏脈、石膏團(tuán)塊、石膏斑點(diǎn)和少量薄層狀富集的石膏?；鶐r為白堊系上統(tǒng)灌口組（K2 g）地層，巖性為紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，以粉砂質(zhì)泥巖為主，含石膏，主要為石膏脈、石膏團(tuán)塊、石膏斑點(diǎn)和少量薄層狀富集的石膏。

本文團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究成都市地下空間中含膏巖層的分布及地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)認(rèn)為：成都市地面100 m深度內(nèi)有膏巖分布的區(qū)域除西北部以外，基本覆蓋所有區(qū)域。研究區(qū)內(nèi)因鉆孔均未揭穿含膏巖層，未能得出含膏巖層最大厚度。膏鹽含量在不同區(qū)域差別極大，總體為5%～85%；在含膏巖層上部含量較少，一般占比在5%～10%，溶蝕孔洞發(fā)育相對(duì)較少；在巖層下部含量較多，最高達(dá)85%，局部可見溶蝕孔洞大量發(fā)育。石膏呈斑點(diǎn)狀、條帶狀，薄層—中層狀構(gòu)造，在整個(gè)含膏巖層內(nèi)均有分布。鈣芒硝巖呈竹葉狀、團(tuán)塊狀，中—厚層狀構(gòu)造，局部分布，但其厚度相對(duì)較大，最大厚度可達(dá)10.3 m。成都市典型含膏巖層基本物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)綜合統(tǒng)計(jì)如表1所示。

成都市地下空間中含膏泥巖的力學(xué)性質(zhì)取決于膏鹽的含量，其力學(xué)參數(shù)變化范圍較大。隨著泥巖中石膏含量的增加，含膏泥巖單軸抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度隨之增大，其力學(xué)性質(zhì)越接近于石膏巖，反之與普通泥巖無(wú)異。

李科學(xué)、陽(yáng)凌峰等[4]對(duì)成都市南部含泥質(zhì)石膏巖地層工程地質(zhì)特性進(jìn)行研究，初步厘清了該區(qū)域含泥質(zhì)石膏的水理性、膨脹性、腐蝕性及相關(guān)力學(xué)性能。

由此可見：成都地區(qū)含石膏、鈣芒硝鹽地層中石膏、鈣芒硝鹽賦存形式多樣，含量變化大，一般5%～85%；石膏、鈣芒硝巖及含石膏、鈣芒硝鹽泥巖大量存在，巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造、巖石微觀結(jié)構(gòu)多樣；物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)變化范圍大。

2 成都市含石膏及鈣芒硝鹽地層地下水環(huán)境特征

對(duì)含石膏、鈣芒硝紅層研究離不開對(duì)地下水環(huán)境特征研究，而地下水環(huán)境因地形條件、地層巖性、水文地質(zhì)條件、人類活動(dòng)等因素影響而變得非常復(fù)雜。

華興國(guó)[5]通過(guò)對(duì)成都市紅層地下水水化學(xué)特征及污染成因研究認(rèn)為：紅層地區(qū)地下水總體較貧乏，大部分地區(qū)系紅層裂隙水以及層間裂隙水，其次是砂巖裂隙水，少數(shù)出于泥巖層面或風(fēng)化裂隙中，為上層滯水或潛水，局部具有承壓性，孔隙水主要賦存在少量的松散堆積砂礫石層中，而承壓水主要存在于砂巖夾層中。成都紅層地區(qū)淺層地下水的水化學(xué)類型以 HCO3-Ca 和 HCO3 -Ca·Mg 型水為主，也存在 HCO3·SO4 -Ca 及 HCO3·SO4 -Na 兩種水化學(xué)類型。

劉濤[6]研究表明在階地過(guò)渡段上，地形存在躍變陡坎，在地質(zhì)歷史時(shí)期，河床下切，為區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面，兩側(cè)階地地下水向河流排泄，其水力坡度大，滲流速度快，徑流條件好，引起石膏質(zhì)巖的溶蝕，其溶解量、溶解速度增加，伴隨化學(xué)溶蝕作用，還發(fā)生機(jī)械掏蝕作用，這些地段溶蝕發(fā)育。

蘇培東［7］等研究認(rèn)為：由于鈣芒硝泥巖埋藏較淺，地表一定深度內(nèi)地下水循環(huán)交替活躍，水巖相互作用使地下水中溶解了豐富的礦物組分，已有資料顯示，成都市地下水水質(zhì)類型屬 SO4-HCO3-Ca 和 SO4-Ca -K + Na 型水，礦化度 0.422 ～ 2.617 g/L；此外，局部鈣芒硝、硬石膏等礦物富集區(qū)地下水硫酸根超標(biāo)，SO42- 離子濃度達(dá) 2 024 mg/L，對(duì)地下構(gòu)筑物腐蝕性較強(qiáng)。

王維［8］等通過(guò)對(duì)成都市方正街地下水監(jiān)測(cè)資料分析表明：地下水成分、水質(zhì)隨時(shí)間不斷變化，城市化對(duì)地下水環(huán)境有較大影響。

綜上所述：成都紅層中地下水主要為靜止?fàn)顟B(tài)，局部為動(dòng)水狀態(tài)；不具或具微腐蝕，局部離子濃度較大，對(duì)地下構(gòu)筑物腐蝕性較強(qiáng)；地下工程建設(shè)易改變徑流條件，產(chǎn)生動(dòng)水條件；加速水巖作用，但這方面的研究工作不多，也不常深入；地下水環(huán)境隨時(shí)間及城市化進(jìn)展而動(dòng)態(tài)變化。本文認(rèn)為可通過(guò)工程地質(zhì)勘察有效判明紅層中地下水狀態(tài)，前瞻性地判斷地下工程建設(shè)對(duì)紅層中地下水條件的改變意義重大，應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)水文地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合場(chǎng)地水文地質(zhì)條件、環(huán)境水水質(zhì)分析及巖塊浸泡試驗(yàn)等綜合評(píng)價(jià)場(chǎng)地環(huán)境水的腐蝕性。

3 成都市含石膏、鈣芒硝鹽紅層主要工程地質(zhì)問(wèn)題

成都地區(qū)含石膏、鈣芒硝紅層均不同程度產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象，表現(xiàn)為溶孔及空洞。由于紅層泥巖具有遇水軟化及崩解的特征，溶蝕空洞會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，造成工程隱患。一般而言溶孔分布深度較淺，空洞分布深度較深?？?/p>

洞的大小不一，主要直徑范圍在1.0～6.5 m，溶蝕水對(duì)鋼筋砼產(chǎn)生硫酸鹽腐蝕作用。

石膏質(zhì)巖遇水產(chǎn)生溶蝕和重結(jié)晶現(xiàn)象，但溶蝕和重結(jié)晶的產(chǎn)生受諸多條件的影響，研究認(rèn)為其影響因素主要有巖石介質(zhì)條件（石膏質(zhì)巖類型、含量、巖體結(jié)構(gòu)類型）、水文條件（水流條件、溫度、壓力、與介質(zhì)接觸狀況）。目前成都市石膏質(zhì)水巖作用研究主要集中在水文條件上，所取巖樣僅代表局部區(qū)域，且均在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配制不同性質(zhì)水溶液，模擬水流及環(huán)境條件（靜水、動(dòng)水、水溫、水壓等）。鈣芒硝鹽與石膏質(zhì)巖類似，均具化學(xué)鹽類溶蝕與再結(jié)晶特征。

劉濤［6］通過(guò)對(duì)成都地鐵石膏質(zhì)巖環(huán)境水水化學(xué)特征分析認(rèn)為：石膏質(zhì)巖屬于中溶鹽，溶蝕主要受水溶液性質(zhì)、水動(dòng)力條件、溫度、壓力等因素制約，如在酸性溶液中溶蝕最快，在天然水中次之，在鹽溶液中溶蝕最小。當(dāng)巖體中水循環(huán)較弱時(shí)，石膏質(zhì)巖處于靜態(tài)溶蝕環(huán)境中，滲流通道的不發(fā)達(dá)，使溶蝕后地下水不能及時(shí)滲走，水溶液溶解離子接近飽和狀態(tài)；當(dāng)巖體中水循環(huán)較強(qiáng)烈時(shí)，石膏質(zhì)巖處于動(dòng)態(tài)溶蝕環(huán)境中，溶蝕迅速，其溶解度在 38℃時(shí)最大，約 2.11 g/L。

邱恩喜、康景文等［9］針對(duì)成都地區(qū)紅層軟巖溶蝕空洞現(xiàn)象，以成都半島城邦項(xiàng)目場(chǎng)地的紅層軟巖為例，選取不同深度的巖樣進(jìn)行室內(nèi)浸水試驗(yàn)、淋濾試驗(yàn)和溶蝕試驗(yàn)，研究結(jié)果表明：紅層軟巖中的石膏含量隨著深度的增加而增加，含膏紅層及其環(huán)境水的腐蝕性顯著增強(qiáng)；遇水后，紅層軟巖中的可溶成分逐漸溶解、流失，隨著時(shí)間的積累，紅層軟巖孔隙增大，滲透性增強(qiáng)，紅層的完整性喪失，強(qiáng)度衰減；在酸性環(huán)境水的作用下紅層軟巖中的鈣質(zhì)膠結(jié)物流失加劇，結(jié)構(gòu)連接破壞嚴(yán)重，對(duì)紅層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響較大。紅層軟巖經(jīng)硫酸溶液腐蝕后巖樣的結(jié)構(gòu)被破壞，單軸抗壓強(qiáng)度從 8.5 MPa 降低到 2 MPa，降低了76%；波速明顯減小，從 2 204 m/s 減小至 1 355 m/s，減小了 40%；靜水條件下水巖作用持續(xù)進(jìn)行溶蝕與結(jié)晶，動(dòng)水條件下加劇了溶蝕與異地結(jié)晶。

徐文斌［10］對(duì)成都天府新區(qū)灌口組芒硝、石膏溶蝕規(guī)律進(jìn)行研究，研究表明： 天府新區(qū)內(nèi)灌口組地層在深度95～137 m范圍內(nèi)芒硝礦含量最大，極易發(fā)生溶蝕；芒硝/石膏礦的溶蝕過(guò)程可分為三部分：低速期—加速期—平穩(wěn)期；溶劑流速速率與溶蝕的速率呈正相關(guān)關(guān)系，且總是在48 h左右的時(shí)間段達(dá)到最大，溶蝕的最顯著加速期總在15～48 h之間；溫度對(duì)溶蝕有著持續(xù)的影響，其控制主要表現(xiàn)在溶蝕初期，高溫環(huán)境會(huì)縮短溶蝕進(jìn)入加速期的進(jìn)程，且溫度會(huì)影響溶蝕總量的變化。

盤惠林［11］對(duì)成都地區(qū)膏巖溶蝕及對(duì)地下建筑物混凝土基礎(chǔ)的影響進(jìn)行研究，研究表明：地層中石膏溶解是一個(gè)先快后慢、先溶解后沉淀的過(guò)程，水巖反應(yīng)初期石膏的溶蝕作用最強(qiáng)；隨著時(shí)間的推移，水中Ca2+與SO42-濃度的增大，使可逆反應(yīng)速度加快，石膏溶蝕作用減弱，最后趨于飽和；溫度顯著影響石膏溶蝕過(guò)程，在研究區(qū)地層溫度區(qū)間內(nèi)，石膏的溶蝕量與溶蝕速率與溫度呈正相關(guān)趨勢(shì)。50℃石膏的溶蝕量與溶蝕速率為15℃下的2.42～3.38倍；地下水流速對(duì)石膏的溶蝕作用影響顯著，在動(dòng)態(tài)溶蝕過(guò)程中，水流的持續(xù)沖刷導(dǎo)致溶解反應(yīng)達(dá)不到平衡狀態(tài)，同時(shí)，水流對(duì)巖石的沖刷作用還會(huì)引起巖樣表面機(jī)械侵蝕，溶蝕作用增強(qiáng)。高流速條件下，石膏的溶蝕量與溶蝕速率為靜水環(huán)境中的2.06～2.60倍；在研究區(qū)地層環(huán)境條件下，石膏溶解的主要控制作用為化學(xué)溶蝕，化學(xué)溶蝕占總?cè)芪g比例為83.20%～97.65%。相較于均質(zhì)的石膏巖樣，非均質(zhì)巖樣在高溫與高流速條件下受到的物理溶蝕作用更強(qiáng)?；炷猎诎讏紫倒嗫诮M地層水中的侵蝕程度大于在第四系地層水中的侵蝕程度。高濃度SO42-對(duì)混凝土的侵蝕作用更大，整體抗壓強(qiáng)度降低，嚴(yán)重影響混凝土的安全性；溫度的升高可增強(qiáng)地下水對(duì)于混凝土的侵蝕作用，降低混凝土的抗壓強(qiáng)度。在研究區(qū)地下水環(huán)境中，混凝土在相同侵蝕時(shí)間下抗壓強(qiáng)度的衰減率隨著溫度的升高不斷增大；地下水對(duì)混凝土的侵蝕過(guò)程是由外向內(nèi)發(fā)生的，地下水中Ca2+與SO42-在混凝土的外部重結(jié)晶生成石膏，同時(shí)沿著裂縫向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，生成大量簇狀、圓環(huán)狀鈣礬石晶體；混凝土的侵蝕過(guò)程分為兩個(gè)時(shí)期：侵蝕初期，混凝土內(nèi)部生成的鈣礬石未達(dá)到內(nèi)部孔隙所能容納的最大體積，抗壓強(qiáng)度衰減幅度??；侵蝕后期，當(dāng)生成鈣礬石的體積達(dá)到混凝土內(nèi)部孔隙所能容納的最大體積時(shí)，混凝土材料逐漸膨脹開裂，抗壓強(qiáng)度大幅衰減。

中建西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司、西南交通大學(xué)［12］ 通過(guò)模擬含膏礫巖（鈣芒硝巖）在環(huán)境水作用下的溶解、溶蝕浸泡試驗(yàn)和浸泡前后巖石的單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量、波速、X 衍射、薄片鑒定、水質(zhì) PH 值、水質(zhì)電導(dǎo)率等參數(shù)的測(cè)量與結(jié)果分析，研究鈣芒硝巖石在溫度、環(huán)境水的單獨(dú)作用和綜合作用下的強(qiáng)度衰減規(guī)律。

本文通過(guò)對(duì)成都市地下空間中含膏巖層的分布及地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，由于巖層中石膏、鈣芒硝含量不同，溶蝕作用面積大小不同。一般含膏量小，溶蝕作用的面積有限，且微溶于水，溶蝕速率較慢。而對(duì)于含鈣芒硝巖樣，鈣芒硝含量通常較高，溶蝕作用面積大，且鈣芒硝易溶于水，溶蝕速率快，浸泡后完全崩解。地下水中SO42-濃度較小時(shí)，隨著其濃度增大，對(duì)含膏巖層的溶蝕作用越強(qiáng)。本文初步探討了鐵及微生物對(duì)膏巖環(huán)境工程地質(zhì)效應(yīng)的影響。從試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，在硫酸鈉溶液中加入鐵片后，總體符合隨硫酸根濃度增大，混凝土抗壓強(qiáng)度逐漸減小的規(guī)律。由于微生物的參與，使得SO42-更多地與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而降低了SO42-對(duì)混凝土的侵蝕作用。鑒于鐵及微生物使膏巖環(huán)境工程地質(zhì)效應(yīng)變得更復(fù)雜的現(xiàn)象，需進(jìn)行更深入的研究，取得更多的研究數(shù)據(jù)。

李科學(xué)、陽(yáng)凌峰等［4］闡述了對(duì)成都市南部含泥質(zhì)石膏巖地層工程地質(zhì)特性的認(rèn)識(shí)。文章結(jié)合該區(qū)域工程地質(zhì)情況，針對(duì)該區(qū)域基坑開挖出露的病害巖體—含泥質(zhì)石膏巖進(jìn)行研究，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，初步弄清了該區(qū)域含泥質(zhì)石膏的水理性、膨脹性、腐蝕性及相關(guān)力學(xué)性能，對(duì)擬建筑物地基提出防治措施，為該區(qū)域全面認(rèn)識(shí)該類特殊巖土提供了寶貴資料。

蘇培東等［13］提出：泥巖中的溶蝕孔隙可為淺層天然氣的富集提供條件。成都軌道交通 30 號(hào)線一期工程隧道鉆孔在進(jìn)行淺層天然氣檢測(cè)研究時(shí)顯示 ，有害氣體濃度較高的鉆孔內(nèi)，巖芯普遍含有一定的溶蝕性含膏鹽泥巖。通過(guò)對(duì)鉆孔不同深度進(jìn)行分層檢測(cè)，驗(yàn)證了溶蝕孔隙發(fā)育層位的孔內(nèi)天然氣濃度通常比不發(fā)育層位更高的推論。

綜上所述，成都市含石膏、鈣芒硝鹽紅層在環(huán)境水作用下產(chǎn)生不同程度的水巖作用，這種作用受地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造、環(huán)境水狀況、水巖接觸情況、水溫、水壓等因素的影響。這種作用下產(chǎn)生的環(huán)境水對(duì)地下構(gòu)筑物產(chǎn)生硫酸鹽腐蝕作用，地下水中Ca2+與SO42-在混凝土的外部重結(jié)晶作用下生成石膏，同時(shí)沿著裂縫向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，生成大量簇狀、圓環(huán)狀鈣礬石晶體，從而引起構(gòu)筑物膨脹開裂，鋼筋裸露，導(dǎo)致鐵參與到環(huán)境水反應(yīng)中。巖、水、構(gòu)筑物之間不斷相互作用，最終達(dá)到新的平衡。由此產(chǎn)生的主要工程地質(zhì)問(wèn)題有：含石膏、鈣芒硝鹽紅層在雨水作用下發(fā)生淋濾溶蝕現(xiàn)象，表現(xiàn)為大量溶孔及空洞產(chǎn)生，對(duì)工程建設(shè)帶來(lái)安全隱患；環(huán)境水作用下硫酸鹽對(duì)鋼筋砼的腐蝕作用表現(xiàn)為鋼筋砼開裂膨脹等；工程建設(shè)中環(huán)境水的處置不當(dāng)將產(chǎn)生地表水及地下水污染。

4 成都市含石膏、鈣芒硝鹽紅層地下空間開發(fā)利用的對(duì)策

（1）成都地區(qū)含石膏、鈣芒硝地層分布復(fù)雜，尚未全面清楚，紅層泥巖含石膏、鈣芒硝含量變化大，一般5～85%；石膏、鈣芒硝賦存形式多樣、巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造、巖石微觀結(jié)構(gòu)多樣；物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)變化范圍大。因此應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)勘查及試驗(yàn)工作，查明場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，重點(diǎn)查明含石膏、鈣芒硝地層分布、巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物質(zhì)成分、物理力學(xué)性質(zhì)；查明擬作地基基礎(chǔ)或樁基持力層的巖土體特性。

（2）成都紅層中地下水主要為靜止?fàn)顟B(tài)；不具或具微腐蝕，局部離子濃度較大，對(duì)地下構(gòu)筑物腐蝕性較強(qiáng)；地下工程建設(shè)易改變徑流條件，產(chǎn)生動(dòng)水條件；地下水環(huán)境隨時(shí)間及城市化進(jìn)展而動(dòng)態(tài)變化。不同場(chǎng)地水環(huán)境條件不同，應(yīng)加強(qiáng)水文地質(zhì)調(diào)查及水質(zhì)分析工作，尤其是環(huán)境水的腐蝕性評(píng)價(jià)工作，不宜完全根據(jù)傳統(tǒng)取鉆孔水進(jìn)行檢測(cè)化驗(yàn)，前瞻性地評(píng)估地下工程建設(shè)的影響，結(jié)合巖塊浸泡試驗(yàn)綜合評(píng)價(jià)環(huán)境水的腐蝕性。地下工程實(shí)施過(guò)程中應(yīng)采取降低地下水水位或采用止水措施，雨季施工應(yīng)加強(qiáng)防雨措施，避免大面積積水，工程實(shí)施后盡快對(duì)環(huán)境水實(shí)施封堵，盡量減少環(huán)境水與結(jié)構(gòu)構(gòu)造物的接觸，有效減少硫酸鹽的腐蝕性。地下工程建設(shè)易改變環(huán)境水文地質(zhì)條件，有條件的區(qū)域應(yīng)積極開展水文地質(zhì)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)工作。

（3）成都地區(qū)含石膏、鈣芒硝地層巖性屬軟巖，水巖作用后易產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象，表現(xiàn)為溶孔及空洞，由于紅層泥巖具有遇水軟化及崩解，溶蝕空洞會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，造成工程隱患；環(huán)境水往往具硫酸鹽腐蝕性，因此在前期規(guī)劃、勘察設(shè)計(jì)及施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程中應(yīng)重視含石膏、鈣芒硝紅層的地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)和硫酸鹽腐蝕性問(wèn)題。加強(qiáng)地基基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)的地質(zhì)勘查及選型工作，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造物可采用提高砼標(biāo)號(hào)或采用抗酸腐蝕水泥等。對(duì)出現(xiàn)的溶孔與空洞及時(shí)進(jìn)行充填、注漿等工程措施處治，有條件時(shí)對(duì)地下工程環(huán)境水及鋼筋砼的硫酸鹽腐蝕進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

（4）鑒于成都地區(qū)含石膏、鈣芒硝紅層地層巖性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、環(huán)境水條件、溶蝕與硫酸鹽腐蝕復(fù)雜多變及巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)分散的特點(diǎn)，單靠地質(zhì)調(diào)查與鉆探資料，難以反映全面的地質(zhì)情況，應(yīng)采用信息化施工，及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，尤其與設(shè)計(jì)地質(zhì)不符時(shí)，加強(qiáng)與業(yè)主、設(shè)計(jì)溝通，采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，及時(shí)核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，發(fā)現(xiàn)與原設(shè)計(jì)不符時(shí)，及時(shí)變更設(shè)計(jì)。

（5）地下空間開發(fā)利用中必然開挖大量含石膏及鈣芒硝鹽地層，若處治不當(dāng)，在大氣降雨的淋濾作用下易產(chǎn)生地表水及地下水污染；若不慎將石膏及鈣芒硝當(dāng)作砼骨料或填料則后果更為嚴(yán)重。因此必須規(guī)范管理，嚴(yán)禁開挖的石膏及鈣芒硝鹽紅層亂堆亂放及用作建筑材料。施工降水時(shí)抽取地下水也應(yīng)注意防患環(huán)境污染，必要時(shí)對(duì)抽取的地下水進(jìn)行處理。

（6）隨著成都市地下工程越來(lái)越多，政府部門對(duì)地下空間利用越來(lái)越重視，同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)地下空間規(guī)劃、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、環(huán)境工程地質(zhì)方面的科技攻關(guān)工作。含石膏及鈣芒硝鹽地層分布及物理力學(xué)特性第一手資料逐漸增多，但這些資料分散在不同部門不同單位。目前成都市白堊系含石膏及鈣芒硝鹽紅層區(qū)域分布特征尚不明確，物理力學(xué)特性與地層的石膏、鈣芒硝含量、巖石的微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系研究很少，宏觀上還很難有效地指導(dǎo)工程實(shí)際或規(guī)劃工作；石膏、鈣芒硝紅層地下水環(huán)境特征有了一定的成果，但地下空間開發(fā)如何改變和影響地下水環(huán)境特征、地下工程建設(shè)對(duì)地下水環(huán)境的長(zhǎng)期效應(yīng)缺乏研究；含石膏、鈣芒硝鹽紅層軟巖地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)研究主要集中在水文條件上，巖樣均在具體工點(diǎn)取樣，代表性差，地下水環(huán)境也只是參考工點(diǎn)局部的水質(zhì)分析報(bào)告，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配制不同性質(zhì)水溶液，模擬水流及環(huán)境條件（靜水、動(dòng)水、水溫、水壓等）、巖性、微觀結(jié)構(gòu)，對(duì)石膏、鈣芒硝紅層軟巖的環(huán)境工程地質(zhì)效應(yīng)的影響研究不夠。針對(duì)以上問(wèn)題，綜合水文條件、巖石條件、工程環(huán)境條件，系統(tǒng)開展對(duì)石膏、鈣芒硝紅層軟巖的環(huán)境工程地質(zhì)效應(yīng)研究意義深遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)/References

[1]韓浩東，王春山，王東輝，等.成都市白堊系灌口組富膏鹽紅層溶蝕特征與機(jī)理[J].中國(guó)巖溶，2021，40（5）：768-782.

[2]郭麒麟，張正清，楊文杰，等.成都市新津攔河閘石膏層分布溶蝕特點(diǎn)及對(duì)工程的影響[J].資源環(huán)境與工程，2012，26（5）：440-443.

[3]王暉.成都市地下空間利用中含膏巖層的分布及地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)，2022.

[4]李科學(xué)，陽(yáng)凌峰，王新榮.成都市南部含泥質(zhì)石膏巖地層工程地質(zhì)特性的認(rèn)識(shí)[J].四川建筑，2012，32（6）：77-78.

[5]華興國(guó).成都市紅層地下水水化學(xué)特征及污染成因研究[D]. 成都：成都理工大學(xué)，2015.

[6]劉濤.成都地鐵石膏質(zhì)巖環(huán)境水水化學(xué)特征分析[J].工程技術(shù)研究，2021，6（3）：24-26.

[7]蘇培東，廖宸宇，黎俊麟，等.成都市城市地下空間開發(fā)中的環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題[J].山地學(xué)報(bào)，2020，38（06）：861-872.

[8]王維，徐夢(mèng)心，李曉.成都市區(qū)地下水水質(zhì)變化特征[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2015，26（03）：77-81.

[9]邱恩喜，康景文，鄭立寧，等.成都地區(qū)含膏紅層軟巖溶蝕特性研究[J].巖土力學(xué)，2015，36（S2）：274-280.

[10]徐文斌.成都天府新區(qū)灌口組芒硝/石膏溶蝕規(guī)律研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2020.

[11]盤惠林.成都地區(qū)膏巖溶蝕及對(duì)地下建筑物混凝土基礎(chǔ)的影響[D]. 吉林：吉林大學(xué)，2022.

[12]中國(guó)建筑西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，西南交通大學(xué).溫度和環(huán)境水作用下含石膏礫巖室內(nèi)試驗(yàn)研究報(bào)告[R]. 2019.

[13]蘇培東，成都蘇杜地質(zhì)工程咨詢有限公司.成都地鐵18號(hào)線淺層天然氣體分布特征咨詢研究報(bào)告[R]. 2015.

[14]工程地質(zhì)手冊(cè)編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)（第三版） [M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992.