廣州從化鰲頭帽子嶺地區巖溶發育特征及地面穩定性分區研究

2019-07-04 18:00:32蘇麗薇

珠江水運 2019年11期

蘇麗薇

摘要：本文介紹了廣州從化鰲頭帽子嶺地區地質環境條件及巖溶發育特征，同時，根據區內巖溶發育強度、物探、覆蓋層厚等地質環境因素，對研究區進行地面穩定性分區，并提出針對性的防災減災建議。

關鍵詞：巖溶發育特征地面穩定性分區

中圖分類號：P642.25

1.前言

自上世紀90年代，廣州市從化區鰲頭鎮帽子嶺地區出現地面塌陷情況，其中以鰲頭鎮中心石灰石場周邊較集中分布。其中，中塘村地面塌陷始發于1991年4月，盛發于1998年，曾導致直接經濟損失約100多萬元，影響人數約215人，給當地居民的生產生活和生命財產安全帶來不利影響，而以往有關該地區的地面塌陷及巖溶發育特征的研究并不多。因此，對北至鰲頭變電站，南至帽山，東至火村，西至原棋桿第二水泥廠為界的帽子嶺地區開展了巖溶地災詳查，為區內地質災害防治及城鄉規劃、土地資源開發利用提供地質參考依據。

2.地質環境條件

研究區內地勢總體相對較低，四周小山丘環繞，中部谷地較平坦。微地貌形態有剝蝕殘丘及山間谷地兩種地貌單元。區內存在多個采石場閉坑后形成的水塘。

在地質構造上，研究區處于印支構造旋廻之旗桿～人和復式向斜的南翼近核部位置。地層巖性主要為石炭系下統大塘階石蹬子組（C1ds）灰巖、大理巖化灰巖和測水組（C1dc）砂巖、粉砂巖等。地下水為第四系松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖裂隙溶洞水三個基本類型。

3.巖溶發育特征

由于勘查區可溶巖出露較少，多呈隱伏型，其與周邊非可溶巖的接觸界面主要靠物探、鉆探以及野外地質調查推斷連結圈定。

3.1可溶巖特征

按出露條件，區內可溶巖分為覆蓋型、埋藏型和裸露型三種類型。覆蓋型、埋藏型可溶巖分布區內地表由第四系沉積層覆蓋，中部低洼地帶主要為粘性土、粉細砂等，殘丘臺地則多為粘性土。巖溶地面塌陷主要發生于覆蓋型可溶巖分布范圍內。

覆蓋型可溶巖主要分布于中部洼地，地面高程38.7～47.0 m，可溶巖埋深4.45～10.1 m，大部分屬于淺埋區（<10m），局部為中埋區（10～30 m）。埋藏型可溶巖主要分布于東、北和西部，主要埋藏于下石炭系測水組砂、頁巖層之下，與測水組地層整合接觸，南、北部局部與燕山三期花崗巖呈侵入接觸，埋藏深度一般比覆蓋型大，多屬中埋區～深埋區。裸露型可溶巖主要分布于研究區東部鰲頭中心石場，為人類工程開挖出露。

區內可溶巖以淺灰～灰黑色石灰巖為主，局部夾有角礫狀灰巖、白云質灰巖和大理巖，多呈中厚層狀，巖面起伏高差變化較大。巖溶發育，鉆孔見洞率為60%，單孔巖溶率2.89～13.54%，單個最大溶洞高度4.1m，無充填或半充填泥砂、灰巖碎塊，溶洞頂板厚度0.6～18.75m。串珠狀溶洞發育，最多達6層。從鉆探巖芯分析，淺表部溶蝕較發育，尤其是灰巖面溶溝、溶槽普遍發育。見圖1。

3.2巖溶發育的分帶性

區內巖溶在平面上可分為巖溶集中發育區和巖溶點狀發育區。

巖溶集中發育區主要分布于下石炭系測水組砂巖、頁巖與石蹬組灰巖整合接觸帶上灰巖淺埋埋藏區和灰巖與非可溶巖接觸帶，物探表現為電法正交點頻繁出現或低阻率異常規模大等特點，地面表現為多處出現塌陷。巖溶點狀發育區主要分布于勘查區中部洼地淺埋覆蓋區，物探表現為局部出現低阻率異常，異常段不連續。

3.3溶（土）洞分布特征

揭露深度內，區內溶洞主要發育于34 m標高以上的灰巖中，集中分布于標高10～22m段。平面分布上則主要集中于下石炭系測水組砂巖、頁巖與石蹬組灰巖整合接觸帶上灰巖淺埋埋藏區和灰巖與非可溶巖接觸帶附近；土洞則多發育于這些溶洞強發育帶的灰巖面附近，土洞頂板距灰巖面距離為0.37～2.70m，局部地段土洞直接發育于灰巖面上。

4.地面穩定性分區

研究區地面穩定性由其下伏巖溶發育程度、地下水活動強烈程度及覆蓋層土體的工程特性、厚度等控制。通過地面調查、工程鉆探、物探及巖溶特征發育研究，大致將研究區劃分為三個區，見圖2。

①巖溶強～中等發育地面不穩定較易塌陷區（Ⅰ）

本區可進一步細分為巖溶強發育地面不穩定易塌陷區和巖溶中等發育地面較不穩定較易塌陷區。巖溶強發育地面不穩定易塌陷區分布于中部物探探測異常帶和曾發生巖溶地面塌陷地質災害的中塘村月光埔和馮新塘村一帶，該區覆蓋層較薄，土洞極易發展到地表附近，隨時可出現地面塌陷。巖溶中等發育地面較不穩定較易塌陷區分布于勘查區中、西部一帶，灰巖淺埋埋藏區和灰巖與非可溶巖接觸帶。覆蓋層厚度一般7.0～15.0m，地下水位隨自然季節變動情況下，土洞向上擴展的速度一般較慢，到達地表附近需較長，但目前該區巖溶地下水活動較強烈，故仍存在塌陷的危險。

②巖溶中等-弱發育地面較穩定不易塌陷區（Ⅱ）

分布于勘查區東部下石炭系測水組砂巖、頁巖與石蹬組灰巖整合接觸帶，覆蓋層厚度一般大于10m，但屬巖溶較發育段，存在地面塌陷隱患。

③非可溶巖地面穩定區（Ⅲ）

分布于勘查區北部和南部一帶，覆蓋層厚度多數大于10m，屬巖溶弱發育區段，近期內一般不易形成地面塌陷。

5.防災減災建議

①嚴禁區內石場的開采；合理開發利用地下水資源，建議禁止在房前、屋后和建筑物密集的村莊內鉆井和抽取地下水；合理安排工礦企業選址，把工礦企業和生活區建設在巖溶相對不發育地段，避開塌陷區。

②對地面不穩定區應加強地面變形地段的房屋變形監測，開展地下水動態和地面變形監測；加強村民對巖溶塌陷地質災害自我保護教育。

③對被巖溶塌陷和地面變形嚴重破壞的民房等建筑應將其拆除，不宜繼續居住和使用；而已產生巖溶塌陷的地段不宜重新建筑。

6.結論

①通過地面調查、鉆探、物探等手段，基本查明了帽子嶺地區巖溶發育特征，并進行地面穩定性分區，提出針對性的防災減災建議，為區內地質災害防治及城鄉規劃、土地資源開發利用提供了地質參考依據。

②廣州從化鰲頭帽子嶺地區可溶巖出露較少，多呈隱伏型，巖溶塌陷地質災害主要發生于研究區中部洼地覆蓋型可溶巖分布范圍內。

③根據區內巖溶發育強度、物探視電阻率的高低、覆蓋層厚等地質環境因素，研究區可劃分為巖溶強～中等發育地面不穩定較易塌陷區、巖溶中等-弱發育地面較穩定不易塌陷區、非可溶巖地面穩定區等3個區。