[摘要]近年來(lái),巖溶塌陷頻發(fā),此文從對(duì)巖溶問(wèn)題的思考,進(jìn)而到對(duì)勘察中遇到巖溶的常見(jiàn)問(wèn)題的研究,并提出相應(yīng)對(duì)策。
[關(guān)鍵詞]巖溶塌陷 溶土洞 勘察
近年來(lái),新聞報(bào)道地面塌陷事故頻發(fā),馬路頻成“陷阱”,“走路死”事故頻頻發(fā)生,人們出行步步驚心。有地質(zhì)調(diào)查顯示,廣州某教師新村近10年路面下沉近半米,僅同德圍地區(qū)塌陷隱患區(qū)達(dá)十多處,而僅在增槎路和西槎路交接處就有6處塌陷。這些地面塌陷大部分是屬于巖溶塌陷,在我國(guó)巖溶塌陷分布廣泛,從南到北,從東到西都有發(fā)育。尤其廣東省巖溶塌陷無(wú)論在數(shù)量、規(guī)模都列于全國(guó)前列。
1導(dǎo)語(yǔ)
巖溶塌陷主要由巖溶地貌造成,在我國(guó),碳酸鹽類(lèi)巖石(如石灰石、白云巖、石膏和巖鹽等)分布很廣。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),總面積達(dá)200萬(wàn)平方公里,其中裸露的碳酸鹽類(lèi)巖石面積約130萬(wàn)平方公里,約占全國(guó)總面積的1/7;埋藏的碳酸鹽巖石面積約70萬(wàn)平方公里。碳酸鹽巖石在全國(guó)各省區(qū)均有分布,但以桂、黔和滇東部地區(qū)分布最廣。湘西、鄂西、川東、魯、晉等地,碳酸鹽巖石分布的面積也較廣。地下水對(duì)碳酸鹽巖長(zhǎng)期的侵蝕作用,形成了千姿百態(tài)的巖溶地貌。地面往往崎嶇不平,巖石嶙峋,奇峰林立;地表河流稀疏;地下則發(fā)育有地下河、溶洞等。我國(guó)廣西的桂林山水即為典型的巖溶景觀。
巖溶地貌造就了美麗的風(fēng)景,但同時(shí)也給人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)了潛在的危險(xiǎn),即巖溶塌陷。巖溶發(fā)育并且賦存有豐富巖溶地下水的隱伏碳酸巖地區(qū),均為巖溶塌陷易發(fā)區(qū)。
2重視巖溶危害
近年來(lái),隨著廣東省基本建設(shè)的快速發(fā)展,越來(lái)越多的建、構(gòu)筑物,如廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)、廣州水泥廠、廣東郵件處理中心、廣州―佛山地鐵和廣州市地鐵五號(hào)線等工程項(xiàng)目均建在或經(jīng)過(guò)巖溶地區(qū)。巖溶地區(qū)溶土洞作為一種典型的不良地質(zhì)現(xiàn)象,其在施工建設(shè)中的危害也越來(lái)越明顯地顯現(xiàn)出來(lái)。我們?cè)诮ㄔO(shè)項(xiàng)目中,尤其是處于建設(shè)項(xiàng)目前期階段的勘察工作,更要重視巖溶的危害,在建設(shè)前期盡早發(fā)現(xiàn)巖溶危害,并對(duì)其處理,越能減小其發(fā)生的概率。
3巖溶危害的分類(lèi)
巖溶危害主要表現(xiàn)為地下的溶洞和土洞。溶洞是指在可溶性巖層中,由地下水的溶蝕和侵蝕作用所形成的,近于水平方向擴(kuò)展的洞穴。土洞是指在可溶性巖層與上覆土層間,由地下水的潛蝕作用在可溶性巖層形成溶洞后繼續(xù)向上擴(kuò)展至上覆砂土層后形成一種特殊的地質(zhì)體。土洞與溶洞的關(guān)系非常密切,往往是在巖面上先有了溶洞,在地下水的潛蝕作用下,上覆土層底面不斷崩落致使土洞形成、擴(kuò)展,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致地表下沉、開(kāi)裂、塌陷。
4溶土洞的發(fā)育條件
溶土洞發(fā)育地區(qū)地層一般分布有:①所處區(qū)域雨量充沛,有足量的水,具有溶解能力,地表水能夠下滲;②所處區(qū)域分布有第四紀(jì)土層:人工回填土層和風(fēng)化殘積層,其中風(fēng)化殘積層由灰?guī)r等可溶性巖層風(fēng)化殘積而成;③下伏基巖為可溶性巖層,比如灰?guī)r、白云巖、石膏等;④可能有斷層、裂隙發(fā)育,溶溝溶槽等現(xiàn)象較嚴(yán)重。
5巖溶勘察的目的
巖溶場(chǎng)地勘察的目的在于查明對(duì)建筑場(chǎng)地和地基有影響的巖溶發(fā)育規(guī)律、埋藏現(xiàn)狀和各種巖溶形態(tài)的分布、形狀、大小、延伸方向,及其與建筑物在空間位置的相對(duì)關(guān)系等;巖溶巖層的完整性(如斷裂、節(jié)理切割),風(fēng)化程度及由溶濾作用所引起的巖石結(jié)構(gòu)的破壞、巖溶水的循環(huán)交替規(guī)律、各巖溶充填物的情況、巖土層的工程性質(zhì)等,并對(duì)建筑場(chǎng)地的適宜性和地基的穩(wěn)定性作出確切的評(píng)價(jià)。
6溶土洞的類(lèi)型
在勘察中,根據(jù)鉆孔中揭露出溶土洞的不同性質(zhì),主要有以下幾種類(lèi)型:
(1)按深度分,勘察中深度超過(guò)3米的為大溶洞,小于3米的為小溶洞;
(2)按單孔內(nèi)溶洞個(gè)數(shù)分,有單個(gè)溶洞和多層溶洞;
。3)按鉆孔取出的填充物狀態(tài)分,有全充填,半充填,和無(wú)充填;
。4)按鉆機(jī)在揭露到溶土洞時(shí)是否漏水分,有全漏水、半漏水和不漏水。
7巖溶勘察容易遇到的問(wèn)題
(1)卡埋鉆具或鉆桿扭斷。當(dāng)遇到溶土洞中有軟硬不均勻充填物(如碎石、跨塌的巖塊等)卡埋鉆具,使鉆具無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng),若強(qiáng)行鉆進(jìn),則容易埋鉆或扭斷鉆桿。
。2)鉆桿折斷或鉆桿絲扣滑脫。當(dāng)遇到較大含水帶并繼續(xù)鉆進(jìn)時(shí),由于鉆桿擺動(dòng)幅度太大,容易使鉆桿發(fā)生折斷或鉆桿絲扣滑脫,造成掉鉆等事故。
。3)鉆孔內(nèi)漏水。由于巖溶帶經(jīng)常是多層溶洞,各層大小溶洞相互連通,鉆探時(shí)極易出現(xiàn)鉆孔內(nèi)漏水現(xiàn)象,鉆孔漏水情況更為嚴(yán)重,因而鉆探液無(wú)法返出地面,造成鉆探液或鉆探用水不足,影響了鉆探進(jìn)度,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)“燒鉆”事故。
。4)鉆孔偏斜。由于巖溶帶溶洞側(cè)壁在水的腐蝕下,多為非垂直或非水平狀態(tài),當(dāng)巖層傾角較大,溶土洞發(fā)育并且填充物軟硬交錯(cuò)時(shí),用常規(guī)鉆進(jìn)工藝方法往往使鉆具沿填充物與巖石交界面滑動(dòng),或沿著較軟的巖石一側(cè)鉆進(jìn),造成鉆孔發(fā)生偏斜,影響鉆探質(zhì)量。
。5)巖芯采取率低。當(dāng)鉆探遇到多層溶土洞、軟硬不一的巖層時(shí),用常規(guī)取芯鉆進(jìn)工藝會(huì)影響巖芯采取率,過(guò)低的巖芯采取率嚴(yán)重影響地質(zhì)技術(shù)人員劃分地層,造成地層分層不準(zhǔn)確。
。6)溶土洞頂、底深度或標(biāo)高不準(zhǔn)確。由于溶土洞內(nèi)大小洞縱橫交錯(cuò),鉆探難度大,巖芯采取率低,往往對(duì)溶土洞頂、底深度或標(biāo)高把握不準(zhǔn)確,造成勘察質(zhì)量存在問(wèn)題,嚴(yán)重影響了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工。
8巖溶勘察問(wèn)題的處理
8.1編制勘察和鉆探施工方案
編制適合溶土洞施工的鉆探施工方案,確定合適的鉆探工藝;預(yù)測(cè)鉆探過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題并作出相應(yīng)的技術(shù)準(zhǔn)備、材料準(zhǔn)備、工具準(zhǔn)備及相應(yīng)的應(yīng)急應(yīng)變措施,最大程度地提高勘察工作質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,減少損失,在保證工程質(zhì)量的同時(shí),做到安全生產(chǎn)、文明施工。
[關(guān)鍵詞]巖溶塌陷 溶土洞 勘察
近年來(lái),新聞報(bào)道地面塌陷事故頻發(fā),馬路頻成“陷阱”,“走路死”事故頻頻發(fā)生,人們出行步步驚心。有地質(zhì)調(diào)查顯示,廣州某教師新村近10年路面下沉近半米,僅同德圍地區(qū)塌陷隱患區(qū)達(dá)十多處,而僅在增槎路和西槎路交接處就有6處塌陷。這些地面塌陷大部分是屬于巖溶塌陷,在我國(guó)巖溶塌陷分布廣泛,從南到北,從東到西都有發(fā)育。尤其廣東省巖溶塌陷無(wú)論在數(shù)量、規(guī)模都列于全國(guó)前列。
1導(dǎo)語(yǔ)
巖溶塌陷主要由巖溶地貌造成,在我國(guó),碳酸鹽類(lèi)巖石(如石灰石、白云巖、石膏和巖鹽等)分布很廣。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),總面積達(dá)200萬(wàn)平方公里,其中裸露的碳酸鹽類(lèi)巖石面積約130萬(wàn)平方公里,約占全國(guó)總面積的1/7;埋藏的碳酸鹽巖石面積約70萬(wàn)平方公里。碳酸鹽巖石在全國(guó)各省區(qū)均有分布,但以桂、黔和滇東部地區(qū)分布最廣。湘西、鄂西、川東、魯、晉等地,碳酸鹽巖石分布的面積也較廣。地下水對(duì)碳酸鹽巖長(zhǎng)期的侵蝕作用,形成了千姿百態(tài)的巖溶地貌。地面往往崎嶇不平,巖石嶙峋,奇峰林立;地表河流稀疏;地下則發(fā)育有地下河、溶洞等。我國(guó)廣西的桂林山水即為典型的巖溶景觀。
巖溶地貌造就了美麗的風(fēng)景,但同時(shí)也給人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)了潛在的危險(xiǎn),即巖溶塌陷。巖溶發(fā)育并且賦存有豐富巖溶地下水的隱伏碳酸巖地區(qū),均為巖溶塌陷易發(fā)區(qū)。
2重視巖溶危害
近年來(lái),隨著廣東省基本建設(shè)的快速發(fā)展,越來(lái)越多的建、構(gòu)筑物,如廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)、廣州水泥廠、廣東郵件處理中心、廣州―佛山地鐵和廣州市地鐵五號(hào)線等工程項(xiàng)目均建在或經(jīng)過(guò)巖溶地區(qū)。巖溶地區(qū)溶土洞作為一種典型的不良地質(zhì)現(xiàn)象,其在施工建設(shè)中的危害也越來(lái)越明顯地顯現(xiàn)出來(lái)。我們?cè)诮ㄔO(shè)項(xiàng)目中,尤其是處于建設(shè)項(xiàng)目前期階段的勘察工作,更要重視巖溶的危害,在建設(shè)前期盡早發(fā)現(xiàn)巖溶危害,并對(duì)其處理,越能減小其發(fā)生的概率。
3巖溶危害的分類(lèi)
巖溶危害主要表現(xiàn)為地下的溶洞和土洞。溶洞是指在可溶性巖層中,由地下水的溶蝕和侵蝕作用所形成的,近于水平方向擴(kuò)展的洞穴。土洞是指在可溶性巖層與上覆土層間,由地下水的潛蝕作用在可溶性巖層形成溶洞后繼續(xù)向上擴(kuò)展至上覆砂土層后形成一種特殊的地質(zhì)體。土洞與溶洞的關(guān)系非常密切,往往是在巖面上先有了溶洞,在地下水的潛蝕作用下,上覆土層底面不斷崩落致使土洞形成、擴(kuò)展,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致地表下沉、開(kāi)裂、塌陷。
4溶土洞的發(fā)育條件
溶土洞發(fā)育地區(qū)地層一般分布有:①所處區(qū)域雨量充沛,有足量的水,具有溶解能力,地表水能夠下滲;②所處區(qū)域分布有第四紀(jì)土層:人工回填土層和風(fēng)化殘積層,其中風(fēng)化殘積層由灰?guī)r等可溶性巖層風(fēng)化殘積而成;③下伏基巖為可溶性巖層,比如灰?guī)r、白云巖、石膏等;④可能有斷層、裂隙發(fā)育,溶溝溶槽等現(xiàn)象較嚴(yán)重。
5巖溶勘察的目的
巖溶場(chǎng)地勘察的目的在于查明對(duì)建筑場(chǎng)地和地基有影響的巖溶發(fā)育規(guī)律、埋藏現(xiàn)狀和各種巖溶形態(tài)的分布、形狀、大小、延伸方向,及其與建筑物在空間位置的相對(duì)關(guān)系等;巖溶巖層的完整性(如斷裂、節(jié)理切割),風(fēng)化程度及由溶濾作用所引起的巖石結(jié)構(gòu)的破壞、巖溶水的循環(huán)交替規(guī)律、各巖溶充填物的情況、巖土層的工程性質(zhì)等,并對(duì)建筑場(chǎng)地的適宜性和地基的穩(wěn)定性作出確切的評(píng)價(jià)。
6溶土洞的類(lèi)型
在勘察中,根據(jù)鉆孔中揭露出溶土洞的不同性質(zhì),主要有以下幾種類(lèi)型:
(1)按深度分,勘察中深度超過(guò)3米的為大溶洞,小于3米的為小溶洞;
(2)按單孔內(nèi)溶洞個(gè)數(shù)分,有單個(gè)溶洞和多層溶洞;
。3)按鉆孔取出的填充物狀態(tài)分,有全充填,半充填,和無(wú)充填;
。4)按鉆機(jī)在揭露到溶土洞時(shí)是否漏水分,有全漏水、半漏水和不漏水。
7巖溶勘察容易遇到的問(wèn)題
(1)卡埋鉆具或鉆桿扭斷。當(dāng)遇到溶土洞中有軟硬不均勻充填物(如碎石、跨塌的巖塊等)卡埋鉆具,使鉆具無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng),若強(qiáng)行鉆進(jìn),則容易埋鉆或扭斷鉆桿。
。2)鉆桿折斷或鉆桿絲扣滑脫。當(dāng)遇到較大含水帶并繼續(xù)鉆進(jìn)時(shí),由于鉆桿擺動(dòng)幅度太大,容易使鉆桿發(fā)生折斷或鉆桿絲扣滑脫,造成掉鉆等事故。
。3)鉆孔內(nèi)漏水。由于巖溶帶經(jīng)常是多層溶洞,各層大小溶洞相互連通,鉆探時(shí)極易出現(xiàn)鉆孔內(nèi)漏水現(xiàn)象,鉆孔漏水情況更為嚴(yán)重,因而鉆探液無(wú)法返出地面,造成鉆探液或鉆探用水不足,影響了鉆探進(jìn)度,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)“燒鉆”事故。
。4)鉆孔偏斜。由于巖溶帶溶洞側(cè)壁在水的腐蝕下,多為非垂直或非水平狀態(tài),當(dāng)巖層傾角較大,溶土洞發(fā)育并且填充物軟硬交錯(cuò)時(shí),用常規(guī)鉆進(jìn)工藝方法往往使鉆具沿填充物與巖石交界面滑動(dòng),或沿著較軟的巖石一側(cè)鉆進(jìn),造成鉆孔發(fā)生偏斜,影響鉆探質(zhì)量。
。5)巖芯采取率低。當(dāng)鉆探遇到多層溶土洞、軟硬不一的巖層時(shí),用常規(guī)取芯鉆進(jìn)工藝會(huì)影響巖芯采取率,過(guò)低的巖芯采取率嚴(yán)重影響地質(zhì)技術(shù)人員劃分地層,造成地層分層不準(zhǔn)確。
。6)溶土洞頂、底深度或標(biāo)高不準(zhǔn)確。由于溶土洞內(nèi)大小洞縱橫交錯(cuò),鉆探難度大,巖芯采取率低,往往對(duì)溶土洞頂、底深度或標(biāo)高把握不準(zhǔn)確,造成勘察質(zhì)量存在問(wèn)題,嚴(yán)重影響了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工。
8巖溶勘察問(wèn)題的處理
8.1編制勘察和鉆探施工方案
編制適合溶土洞施工的鉆探施工方案,確定合適的鉆探工藝;預(yù)測(cè)鉆探過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題并作出相應(yīng)的技術(shù)準(zhǔn)備、材料準(zhǔn)備、工具準(zhǔn)備及相應(yīng)的應(yīng)急應(yīng)變措施,最大程度地提高勘察工作質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,減少損失,在保證工程質(zhì)量的同時(shí),做到安全生產(chǎn)、文明施工。