巖溶發(fā)育程度的研究

李世柏，曹衛(wèi)東

(西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610021)

1 巖溶發(fā)育程度的現(xiàn)行判定方法

從目前對(duì)巖溶的認(rèn)識(shí)、評(píng)價(jià)現(xiàn)狀來(lái)看，處于經(jīng)驗(yàn)多于理論、宏觀多于微觀、定性多于定量、抽象多于具體的階段。

在以往的工程勘測(cè)中，對(duì)巖溶發(fā)育程度的評(píng)價(jià)及其等級(jí)的劃分一直缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。筆者在現(xiàn)行電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠巖土工程勘測(cè)規(guī)程》DL/T 5074－2006編制過(guò)程中，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期以來(lái)巖溶廠址勘測(cè)工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，并參考了《巖溶工程地質(zhì)》(鐵道部第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院1984年)等有關(guān)文獻(xiàn)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，提出了巖溶發(fā)育程度劃分的等級(jí)及其判定標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到半定量化評(píng)價(jià)的目的。

DL/T 5074－2006根據(jù)場(chǎng)地巖溶現(xiàn)象及鉆孔線(xiàn)溶率、鉆孔遇洞率、巖溶點(diǎn)密度等指標(biāo)進(jìn)行綜合判定，其判定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 巖溶發(fā)育程度

鉆孔線(xiàn)溶率、鉆孔遇洞率、巖溶點(diǎn)密度等三項(xiàng)指標(biāo)與場(chǎng)地巖溶現(xiàn)象、發(fā)育程度具有一定的關(guān)系，上述指標(biāo)既是反映場(chǎng)地巖溶現(xiàn)象的外部表征，又是判定巖溶發(fā)育程度的重要依據(jù)。因此，只有在通過(guò)對(duì)上述指標(biāo)以及場(chǎng)地巖溶現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，才能對(duì)巖溶發(fā)育程度作出合理的判定。

鉆孔線(xiàn)溶率是指場(chǎng)地內(nèi)各鉆孔所揭示的溶蝕洞穴、溶蝕裂隙的總高度與進(jìn)入碳酸鹽類(lèi)巖層的總進(jìn)尺的百分比率。鉆孔遇洞率是指發(fā)現(xiàn)溶蝕洞穴、溶蝕裂隙的鉆孔數(shù)量與鉆孔總數(shù)量的百分比率。巖溶點(diǎn)密度是指每平方公里場(chǎng)地范圍內(nèi)分布的巖溶洼地、漏斗、落水洞、豎井、以及水平溶洞、暗河、巖溶泉露頭等各種地表巖溶形態(tài)的個(gè)數(shù)。

通常，鉆孔線(xiàn)溶率、鉆孔遇洞率主要反映的是地下巖溶發(fā)育程度，而地表巖溶發(fā)育程度僅僅根據(jù)巖溶點(diǎn)密度來(lái)反映往往是不夠的，實(shí)際工程中，在判定場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度時(shí)，還應(yīng)該考慮溶蝕溝(槽)和石芽(林)之間(尤其是隱伏巖溶)的基巖面起伏程度。

2 工程勘測(cè)中巖溶發(fā)育程度的調(diào)查

為了解目前巖溶場(chǎng)地勘測(cè)中巖溶發(fā)育程度評(píng)價(jià)的現(xiàn)狀，本文代表性地搜集了貴州、云南地區(qū)的大方、安順、黔北、滇東、滇東二廠、興義電廠等工程勘測(cè)報(bào)告中巖溶發(fā)育程度評(píng)價(jià)的實(shí)例，對(duì)其中36個(gè)工程場(chǎng)地或建筑地段進(jìn)行調(diào)查、分析，調(diào)查結(jié)果現(xiàn)羅列見(jiàn)表2。

表2 巖溶發(fā)育程度調(diào)查結(jié)果

續(xù)表2

3 對(duì)巖溶發(fā)育程度判定標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整

3.1 鉆孔巖溶率

自DL/T 5074——2006實(shí)施以來(lái)，發(fā)現(xiàn)表1-1在實(shí)際工程勘測(cè)中也存在一定的問(wèn)題，如鉆孔遇洞率與線(xiàn)溶率二者之間如何協(xié)調(diào)、二者孰輕孰重的問(wèn)題，為便于今后工程評(píng)價(jià)，筆者認(rèn)為有必要對(duì)表1進(jìn)行一定的調(diào)整。

現(xiàn)將表2中所列不同巖溶發(fā)育程度的場(chǎng)地或地段進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3、表4、表5。

表3 溶強(qiáng)烈發(fā)育場(chǎng)地

表5 巖溶微弱發(fā)育場(chǎng)地

表4 溶中等發(fā)育場(chǎng)地

通過(guò)對(duì)表3、表4、表5中遇洞率、線(xiàn)溶率平均值、二者比值的分析，不難發(fā)現(xiàn)，巖溶發(fā)育程度由微弱、中等、強(qiáng)烈，其二者比值分別為9.3、25.6、32.2，表明巖溶呈微弱發(fā)育時(shí)遇洞率較低一般小于15%，當(dāng)巖溶呈中等發(fā)育時(shí)遇洞率一般為15%～30%、當(dāng)巖溶呈強(qiáng)烈發(fā)育時(shí)遇洞率一般為30%～40%，且增幅較小。

鉆孔遇洞率和鉆孔線(xiàn)溶率作為反映地下巖溶洞穴統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，可以用于評(píng)價(jià)場(chǎng)地巖溶發(fā)育規(guī)模，但用于評(píng)價(jià)巖溶發(fā)育程度時(shí)，鑒于其與鉆孔線(xiàn)溶率之間自身存在一定的比例關(guān)系和指標(biāo)重復(fù)性，且其指標(biāo)往往受鉆孔深度影響，故在評(píng)價(jià)巖溶發(fā)育程度時(shí)不再將其作為判定指標(biāo)之一。

3.2 巖溶起伏程度與洞徑規(guī)模劃分

場(chǎng)地巖溶的發(fā)育程度不僅取決于地下巖溶洞穴的發(fā)育規(guī)模、發(fā)育頻度，還取決于地表或地表淺部溶蝕基巖面的起伏程度，而洞徑規(guī)模的大小對(duì)建廠的適宜性評(píng)價(jià)至關(guān)重要。

為規(guī)范、統(tǒng)一工程勘測(cè)中對(duì)基巖面起伏程度和溶洞規(guī)模的評(píng)價(jià)，結(jié)合多年來(lái)工程勘測(cè)報(bào)告中對(duì)溶蝕基巖面起伏程度和溶洞規(guī)模的描述和認(rèn)識(shí)，并結(jié)合工程建設(shè)特點(diǎn)，本文擬對(duì)溶蝕基巖面起伏程度和溶洞規(guī)模進(jìn)行量化，并統(tǒng)一規(guī)定(界定)如下：

溶蝕基巖面起伏程度劃分：每10m×10m范圍內(nèi)，起伏大于10m為起伏劇烈、5m～10m為起伏大、2m～5m為起伏較大、小于2m為起伏較小。

之所以限定為每10m×10m范圍，是因?yàn)槠浠鞠喈?dāng)于1個(gè)獨(dú)立基礎(chǔ)的分布范圍。在此范圍內(nèi)溶蝕基巖面起伏大小，基本反映了基巖面的傾斜程度或高低起伏程度。

洞徑規(guī)模劃分：洞徑大于6m為大規(guī)模；洞徑3m～6m為較大規(guī)模；洞徑1m～3m為較小規(guī)模；洞徑小于1m為小規(guī)模。

洞徑規(guī)模的劃分對(duì)巖溶場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和巖溶地基處理也有直接的影響。

3.3 推薦巖溶發(fā)育程度的判定標(biāo)準(zhǔn)

同時(shí)在工程勘測(cè)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，不同巖溶發(fā)育程度的巖溶點(diǎn)密度往往差異巨大，原標(biāo)準(zhǔn)表3中巖溶點(diǎn)密度標(biāo)準(zhǔn)偏低，有必要對(duì)原標(biāo)準(zhǔn)表3中巖溶點(diǎn)密度進(jìn)行調(diào)整。

綜上所述，在基于勘測(cè)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，可對(duì)原標(biāo)準(zhǔn)表3進(jìn)行一定修改、調(diào)整，以場(chǎng)地巖溶現(xiàn)象、巖溶點(diǎn)密度和鉆孔線(xiàn)溶率等3項(xiàng)內(nèi)容或指標(biāo)作為巖溶發(fā)育程度的判定標(biāo)準(zhǔn)，且當(dāng)同時(shí)滿(mǎn)足其中2項(xiàng)內(nèi)容或指標(biāo)時(shí)，即可判定其巖溶發(fā)育程度。

現(xiàn)推薦新的判定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6。

表6 巖溶發(fā)育程度

4 巖溶發(fā)育程度的作用與認(rèn)識(shí)

4.1 巖溶地基處理費(fèi)用匡算和估算

巖溶發(fā)育程度的不同，可直接影響巖溶地基處理(含樁基礎(chǔ))費(fèi)用的差異，尤其在工程前期階段進(jìn)行工程費(fèi)用匡算和估算時(shí)，由于缺乏依據(jù)，如果處理不當(dāng)往往會(huì)造成且?guī)r溶地基處理費(fèi)用的重大失誤。一般情況下，對(duì)于2臺(tái)300MW機(jī)組的巖溶場(chǎng)地而言，當(dāng)巖溶發(fā)育程度整體呈中等發(fā)育的，其地基處理費(fèi)用一般在3千萬(wàn)左右，如貴州安順電廠二期2臺(tái)300MW機(jī)組用于巖溶地基處理費(fèi)用約2～3千萬(wàn)元；當(dāng)整體呈巖溶強(qiáng)烈發(fā)育時(shí)，2臺(tái)300MW機(jī)組的地基處理費(fèi)用一般在4～5千萬(wàn)元之間，如大方電廠4臺(tái)300MW機(jī)組，場(chǎng)地巖溶整體呈中等～強(qiáng)烈發(fā)育，廠區(qū)地基處理中，用于巖溶地基處理的費(fèi)用達(dá)9710萬(wàn)元。

4.2 鉆孔巖溶指標(biāo)有助于判斷巖溶發(fā)育規(guī)模

鉆孔遇洞率、鉆孔線(xiàn)溶率及其二者之間比值變化，可以幫助我們分析判斷巖溶發(fā)育規(guī)模和巖溶發(fā)育程度。

一般而言，鉆孔遇洞率反映了巖溶洞(隙)出現(xiàn)的頻率，鉆孔線(xiàn)溶率則反映了巖溶洞(隙)出現(xiàn)的比例。如果遇洞率高、線(xiàn)溶率低，說(shuō)明場(chǎng)地巖溶規(guī)模較小；反之，說(shuō)明場(chǎng)地巖溶規(guī)模較大。如果遇洞率低、線(xiàn)溶率低，說(shuō)明場(chǎng)地巖溶規(guī)模較小，且?guī)r溶發(fā)育程度低。如果遇洞率高、線(xiàn)溶率高，說(shuō)明場(chǎng)地巖溶規(guī)模較大，且?guī)r溶發(fā)育程度高。

4.3 巖溶發(fā)育程度與場(chǎng)地巖溶現(xiàn)象的關(guān)系

場(chǎng)地巖溶現(xiàn)象既是判定巖溶發(fā)育程度的依據(jù)，又是巖溶發(fā)育程度判定的結(jié)果。即不同巖溶發(fā)育程度將表現(xiàn)出不同的場(chǎng)地巖溶現(xiàn)象，不同的場(chǎng)地巖溶現(xiàn)象反過(guò)來(lái)又可以判定為不同巖溶發(fā)育程度，二者呈辯證關(guān)系。且二者均是場(chǎng)地地表巖溶和地下巖溶的綜合反映。

4.4 巖溶點(diǎn)密度與鉆孔遇洞率、鉆孔線(xiàn)溶率的關(guān)系

地表巖溶與地下巖溶有著密不可分的關(guān)系和必然的聯(lián)系。一般而言，地表巖溶發(fā)育的場(chǎng)地，其地下巖溶往往也較發(fā)育。當(dāng)然，巖溶發(fā)育階段性、成層性、方向性的不同，可能會(huì)表現(xiàn)出一定的差異性。

巖溶點(diǎn)密度主要反映地表巖溶的發(fā)育程度。而鉆孔遇洞率、鉆孔線(xiàn)溶率則主要反映了地下巖溶的發(fā)育程度，且鉆孔線(xiàn)溶率是巖溶發(fā)育程度判定的主要依據(jù)。

4.5 巖溶發(fā)育程度的分布特征

從表4中可看出，在搜集到的36個(gè)工程場(chǎng)地或建筑地段中巖溶發(fā)育程度呈不發(fā)育、微弱、中等、強(qiáng)烈和極強(qiáng)烈發(fā)育的比例分別占總數(shù)的2.5%、17%、53%和25%、2.5%。

圖1 工程場(chǎng)地(或地段)巖溶發(fā)育程度分布圖

見(jiàn)圖1，中等發(fā)育程度的工程場(chǎng)地占了半數(shù)以上，發(fā)育程度呈微弱、強(qiáng)烈發(fā)育的逐漸減少，發(fā)育程度呈極強(qiáng)烈發(fā)育和不發(fā)育的比例很小，表現(xiàn)出正態(tài)分布特征。應(yīng)該說(shuō)這一比例基本客觀地反映了目前巖溶發(fā)育程度的分布現(xiàn)狀，由于選擇廠址時(shí)主觀上回避了發(fā)育程度呈極強(qiáng)烈發(fā)育的場(chǎng)地，又難以完全避開(kāi)強(qiáng)烈發(fā)育的場(chǎng)地，因此，工程建設(shè)場(chǎng)地中巖溶呈中等發(fā)育程度的場(chǎng)地占了多數(shù)，是完全符合客觀和主觀規(guī)律的。

4.6 各階段勘測(cè)中巖溶發(fā)育程度的變化

工程勘測(cè)中時(shí)常發(fā)現(xiàn)，隨著勘測(cè)階段的深化，可能出現(xiàn)巖溶發(fā)育程度逐漸增高的現(xiàn)象。如貴州大方電廠、滇東二期電廠均出現(xiàn)由初勘時(shí)的中等發(fā)育，變化成了施勘階段的整體強(qiáng)烈發(fā)育。分析其原因，一方面是由于隨著勘測(cè)階段的推進(jìn)，統(tǒng)計(jì)單元(場(chǎng)地或地段)逐漸變小，場(chǎng)地自身巖溶發(fā)育程度差異所造成；另一方面，由于勘測(cè)階段推進(jìn)，勘測(cè)工作量不斷增大，統(tǒng)計(jì)樣本也愈來(lái)愈大，巖溶發(fā)育程度的判定也就愈加準(zhǔn)確所致。

[1]GB50021－2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]DL/T 5074－2006，火力發(fā)電廠巖土工程勘測(cè)規(guī)程[S].