遼寧省小窯灣地區巖溶發育特點分析

張唯聰+趙迎磊

摘 要：遼寧省小窯灣地區可溶巖分布廣泛，斷裂構造復雜，巖溶發育程度強烈。該文以工程實例為依據，圍繞巖溶發育這一主要工程地質問題，采用統計分析等方法對場地內的巖溶發育特點進行了分析總結，認為巖性和構造是該地區巖溶發育的主要控制因素，巖溶以豎向構造發育為主，不同巖性、不同地下水運動條件呈現明顯差異性。

關鍵詞：巖溶 構造 巖性 特點 地下水

中圖分類號：P642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0070-02

小窯灣位于大連市金州新區黃海之濱，西接大窯灣保稅港區，東臨金石灘國家旅游度假區，是大連重點發展的國際商務區，這里將建設高密度、大體量的現代化建筑群。搜集以往地質資料，該地區地質構造復雜，石灰巖分布廣泛，巖溶發育程度強烈，對場地的穩定和建筑物的安全會產生不利的影響。該文在《小窯灣國際商務區D及E地塊專項巖溶勘察》地質資料的基礎上，從地層巖性、地質構造、新構造運動及地下水動力等方面對巖溶的發育特點進行分析，以期對該地區以后的勘察、設計和施工工作提供依據和參考。

1 工程地質條件

1.1 地層巖性

區內出露的地層為青白口系橋頭組（Qnq）和震旦系甘井子組（Zg）及石炭系太原組（Ct）。橋頭組（Qnq）巖性為灰白色石英巖、石英砂巖、砂質板巖及泥質板巖，分布在場地東北角；甘井子組（Zg）巖性為灰白色厚層狀白云巖、白云質灰巖、燧石結核白云巖，分布在場地西南角；太原組（Ct）巖性為黃綠色鈣質粉砂巖、砂巖、紫色泥巖、頁巖夾薄煤層，分布在場地中部，呈條帶狀展布（如圖1）。工作區主要可溶性巖石為甘井子組（Zg）白云質灰巖和太原組（Ct）石灰巖，占全工作區面積約70%。

1.2 地質構造及新構造運動

工作區內斷裂構造發育，有煤窯屯北西向斷裂帶（F1），呈北西320°方向舒緩波狀延伸，貫穿整個場地。斷裂帶傾向南西，傾角67°，破碎帶寬10余米，其內充填有構造碎裂巖、構造角礫巖、擠壓扁豆體等，斷層泥厚2～3 m，賦存于構造帶的中部，斷裂帶東側（下盤）為橋頭組石英砂巖、砂質板巖，擠壓片理發育，柔皺發育；西側（上盤）為太原組砂巖、粉砂巖、頁巖，層間柔皺發育，并發育有與構造破碎帶主斷面平行的小斷層。另外，在煤窯屯北西向斷裂帶（F1）的西側發育一條與其平行的第二條北西向斷裂（F2），賦存于太原組與甘井子組之間，走向320°，傾角30°～60°，其斷層性質與F1相同，F1與F2生成于同一時代，為印支期產物，在印支-燕山期運動時活動強度加大，并伴有北北東向的斷裂產生（如圖1）。

該區新構造運動主要表現在：燕山運動后，地殼一直處于間歇性、差異性的抬升階段，斷裂構造在老斷裂的基礎上有所繼承和發展。工作區內F1構造破碎帶在場地北側有出露，切割Q2地層，上覆Q3與Q4的地層沒有被錯斷，說明該全新活動斷裂近10萬年以來在該區沒有活動過。

2 巖溶水文地質條件

工作區內煤窯屯斷裂帶（F1）是可溶巖與非可溶巖的分界線，呈北西向展布，與第二條北西向斷裂（F2）構成了該區內地下水的集水和導水網絡。

巖溶發育受巖性、構造、地下水動力、水化學成分、地形地貌及新構造運動的制約，以及諸因素的相互作用，共同影響區內的巖溶發育。對該工作區而言，地層巖性、地質構造和地下水動力條件是影響巖溶發育的主要因素。巖性在條件確定的前提下，構造是主控因素。

工作區斷裂構造發育，F1、F2斷裂帶為壓性、壓扭性斷裂，上下盤巖石多為脆性巖，如石英巖、石灰巖、白云質灰巖等，斷裂帶影響范圍內巖石破碎，既是地下水通道，又是地下水富集的有利地段。

甘井子白云質灰巖和太原組石灰巖分布在F2兩側，地勢北東高西南低，西側臨海，地下淡水通過斷裂破碎帶匯入海中，對可溶巖石不斷的沖刷、溶蝕，從而具備了地下水的近岸強循環的地下水動力條件。

3 巖溶特點

3.1 巖溶發育情況

工作區內布設的422個勘察鉆孔中，其中67個鉆孔均遇見溶洞（如圖1），共揭露溶洞90個，見洞率為15.8%。在所揭露的溶洞中，大部分溶洞呈單體狀發育，少數呈竄串珠狀出現，僅有5個溶洞為空洞，其余均被粘土、碎石、含碎石粘土等密實物充填，各鉆孔中初見第一個溶洞的頂板最淺埋深為6.1 m（ZK212孔），其標高為3.80 m，最大埋深為30.5 m（ZK166孔），其標高為-12.89 m。

根據場地內溶洞發育特點統計（表1），揭露的90個溶洞多發育在地下6.0～30 m的深度內，其中約13.33%的溶洞埋深為6.0～10 m，約75.56%的溶洞埋深為10～20 m，11.11%的溶洞埋深為20～30 m。據統計，該場地內溶洞高度在0.2～20.5 m之間，平均溶洞高為1.96 m，最大溶洞洞高20.5 m，揭露于ZK166鉆孔。根據場地內溶洞的高度，若將溶洞分成大型溶洞（洞高≥4 m）、中偏大型溶洞（2 m≤洞高<4 m）、中型溶洞（0.5 m≤洞高<2 m）和小型溶洞（洞高<0.5 m）4類，那么統計結果表明，場地內溶洞以中型為主，占溶洞總數的53.33%，其次為中偏大型和大型溶洞，分別占總數的22.22%和16.67%，小型溶洞占總數的7.78%。

3.2 巖溶發育特點

3.2.1 巖溶以豎向構造發育為主，橫向空間發育小

溶洞多埋深在地下6.0～30 m的深度內，最淺埋深為6.1 m（ZK212孔），最大埋深為30.5 m（ZK166孔），垂向發育區間值大。ZK78、ZK166、ZK267孔均為大型溶洞，為查明溶洞發育規模，采取鉆孔周邊補孔方法。以ZK166孔為例：溶洞洞高20.5 m，以該鉆孔為圓心，2m為半徑，在其周圍補打了4個鉆孔，均未發育溶洞，由此可判斷該溶洞橫向空間發育小，應為構造性巖溶。

3.2.2 不同的地層巖性巖溶發育程度差異明顯

在F2斷層西南側地層巖性為甘井子（Zg）白云質灰巖，巖石質純、層厚，溶洞呈單體狀產出，大部分為中偏大型溶洞。而F1和F2斷層之間太原組（Ct）石灰巖分布區，石灰巖多在砂頁巖層中以透鏡體形式出現，溶洞多發育在與砂頁巖接觸帶上，多為中型溶洞，二者發育程度有明顯不同。

3.2.3 溶洞與斷裂構造展布和規模有關

巖溶分布主要受F1、F2構造破碎帶所控制，在F1斷裂西側溶洞分布呈北西向展布，在F2斷裂南側溶洞分布呈東西向展布（如圖1），另外，還表現在斷裂帶切割深度較大處，溶洞發育深度亦較大，與構造不發育場地相比，“串珠狀” 溶洞在構造破碎影響帶上分布較多。

3.2.4 在平面分布上，受地下水作用的影響，西側比東側巖溶發育。

工作區西側臨海，海水入侵，地下水豐富，加上地下水由東向西運移，在地下水動力作用下，西側靠海沿岸一側溶洞數量占總溶洞數量的60%左右。工作區東側地勢相對較高，地下水埋藏較深，接受大氣降水補給，受季節影響大，巖溶發育程度相對較弱。

4 結語

通過對小窯灣地區巖溶發育特點的分析，為以后的工程勘察、設計和施工工作提供了參考，對建筑物的安全使用和降低工程投資具有重要意義。

參考文獻

[1] 小窯灣國際商務區D及E地塊專項巖溶勘察報告[R].大連金州遼南地礦工程勘測院，2012.

[2] 工程地質手冊編委會.工程地質手冊[M].4版.北京：中國建筑工業出版社，2007.

[3] 大連金州新區地質調查報告[R].遼寧省地質勘查院，2013.