岩溶地区的地质勘察(岩溶的工程地质研究)

1. 岩溶形态

岩溶,又称喀斯特,是指可溶性岩层,如碳酸盐类岩层(石灰岩、白云岩)、硫酸盐类岩层(石膏)和卤素盐类岩层(盐岩)等受水的化学和物理作用产生的沟槽、裂隙和空洞,以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等特殊的地貌形态和水文地质作用的总称。岩溶是不断流动着的地表水、地下水与可溶岩相互作用的产物。可溶岩被水溶蚀、迁移、沉积的全过程称“岩溶作用”过程。而由岩溶作用过程所产生的一切地质现象称“岩溶现象”。“岩溶”这一术语是概括性的,是岩溶作用和岩溶现象的总称。

岩溶地区的地质勘察(岩溶的工程地质研究)(1)

喀斯特地貌剖面

2.岩溶与工程的关系 

由于岩溶作用的结果,使可溶性岩体的结构发生变化,岩石的强度大为降低,岩石的透水性明显增大,并富含地下水,因此岩溶对工程建筑兴建及使用往往造成不利的条件。对水工建筑的坝基稳定及坝库渗漏带来严重威胁。

在岩溶地区修建铁路,也会给铁路带来许多危害。溶洞顶板的突然塌陷或掉块引起建筑物的破坏或影响施工的进展,严重者迫使铁路局部改线。施工中,洞穴充填岩溶水的突然涌水也威胁着施工安全或建筑物的稳定。可见,岩溶与工程建设事业关系非常密切,对建筑物的稳定性、正常使用、施工方法及修建工期和造价等都有很大影响。

3.岩溶发育的基本条件

(1)具有可溶性岩层;

(2)具有溶解能力(含CO2)和足够流量的水;

(3)地表水有下渗、地下水有流动的途径。

其他:气候、地形、植被和覆盖层等。

4. 岩溶发育规律

(1)岩溶发育随深度的变化性

岩溶化程度随着深度的增加而逐渐减弱。

(2)岩溶发育的不均一性

所谓不均一性,是指岩溶发育的速度、程度及其空间分布的不一致性。岩溶的发育受到岩性、地质构造和岩溶水循环交替的控制。

(3)岩溶发育的阶段性与多代性

岩溶的发育是一个缓慢的地质过程,和其他自然现象一样,必有其发生、发展和消亡过程。在岩溶发育条件长期稳定的条件下,它要经过幼年、青年、中年期到老年期,完成一个岩溶的发育旋回。每个阶段都有相应的岩溶形态类型。实际上,岩溶的发育大多是多旋回的,且有些旋回在时间上有重叠。

(4)溶洞的成层性

溶洞成层的原因在于作为岩溶水排泄基准面的河流,因地壳构造运动在上升—稳定—再上升的交替变化过程中,河流地质作用相应地产生下蚀—旁蚀—再下蚀的交替变化,由此岩溶水的运动产生垂直—水平—再垂直的变化,溶洞也就具有垂直的管道和水平的溶洞交互出现,从而形成相互叠置的成层溶洞。

岩溶地区的地质勘察(岩溶的工程地质研究)(2)

5.地基稳定性评价和地基处理措施

(1)地基稳定性评价

岩溶对地基稳定性的影响包括以下几个方面。

①在地基主要受力层范围内,如有溶洞、暗河等,在附加荷载或振动作用下,溶洞顶板有可能坍塌,使地基突然下沉。

②溶洞、溶槽、石芽、漏斗等岩溶形态造成基岩面起伏较大,或者有软土分布,使地基不均匀下沉。

③基础埋置在基岩上,其附近有溶沟、竖向岩溶裂隙、落水洞等,有可能使基础下岩层沿倾向上述临空面的软弱结构面产生滑动。

④基岩和上覆土层内,由于岩溶地区较复杂的水文地质条件,易产生新的工程地质问题,造成地基恶化。

(2)地基处理措施

岩溶地基处理措施有:挖填、跨盖、灌注和排导等。

①挖填:即挖除岩溶形态中的软弱充填物,回填碎石、灰土或素混凝土等;以增强地基的强度和完整性;或在压缩性地基上凿去局部突出的基岩,铺盖可压缩的垫层(褥垫),以调整地基的变形量。

②跨盖:基础下有溶洞、溶槽、漏斗、小型溶洞等,可采用钢筋混凝土梁板跨越,或用刚性大的平板基础覆盖,但支承点必须放在较完整的岩石上。也可用调整柱距的方法处理。

③灌注:基础下的溶洞埋藏较深时,可通过钻孔向洞内灌注水泥砂浆、混凝土或沥青等,以堵填溶洞。

④排导:对建筑物地基内或附近的地下水宜采用排水隧洞、排水管道等进行流排,以防止水流通道堵塞,造成场地和地基季节性淹没。

岩溶地区的地质勘察(岩溶的工程地质研究)(3)

岩溶地基稳定性评价及处理

岩溶地区的地质勘察(岩溶的工程地质研究)(4)

岩溶地基稳定性评价及处理(2)

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