肇慶市某區(qū)域巖溶發(fā)育危險性評價

［摘要］通過收集擬建工程建設(shè)用地周邊已有的區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和氣象水文等資料，對勘查區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件進(jìn)行初步評價；通過收集場地的鉆探資料，分析巖溶發(fā)育的平面空間分布特征，結(jié)合工程建設(shè)和其他自然激發(fā)因素的影響，分析巖溶土洞溶洞的發(fā)育可能引起或加劇的地質(zhì)災(zāi)害的范圍、危害程度和危險性；根據(jù)勘查區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況，結(jié)合工程建設(shè)特點(diǎn)，提出地質(zhì)災(zāi)害防治的措施及建議。

［關(guān)鍵詞］危險性評價；巖溶發(fā)育；土洞；溶洞；空間分布特征；工程建設(shè)；措施建議

巖溶塌陷的日益頻繁，成為巖溶區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。受巖溶發(fā)育的不均勻性和巖溶水作用的周期性影響，巖溶土洞（塌陷）的發(fā)育在空間上具有隱蔽性、發(fā)育過程具有時間性、塌陷的發(fā)生又具有突發(fā)性特點(diǎn)，巖溶塌陷的發(fā)生對工程建設(shè)的安全造成威脅，因此對勘查區(qū)的巖溶危險性評價及相應(yīng)的防治措施顯得尤為關(guān)鍵和重要。

1 勘查區(qū)區(qū)域概況

廣東省肇慶市某勘查項(xiàng)目占地總面積為259333.33 m2，擬新建建筑物包括多棟高層住宅樓及多棟多層建筑、附屬配套規(guī)劃路、酒店及其他設(shè)施，地下室挖深約4.8～8.0 m 。

1.1 地形地貌

勘查區(qū)區(qū)域原始地貌為低山地貌，自然坡度為15～30°，坡度較緩，植被茂密，建設(shè)區(qū)位于坡腳，相對高差255 m，原始地貌為低山地貌，地形起伏較大，整體北東高南西低，目前區(qū)內(nèi)人類工程活動對原始地貌改變較大。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

勘查區(qū)構(gòu)造部位位于高要大斷裂以東、三水大斷裂以西的構(gòu)造區(qū)，處于云浮隆起區(qū)與三水拗陷區(qū)過渡帶。高要大斷裂位于勘查區(qū)西側(cè)，距離勘查區(qū)最短距離約6 km，對勘查區(qū)的影響較小。三水構(gòu)造盆地與新橋凹陷褶斷束以該斷裂為界，即北段沿北江，中段和南段沿西江延伸。全部斷裂被第四系所覆蓋。距離勘查區(qū)最短距離約15 km，對勘查區(qū)的影響較小。據(jù)勘察資料及現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，勘查區(qū)內(nèi)未見地質(zhì)構(gòu)造通過。

區(qū)內(nèi)東北面人工開挖幾處邊坡揭露的灰?guī)r露頭產(chǎn)狀顯示，區(qū)內(nèi)裂隙節(jié)理較為發(fā)育，其中以發(fā)育北東向和北西向的構(gòu)造裂隙及節(jié)理為主。

1.2.1 北西西向節(jié)理裂隙

北西西裂隙產(chǎn)狀主要為225～255°∠50～75°，該組裂隙較為發(fā)育，據(jù)觀察沿裂隙面為粘土質(zhì)及小量鐵質(zhì)充填，裂隙寬一般為5～20 mm，裂隙面較平直光滑，延伸長一般大于10 m，裂隙切割了地層。

1.2.2 北西向節(jié)理裂隙裂

隙產(chǎn)狀主要為30～35°∠75～85°，該組裂隙較為發(fā)育，據(jù)觀察沿裂隙面為粘土質(zhì)及小量鐵質(zhì)充填，裂隙寬一般為3～10 mm，裂隙面一般較平直光滑，延伸長一般為3～5 m，裂隙斜切了地層。

1.3 地層巖性

勘查區(qū)內(nèi)分布的地層主要有石炭系下統(tǒng)大塘階石磴子組（C1ds）、石炭系大塘階測水組（C1dc）和第四系（Q），從老到新敘述如下：

1.3.1 石炭系可溶巖

區(qū)內(nèi)分布的可溶巖為石炭系下統(tǒng)大塘階石磴子組（C1ds）及石炭系下統(tǒng)大塘階測水組（C1dc），區(qū)內(nèi)見出露，隱伏于第四系下部，石炭系下統(tǒng)大塘階石磴子組（C1ds）分布于全區(qū)，巖性主要為淺灰色、灰黑色微粒灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r組成。場地鉆孔揭露厚度為0.30～49.60 m，平均厚度21.7 m。據(jù)勘查區(qū)東面人工開挖邊坡揭露的灰?guī)r露頭產(chǎn)狀顯示，地層總體走向南北方向，傾向190°，傾角34°～36°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定。石炭系下統(tǒng)大塘階測水組（C1dc）局部覆蓋在大塘階石磴子組（C1ds）上部，分布于全區(qū)，巖性主要為灰紫紅褐色砂巖組成。場地鉆孔揭露厚度為0.60～48.80 m，平均厚度21.2 m。

1.3.2 第四系（Q）

（1）第四系沖積土層（Qal）

該層廣泛分布于勘查區(qū)，巖性由淤泥、粉質(zhì)粘土、塊石等組成，黃、灰黃、灰白等色，相當(dāng)于河漫灘第一階地沖積。

（2）第四系坡積土層（Qdl）

本層在場地內(nèi)廣泛分布巖性為坡積粉質(zhì)粘土，呈灰黃色，稍濕，軟塑―可塑，粘性一般。

（3）第四系殘積層（Qel）

本層在場地內(nèi)廣泛分布，巖性為粉質(zhì)粘土，為砂巖風(fēng)化殘積而成。呈灰黃色，稍濕，硬塑，粘性一般。

1.4 水文地質(zhì)條件

勘查區(qū)位于斜坡坡腳，地勢低洼，是地表水、地下水的徑流排泄區(qū)。場地地下水類型主要有松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水、碎屑巖類裂隙水。

1.4.1 松散巖類孔隙水

第四系沖洪積層塊石層，透水性良好，含孔隙水，以淺水為主，局部因粘性土覆蓋作用而為承壓水，主要接受降雨及地表水的滲入補(bǔ)給。根據(jù)勘察期間水位測量，穩(wěn)定水位埋深4.30～25.90 m，地下水位變化幅度較大，豐水期與枯水期水位相差約5～8 m。

1.4.2 碳酸鹽巖類裂隙溶洞水

主要賦存于碳酸巖巖類的強(qiáng)、中風(fēng)化帶中，其賦存條件直接與巖石風(fēng)化程度、風(fēng)化深度、裂隙發(fā)育程度、巖石的破碎程度等有關(guān)，其富水性較好。依據(jù)1∶20萬高要幅區(qū)域水文地質(zhì)資料，地下水埋深3.5～7.6 m，泉流量一般為0.01～0.5 L/s，勘查區(qū)內(nèi)含水巖組水量貧乏—中等。

1.4.3 碎屑巖類裂隙水

主要賦存在砂巖基巖裂隙中，在勘查區(qū)內(nèi)分布較廣，主要含水巖性為砂巖。該類地下水的透水性和富水性主要受風(fēng)化程度、構(gòu)造條件等因素的影響，富水性不均勻，具有明顯的區(qū)段性，在構(gòu)造發(fā)育帶地下水含量較其他地段明顯增加。丘陵斜坡中偶見露頭。主要巖性為砂巖。巖層裂隙較發(fā)育，裂隙連通性較好，富水性中等。

含水層主要是石炭系石磴子組碳酸鹽巖和測水組砂巖，以覆蓋型巖溶水為主。主要接受地表水的滲入補(bǔ)給及相鄰含水層的側(cè)向補(bǔ)給。由于巖溶發(fā)育具有不均勻性，導(dǎo)致地下水分布不均。

第四系孔隙潛水和巖溶裂隙水水力聯(lián)系密切，第四系孔隙潛水主要賦存在第四系塊石土層中，其補(bǔ)給主要來源于大氣降水和地表水徑流補(bǔ)給。基巖裂隙水、巖溶裂隙水由于埋藏深度大，具承壓水特征，其補(bǔ)給主要來自第四系越流補(bǔ)給。勘查區(qū)巖溶水分為覆蓋型巖溶水和埋藏型巖溶水，覆蓋型巖溶水通過大氣降水及地表江河、湖等側(cè)向滲流土壤層或松散覆蓋層，再通過孔隙流補(bǔ)給，埋藏型巖溶水通過基巖裂隙遲緩滲流補(bǔ)給。

地下水的徑流排泄與地形地貌、地層巖性密切相關(guān)，勘查區(qū)地貌單元為丘陵，丘陵區(qū)地形坡度相對較陡，水力坡度較大，地下水以垂直滲透為主，徑流途徑較短，徑流速度較快。基巖裂隙水、巖溶裂隙水獲得第四系越流補(bǔ)給后，順坡潛流至谷地邊緣，少部分形成泉水排泄，大部分繼續(xù)徑流至低洼谷地內(nèi)富集成承壓水。低洼谷地地下水流向與地形傾斜方向基本一致，水流速度較慢，地下水排泄主要以滲流的形式排入低洼地帶中，部分于土面蒸發(fā)及植物的葉面蒸騰。總體由北流向南，向南面低洼處排泄。

1.5 巖溶發(fā)育概況

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，石磴子組灰?guī)r的巖溶勘查區(qū)內(nèi)見出露，隱伏于第四系下部，巖性主要為灰?guī)r和炭質(zhì)灰?guī)r，場地鉆孔揭露厚度為0.10～14.10 m，平均厚度7.70 m。據(jù)勘查區(qū)北面一處人工開挖邊坡揭露的灰?guī)r露頭產(chǎn)狀顯示，地層總體走向南北方向，傾角34°～36o。石磴子組灰?guī)r傾向南東190°，傾角33°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定。

區(qū)域巖溶形態(tài)表現(xiàn)為：一是溶洞；二是溶溝、溶槽、漏斗和石芽比較發(fā)育，巖面起伏變化較大；三是土洞。勘查區(qū)地表無巖溶塌陷、漏斗，巖溶形態(tài)主要為溶洞和土洞。

場地共施工486 個鉆孔，有38 個鉆孔見溶洞（土洞），其中1 個鉆孔有揭露土洞，洞高13.90 m，洞頂埋深40.2 m，全填充有流塑―軟塑狀粉質(zhì)黏土；37 個鉆孔有揭露溶洞，溶洞洞高0.4～11.0 m，洞頂埋深5.1～47.9 m。巖溶類型主要為淺覆蓋型，溶洞多呈串珠狀，溶洞大部分都為半充填―全充填，充填物主要為粉質(zhì)黏土、薄層巖等。鉆進(jìn)過程中普遍出現(xiàn)全漏水、漏漿現(xiàn)象，目前的鉆探資料還不能完全反映場地的巖溶發(fā)育情況，場地內(nèi)巖溶實(shí)際發(fā)育情況可能會更強(qiáng)烈。巖溶發(fā)育程度為中等發(fā)育，溶（土）洞會嚴(yán)重影響地基的穩(wěn)定性，并可能引起場地巖溶地面塌陷，巖溶地面塌陷其治理難度大，費(fèi)用高，造成的經(jīng)濟(jì)損失也大，對擬建項(xiàng)目潛在的危害性大、危險性大。

2 勘查區(qū)巖溶塌陷危險性評價

2.1 巖溶發(fā)育控制因素

巖溶是水對可溶巖的化學(xué)溶解作用和機(jī)械破壞作用以及由于這些作用所引起的各種現(xiàn)象和形態(tài)的總稱。巖溶的發(fā)生須具備三個條件：可溶巖、具有溶蝕性的水和水的流動通道。因此，調(diào)查區(qū)的巖溶發(fā)育主要受巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水活動控制。

（1）隱伏的石炭系下統(tǒng)大塘階石磴子組（C1ds）及石炭系下統(tǒng)大塘階測水組（C1dc）石灰?guī)r，頂板附近淺部巖溶發(fā)育，為上覆第四系松散層的側(cè)向潛蝕、垂向潛蝕流失提供了運(yùn)移通道和儲存空間，是巖溶塌陷形成的基本條件。

（2）在巖溶地下水埋藏較淺、循環(huán)交替強(qiáng)烈的地段，巖溶地下水動力條件易于改變，地下水活動變化強(qiáng)烈，有利于塌陷的形成。勘查區(qū)屬丘陵地貌，局部地形起伏較大，地表水、地下水徑流強(qiáng)烈，地下水水位變幅較大，與潛水或地表水體聯(lián)系密切、交替強(qiáng)烈地段，巖溶相對發(fā)育。

（3）褶皺構(gòu)造中的向斜或背斜核部或轉(zhuǎn)折端巖石一般破碎，有利于大氣降水和地表水的滲入和徑流，形成強(qiáng)徑流帶，有利于巖溶發(fā)育，區(qū)內(nèi)裂隙節(jié)理較為發(fā)育，其中以發(fā)育北東向和北西向的構(gòu)造裂隙及節(jié)理為主，巖溶發(fā)育相對具有方向性。

2.2 巖溶發(fā)育對工程影響

本區(qū)的地下水位主要受降雨和洪水的控制。地下水位變化幅度較大，豐水期與枯水期水位相差約5～8 m。區(qū)內(nèi)巖溶主要為淺覆蓋型巖溶及淺埋藏型巖溶，地下水活動的交替變化相對較大，溶洞頂板埋深較淺，上覆松散第四系土層或薄層砂巖，有發(fā)生地面塌陷的可能。目前由于區(qū)內(nèi)進(jìn)行的大量工程建設(shè)，特別是對于高層建筑，基礎(chǔ)埋置深，上部荷載大，產(chǎn)生隱伏巖溶塌陷的可能性更大；建筑物使用后，改變了地下水的條件，產(chǎn)生了新的土洞和地表塌陷。

2.3 巖溶地面塌陷的防治措施

對地基穩(wěn)定性有影響的巖溶洞隙，應(yīng)根據(jù)其位置、大小、埋深、圍巖穩(wěn)定性及水文地質(zhì)條件綜合分析，因地制宜。

（1）工程建設(shè)前，應(yīng)采取綜合地質(zhì)物探和鉆探相結(jié)合的方法，查明擬建場地巖溶分布情況，發(fā)育特征、規(guī)模、形態(tài)等，對基礎(chǔ)影響深度內(nèi)的溶洞，采用以砂礫、碎石、混凝土等充填或壓漿等有效的工程措施進(jìn)行地基處理。

（2）場地平整階段對場區(qū)采取強(qiáng)夯，消除淺部溶洞對地基穩(wěn)定性帶來的不良作用。

（3）在場地周邊設(shè)置截排水溝，場地內(nèi)設(shè)置防滲層，防止地表水垂直徑流入滲，減緩溶洞內(nèi)充填物的排出速度及溶洞自身的發(fā)育速率。

（4）嚴(yán)禁在場地內(nèi)及周邊抽排地下水，避免人為產(chǎn)生危害性振動以及影響地基穩(wěn)定性的各種活動，避免因頻繁大量地抽取地下水引發(fā)地面塌陷。

（5）項(xiàng)目建成后，在主要建筑物附近布置地表監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測地表的水平及垂直位移；監(jiān)測發(fā)現(xiàn)異常時，應(yīng)及時上報有關(guān)部門并分析產(chǎn)生異常的原因，若是巖溶地面塌陷引起的則應(yīng)及時采用措施如灌注水泥漿進(jìn)行加固。

3 結(jié)語

綜上所述，本勘查區(qū)工程建設(shè)引發(fā)和遭受地質(zhì)災(zāi)害主要為巖溶地面塌陷，主要危害區(qū)內(nèi)建筑物的安全，其次是工程建設(shè)引發(fā)的崩塌、滑坡等問題。

結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，初步得出地下水動力條件、機(jī)械振動、巖溶發(fā)育是對巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害形成與發(fā)育貢獻(xiàn)最大的要素，針對本項(xiàng)目巖溶塌陷的發(fā)育特征，采取相應(yīng)的防治措施，為巖溶發(fā)育區(qū)的工程建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)提供技術(shù)支撐，保障經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

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