淺析斷層對安順組碳酸鹽巖地基工程特性的影響

羅廷勇

摘要：碳酸鹽巖安順組廣泛分布于貴州地區。巖溶現象等復雜的工程地質問題對建筑地基工程特性產生重大影響，尤其在斷層和巖溶的雙重不良地質作用的影響下，建筑地基的工程條件變得愈加復雜。本文結合貴州美術館建設項目，從多角度分析斷層和巖溶對場地地基工程特性的影響。結果顯示，安順組碳酸鹽巖地層中，斷裂構造對巖溶的影響主要表現在巖溶發育方向與斷裂破碎帶走向相同。斷裂構造對安順組巖石地基的軟質巖石的影響程度大于硬質巖石。斷裂構造的存在使安順組碳酸鹽巖地基巖體結構更加復雜化，對地基穩定性有不利影響，采取一定的處理措施可以對非活動斷裂碳酸鹽巖地基加以利用。

Abstract： Carbonate Anshun Formation is widely distributed in Guizhou area. The complex engineering geological problems such as karst phenomena have a significant impact on the engineering properties of the building foundation， especially under the influence of the double bad geological action of fault and karst， the engineering conditions of the building foundation become more and more complicated. Based on the construction project of Guizhou Museum of Art， this paper analyzes the influence of faults and karst on the engineering characteristics of site. The results show that the influence of fault structure on karst in the carbonate formation of Anshun Formation is mainly in the same direction of karst development and fracture zone. The fault structure has a greater effect on the soft rock of the Anshun rock foundation than hard rock. The existence of the fault structure makes the rock structure of the Anshun Formation carbonate bed more complicated， having adverse effect on the stability of the foundation. We can adopt certain treatment measures to make use of the non-active fractured carbonate foundation.

關鍵詞：斷層；巖溶；安順組碳酸鹽巖；地基工程特性

Key words： fault；karst；Anshun carbonate rock；foundation engineering characteristics

中圖分類號：P548 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0127-03

0 引言

碳酸鹽巖安順組在貴州地區廣泛分布。該地層整合于關嶺組玻屑凝灰巖之下，大冶組石灰巖之上，三者構成一套淺水海相白云巖組合。國家實施西部大開發戰略以來，廣大的貴州山區新建了各類基礎設施，安順組地層中常見的巖溶、斷層等地質災害已經構成大型構筑物的嚴重威脅。期間在安順組地層中就存在著許多諸如巖溶現象等復雜的工程地質問題對建筑地基工程特性產生重大影響，尤其在斷層和巖溶的雙重不良地質作用的影響下，建筑地基的工程條件變得愈加復雜。本文結合貴州美術館建設項目，從多角度分析斷層和巖溶對場地地基工程特性的影響。

1 工程概況

貴州美術館項目位于貴陽市北京西路，場地地質構造上處于貴陽向斜北部轉折端東翼，下伏基巖為三疊系下統安順組中厚層狀構造白云巖及泥質白云巖。擬建構筑物地上三層地下一層，場地地層主要為雜填土、紅粘土和下伏基巖。其中紅粘土根據狀態可分為硬塑、可塑和軟塑三個亞單元土體，基巖根據風化程度及巖性可分為強風化白云巖、中風化白云巖、強風化泥質白云巖及中風化泥質白云巖四個單元巖體。在場地南東側有一條隱伏逆斷層F1通過，該斷層為非活動性斷層，斷層的影響破碎帶為1m左右，破碎帶成鈣質膠結。場地地質構造如圖1所示。

2 斷層與碳酸鹽巖巖溶發育規律的聯系

巖溶的發育是主要是由于具有溶蝕能力水的長期循環交替對可溶性巖石的破壞和改造[1]，其受當地的氣候條件、地形地貌、地質結構等因素的影響。碳酸鹽巖地層中巖溶發育的方向主要受控于巖石原生構造結構面和巖層面，次生結構面相對而言對巖溶的發育影響較小。貴州美術館項目場地巖溶現象主要表現為巖溶洼地及存在巖溶洞體，巖溶洼地現象主要分布于場地北、西兩側，巖溶洞體則分布于場地南、東側隱伏逆斷層F1附近。 （圖2）

根據地質勘察結果，巖溶發育方向與斷層發育走向近似相同，距離斷層越近巖體中存在的巖溶洞體的數量及規模相對越多，可見在安順組地層中巖溶洞體發育主要受控于斷層破碎帶的影響。

3 斷層對巖石地基力學指標的影響

為分析斷層對地基力學指標的影響程度，試驗選取了距離該場地約1.5公里處貴陽市老百貨大樓改造項目的工程巖土物理力學指標進行對比分析。兩項目場地地層均屬于三疊系下統安順組，美術館項目安順組白云巖與泥質白云巖是不整合接觸關系，老百貨大樓改造項目安順組白云巖與泥質白云巖是互層關系。巖石的力學參數如表1所示，表中Ⅰ表示美術館場地，Ⅱ表示老百貨大樓場地。

從表1中可以看出對于白云巖來說，兩場地巖石物理力學指標變化不大，近似相同。而泥質白云巖除了容重相近以外，由于斷層的影響其他物理力學指標參數特別是粘聚力及飽和單軸抗壓強度變化幅度很大，同時也反映出斷層對較軟巖泥質白云巖物理力學指標的影響程度大于較硬巖白云巖。

4 斷層對碳酸鹽巖地基穩定性的影響

地基的穩定性受地層巖性、地質構造、地下水等諸多因素的影響。對于均質的巖石地基而言，地基的失穩模式為地基的整體剪切破壞[2]。對于碳酸鹽巖地基的穩定性而言，該類巖石本身屬于沉積巖，其巖體中不僅存在巖層結構面，同時在受到地質構造的綜合作用下，巖體中常發育節理裂隙等次生結構面，地基的失穩模式為地基的沿軟弱結構面剪切滑移破壞。特別是在斷裂構造作用下，碳酸鹽巖其巖體結構受到更大的破壞，產生較多的節理裂隙，為具有溶蝕能力的水提供更通暢的流通通道。在水的不斷作用下，在斷裂構造破碎帶附近形成強烈的條帶狀溶洞，而溶洞的存在對地基的穩定性不利[3]，換言之斷裂構造的存在總體來說對碳酸鹽巖地基穩定性不利。

5 斷層地基的處理措施

斷層的存在對場地地基穩定性有不利影響，但并不是有斷層的存在就不適宜擬建筑物建筑。非全新活動斷裂可不采取避讓措施，當淺埋且破碎帶發育時可按不均勻地基處理[4]。國內許多重要工程如鐵路、公路、機場等的建筑場地都曾遇到過斷層，只需要采取一定的工程措施是可以對非活動斷層地基加以進行利用的，貴州美術館項目采用降低斷層附近柱位地基持力層承載力，并加強該區域建筑構造連接措施，自工程投入使用至今安然無恙。

總結已有工程實踐可以知道，對于基礎荷載較小的建筑物往往可以對斷裂破碎帶進行換填處理后利用；對于基礎荷載較大的建筑物可采用樁基礎置于穩定基巖上，基礎上部加強結構連接措施來提高整體建筑物抗震效果，即可對斷裂地層地基進行利用。

6 結論

①安順組碳酸鹽巖地層中，斷裂構造對巖溶的影響主要表現在巖溶發育方向與斷裂破碎帶走向相同。

②斷裂構造對安順組巖石地基的軟質巖石的影響程度大于硬質巖石。

③斷裂構造的存在使安順組碳酸鹽巖地基巖體結構更加復雜化，對地基穩定性有不利影響，采取一定的處理措施可以對非活動斷裂碳酸鹽巖地基加以利用。

參考文獻：

[1]唐輝明.工程地質學基礎[M].化學工業出版社，2008（1）：140-141.

[2]董建輝，陳春霞.昆明新機場航站區斷層通過區巖基穩定性研究[J].水文地質工程地質，2013，6（40）：74-77.

[3]劉之葵，梁金城，等.巖溶區含溶洞巖石地基穩定性分析[J].2003，25（6）：629-633.

[4]常士彪，張蘇民.工程地質手冊（第四版）[M].中國建筑工業出版社，2007（2）：604-605.