巖溶地區地質問題淺析

胡校琿

（上海同是科技股份有限公司 上海浦東新區 201209）

巖溶地區地質問題淺析

胡校琿

（上海同是科技股份有限公司 上海浦東新區 201209）

巖溶地貌是指由于水對可溶性巖石進行的化學溶蝕作用和流水沖蝕、潛蝕以及崩塌等物理作用而形成的地貌。對巖溶地區的庫區壩基及滲漏進行詳細分析，能保證水庫正常效益的發揮。本文簡明扼要地概括如何針對巖溶地區工程地質問題的一些常用方法。

巖溶地貌；水利樞紐；巖溶滲漏；壩基穩定；處理措施；實例分析

1 國內外巖溶地區水利樞紐工程發展概述

從1845年法國在巖溶地區修建第一座壩以來的100多年間，南斯拉夫、美國、前蘇聯、意大利、土耳其等國，在巖溶地區修建了大型水利水電工程130多座[2]。隨著科學技術的發展和防滲處理經驗的不斷積累，20世紀50～60年代，西班牙、瑞士等國修建了100～150m的高壩多座；70年代以后，前蘇聯、南斯拉夫、土耳其、墨西哥等國修建了200m以上的高壩5座[3]。

1954年官廳水庫的建成和1955年云南六郎洞水電站的興建，拉開了我國在巖溶地區興建水利水電工程的序幕。20世紀50年代末期，我國在巖溶地區已修建了一大批中小型20工程。20世紀60～70年代，貓跳河梯級水電站及一批壩高在50m以上或庫容1億m3以上大中型水庫的建成，為我國在巖溶地區建壩建庫積累了豐富的經驗。20世紀80年代初，烏江渡電站的建成，標志著我國在巖溶地區興建高壩大庫登上了一個新的臺階。

隨后，成功建成了紅水河大化水電站、黃泥河魯布革水電站、紅水河巖灘水電站、南盤江天生橋二級水電站、清江隔河巖水電站、三岔河普定水電站、烏江東風水電站、黃河萬家寨水電站、南盤江天生橋一級水電站及西電東送項目烏江洪家渡、引子渡、索風營等大中型水電站。

建國以來，在巖溶地區成功的修建了50余座大中型水利水電工程，總裝機容量585萬kW，總蓄水量358億m3。據不完全統計，我國在巖溶地區修建的壩高70m以上或庫容1億m3以上的大型水電工程有20座，基本上都是成功的。

2 巖溶地貌形成條件及存在的主要工程地質問題

2.1 巖溶地貌形成條件

2.1.1 大量的可溶性巖石

巖溶地貌形成的根本條件，最主要的是這里有其發育的主體。大量的碳酸鹽巖、硫酸鹽巖和鹵化鹽巖在流水的不斷溶蝕作用下，在地表和地下形成了各種奇特的溶洞。巖溶（喀斯特）景觀。從溶解度上看，鹵化鹽巖>硫酸鹽巖>碳酸鹽巖；由于碳酸鹽巖種類較多，其各類巖石溶解度隨著難溶性雜質的多少而定，石灰巖>白云巖>泥灰巖。從巖石結構分析，結晶質巖石晶粒愈大溶解度愈小；等粒巖比不等粒巖溶解度要小。

2.1.2 巖石的透水性

巖石具有一定的孔隙和裂隙，它們是流動水下滲的主要渠道。巖石裂隙越大，巖石的透水性越強，巖溶作用越顯著。在溶洞中，巖溶作用愈強烈，溶洞越大，地下管道越多，巖溶地貌發育越完整，并且形成一個不斷擴大的循環網。

2.1.3 流水的溶蝕和動力作用

水的溶蝕能力來源于二氧化碳（CO2）與水結合形成的碳酸（H2CO3），二氧化碳是喀斯特地貌形成的功臣，水中的二氧化碳主要來自大氣流動、有機物在水中的腐蝕和礦物風化。下面幾個化學方程式反映了巖溶作用的進行：

（1）和（2）式為第一步化學反應，主要形成了碳酸和碳酸根離子。

（3）式主要為H+與CaCO3反應生成HCO3-離子，從而使CaCO3溶解。這2步反應在大自然間是十分復雜的過程，因為溫度，氣壓，生物，土壤等許多自然條件制約著反應的進行，并且這些反應都是可逆的，水中的二氧化碳增多，反應向右進行，就有利于CaCO3的分解；巖溶作用進行比較容易，反之則不利于巖溶作用。

流動的水溶蝕性更強烈一些，這是因為水中的二氧化碳需要得到及時的補充，水的溶蝕作用才能順利進行，水的溶蝕能力才得以鞏固加強。同時，流動的水帶動河底砂礫對巖石進行機械侵蝕，并保持地下水循環通暢，這樣更有利于巖溶作用的深入，即流水的動力作用。

2.2 巖溶地區主要工程地質問題

2.2.1 地基穩定性及塌陷問題

在巖溶地區，由于地表覆蓋層下有石芽溶溝，巖體內部有暗河、溶洞，建筑物的地基通常是很不均勻的。上覆土層還常因下部巖溶水的潛蝕作用而塌陷，形成土洞。土洞的塌陷作用常常是突然發生的。土洞出現的地區往往就是地下巖溶發育的區域。

工業與民用建筑物的壓力作用范圍多在地面以下10m左右。所以，建筑物的地基既涉及上覆土層，也涉及下伏基巖。巖溶區的土層特點是厚度變化大，孔隙比高。因此，地基很容易產生不均勻下降，從而導致建筑物傾斜甚至破壞。

2.2.2 滲漏和突水問題

地區的巖體中有許多裂隙、管道和溶洞，在進行水庫、大壩、隧道、基坑等工由于巖溶程活動時，如存在承壓水并有富水優勢斷裂作為通道，則可能會遇到地下突水而導致基坑、隧道等工程的排水困難甚至淹沒，也可能因巖溶滲漏而造成水庫無法蓄水。

在不穩定的巖溶地區修建變電站時，應注意與工程實際情況相結合、與巖溶的發育情況相結合、與施工條件相結合、與經濟與安全相結合，綜合考慮。對于單層溶洞，一般為在溶洞上澆筑頂板，使得溶洞的頂板能滿足上部荷載的承載要求。對于重疊溶洞，則可以合理的調整平面布置，避免它，如果實在避開不了，可以采用大跨梁對其進行跨域，也可采用土層、碎塊石及其他建筑材料對其填筑。

3 結語

一直以來，如何在巖溶地區建庫建壩都是水利樞紐工程的重點和難點。由于巖溶地區的獨特地質特征，因此在巖溶地區修建水利樞紐工程會遇到非巖溶地區不一樣的問題。充分了解掌握巖溶地區的水文地質、工程地質條件，及時給出解決對策，并實施相應的工程措施，都可以保證巖溶地區水利工程的正常建立與長期運營，以便有利于獲取最佳技術效果和經濟效果，從而提高在巖溶地區修建水庫的可靠性和可能性。

[1]黃靜美.巖溶地區水庫滲漏問題及壩基防滲措施研究[D].四川大學，2006.

[2]孫維兵.黃河羊曲水電站壩址巖溶發育特征及對工程影響研究[D].成都理工大學，2008.

[3]簡武.成都市關口水庫右岸鄰谷滲漏分析[D].成都理工大學，2007.

TU7

A

1004-7344（2016）21-0184-01

2016-7-2

胡校琿，男，水工環中級，本科，從事工民建巖土工程和軌道安全咨詢工作。