石窟工程場地穩定性及適宜性評價

袁達

（福建省邵武地質大隊，福建 邵武 354000）

1 工程概況

福建合掌巖萬佛石窟及東三大佛石窟建設項目地處福建省南平市順昌縣城西郊，項目屬新開發用地，擬建合掌巖石窟洞室上部不存在其它已建構筑物，僅擬建東三大佛石窟洞室上部存在小廟亭及在建龍泉院建。合掌巖萬佛石窟平面形態呈“回”字形，石窟占地約0.3 萬m2，石窟內外雕塑總面積超10000m2。該窟由前廳、大廳、后通道、念佛堂、閉關洞等相連而成，大小佛像超過萬尊，洞室長約43.0～235.0m，其中大廳長43m，寬35m，通高14.0m，最高處18.0m，正廳中央留有11.0m×8.0m 的擎天柱；擬建合掌巖石窟最小洞徑4.0m，最大洞徑43.0m；頂板覆蓋層最小厚度10.0m，最大厚度55.8m，洞室底部設計標高470.0～480.0m。擬建東三大佛石窟平面形態呈“E”字形，石窟設計為“一窟三佛”方案，主洞窟南北向長約260m，東西向寬約100m，洞室高32.0～92.0m，洞室廊道高10.0～15.0m，跨徑一般在10.0～32.0m，最大跨徑260.0m（三佛處）。石窟后壁雕鑿佛像，初步設計洞室佛像高在70.0～100.0m，設計洞室地面標高為288.0m；洞室廊道高分上、中、下3 個段，上段廊道高10.0m，設計洞室地面標高356.0m；中段廊道高12.0m，設計洞室地面標高325.0m，下段廊道高15.0～20.0m，設計洞室地面標高280.0～283.50m。

2 工程區域地質、水文概況以及地震效應評價

2.1 地質構造概況

根據區域地質資料，結合本次現場野外地質調查點、物探、鉆孔、孔內聲波測試及孔內攝像等地質資料，工程區場地內未見新構造活動跡象；但在正施工的萬佛石窟后洞室巖柱見斷層一條（F1），寬1.0～3.50m，可見延伸長約15.0m，F1斷層走向北東向35°，傾向305°，傾角59°，帶內巖體很破碎，高嶺土化很強烈，見滲水現象，附近伴生多組走向近一致的裂隙。同時本次勘察部分鉆孔揭露的巖體在不同深度存在節理裂隙密集帶，其延伸方向、產狀與萬佛石窟洞室F1 斷層走向近一致，推測發育的節理裂隙密集帶受斷層影響形成，推測擬建東三大佛北西側存在F2 壓扭性斷層，走向為北東25°～42°, 傾向295°～312°，傾角55°～68°；同時根據地表野外地質調查點，其裂隙產狀大部分與上述F1、F2 斷層產狀大致相同，受斷層影響明顯。

2.2 水文地質情況

第一，地表水。工程區位于山頂、鞍部及斜坡地帶，區內地表大部分為基巖裸露，地形坡度較陡，溝谷切割較大，溝谷縱坡降達25～45%，場地表層局部存在少量殘坡積礫質黏性土，植被較發育，主要為松樹及灌木。場地周邊無人工水庫、水塘分布，地表水主要為大氣降水形成，常時地表溝谷內無地表水流及泉點出露，僅降雨期間溝谷內才有少量地表流水匯集，順溝谷及沿巖體裂隙排泄于低洼處、巖體深部；該地表水也是補給場地地下水主要來源之一。本次采集地表水一組，采集水樣點位于東側坡腳1.2km 處溝谷水塘內。

第二，地下水。場地地下水類型主要為基巖風化裂隙水，主要賦存于強～中風化帶及節理裂隙密集帶內，地下水主要受大氣降水地表下滲補給，含水層具中～強透水性，勘察期間測得場地內地下水穩定水位埋深1.60～78.60m（高程294.06～533.03m），屬潛水；富水性較好，場地地下水位水量隨地形、季節性影響變化很明顯，場地水位年變化幅度3.0～5.0m。

2.3 場地地震效應評價

根據《建筑抗震設計規范》GB50011-2010(2016年版)附錄A、《中國地震動參數區劃圖》GB18306-2015 及福建省區劃一覽表，本場地位于建筑抗震設防烈度六度區，設計基本地震加速度值0.05g，設計地震分組第一組。場地內分布的巖土體類型簡單，不存在砂土液化和軟土震陷問題，但場地地形坡度較陡，且起伏變化大，局部斜坡邊緣為陡崖，山體采用洞室開挖，跨度較大、高度較大，場地屬建筑抗震不利地段。根據《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223-2008，擬建物屬重點設防類建筑，應按高于本地區抗震設防烈度要求確定其抗震措施和地震作用。

3 石窟工程場地穩定性及適宜性評價分析

3.1 石窟圍巖基本質量

本工程項目圍巖基本質量分級按照巖石堅硬程度（Rc）及巖體的完整性(Kv)，結合地下水、裂隙、圍巖應力狀態等對圍巖的影響，據《公路隧道設計規范》(JTJD70-2004)計算洞室圍巖體基本質量指標修正值[BQ]，結合洞室圍巖體基本質量定性特征和圍巖基本質量指標修正值[BQ]，其洞室圍巖物理力學指標標準值見下表1。

表1 洞室圍巖物理力學指標標準值表

3.2 石窟洞室工程地質評價

根據本次現場野外地質調查點、物探、鉆孔、孔內聲波測試及孔內等地質成果資料，擬建萬佛石窟及東三大佛石窟洞頂及洞身段圍巖以中～微風化花崗巖為主，上部巖體裂隙發育～較發育，巖體較破碎～較完整，下部巖體裂隙不發育，巖體完整，各風化層間存在節理裂隙密集帶，裂隙很發育，巖體破碎；其中風化花崗巖層圍巖基本質量指標修正值[BQ]=376.98，圍巖級別Ⅲ級，微風化花崗巖層圍巖基本質量指標修正值[BQ]=461.50，圍巖級別Ⅱ級，節理裂隙密集帶圍巖基本質量指標修正值[BQ]=90.91，圍巖級別Ⅴ級。

3.3 評價標準

第一，場地穩定性評價標準。之所以進行場地穩定性評價，就是要選定出和工程相匹配的區域以及場地，從而滿足工程建設需求的地基，進而保障工程在要求期限內的地基安全。按照動力地質作用的破壞影響程度以及環境工程地質條件可以將場地穩定性評價指標標準如表2所示。

表2 場地穩定性評價指標標準

第二，場地適宜性評價標準。按照場地工程建設適宜性分類標準，在充分考慮到場地穩定性、地形地貌、地基穩定性以及場地排水等多因素的基礎上進行適宜性評價。針對不同要素建立工程建設適宜性分區標準體系如表3所示。

表3 場地工程建設適宜性分區指標體系及標準

第三，評價內容及結果。擬建場地地貌屬中低山丘陵，工程區場地內未見新構造活動跡象，經調查無滑坡、崩塌、泥石流、溶洞、活動斷裂等不良地質作用及地質災害。工程區前廣場溝谷、后廣場溝谷及東側廊道導洞坡腳存在大量棄渣土（棄渣土量仍在增加），堆填棄渣土松散，穩定性差，易引發滑坡、崩塌等災害。

已開鑿在建萬佛石窟埋藏較淺，洞室頂部圍巖體較完整～完整，裂隙發育～較發育，圍巖自穩能力好，圍巖級別Ⅱ～Ⅲ級；僅局部（F1 斷層處）巖體很破碎，裂隙很發育，斷層帶內高嶺土化很強烈，見滲水現象，圍巖自穩能力差，圍巖級別Ⅴ級。洞室頂部易發生巖塊脫落，斷層影響范圍易引發滑塌、巖塊脫落、坍塌等不良地質現象。建議對溝谷棄渣場采取永久性的擋墻支護及建截排水等措施；對石窟洞口、洞室及斷層帶存在邊坡、圍巖不穩定地段采取噴錨、錨桿掛網、高壓注漿及鋼拱架等相應的永久性支護措施，確保施工安全及石窟洞室穩定。

擬建東三大佛石窟目前尚未開鑿施工，但場地東側已存在的人工邊坡高陡，表層巖土體松散、破碎，不穩定，極易發生滑塌、巖塊脫落等不良地質現象；本次施工鉆孔揭露的節理裂隙密集帶，其分布位置、埋藏深度及影響的范圍，推測該工程區內存在北東走向F2 斷層，場地北西側F1、F2 斷層對開鑿石窟洞室（擬建東方藥師佛）圍巖穩定性影響很大。該石窟開鑿的洞室高度、跨度均較大，其裂隙（帶）及斷層帶的巖體破碎，延伸較長，圍巖穩定性差，極易發生大的掉塊冒頂、滑塌、坍塌等不良地質現象；同時可能存在洞室涌水現象。建議對擬建東三大佛石窟東方藥師佛選址作適量調整，較大程度避開不利地段；施工避開雨季，對東側邊坡采取永久性支護措施；對后期開鑿石窟洞室內做好相應的噴錨、錨桿掛網、高壓注漿及鋼拱架等相應的永久性支護措施及截排水措施，做好地質雷達等超前預警措施。

綜上所述，本項目工程開鑿施工建設過程中及建成后易引發滑塌、巖塊脫落、坍塌地下涌水等不良地質現象，但可采取措施予以治理，在采取相應的選址調整方案及防治措施予以處理后，場地基本適宜作為擬建項目建設。