论文部分内容阅读
摘要：岩溶是工程活动中的常见的地质问题，就其危害而言，不但要评价其现状，更要着眼于工程有效使用期限内对工程的影响。因此必须对岩溶深入了解、认识。
关键词：岩溶、治理、稳定性分析
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
岩石和水是岩溶发育的基本条件，水（地表水、地下水）对可溶性岩石（碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤素岩等）的化学作用（溶蚀、沉淀）和机械作用（流水侵蚀和沉积、重力崩塌和堆积）以及地质作用所形成的地表和地下形态的总称为岩溶地貌（又称喀斯特地貌）。
在岩溶地貌中又以碳酸盐类岩石（石灰岩、白云岩及其间的过渡岩石）为主，其分布面积广（占我国领土的13%，以湘西、鄂西、贵州、广西、滇东分布较集中）、发育典型，与工程建设关系密切。岩溶地区发育的溶洞、地下河、岩溶漏斗、岩溶坍陷等是对工程安全有影响或潜在影响的一类地质灾害。因此工程建设前对拟建工程场地或其附近存在对工程安全有影响的岩溶时，应进行地基基础持力层岩溶勘察，并针对岩溶情况具有针对性的作出技术先进、经济合理，确保工程安全的处理措施。
要做到技术先进、经济合理，确保工程安全的治理岩溶方案，应对岩溶发育的条件、规律进行理解，并结合拟建工程场地或其附近已有的岩溶形态及类型选用有效的工程地质勘探方法对岩溶进行勘察及治理：
一、岩溶发育的基本条件
1、具有可溶性岩层，即以碳酸盐类岩石为主的石灰岩、白云岩及一系列过渡型岩石；
2、具有有溶解能力（含CO2）和足够流量的水；
3、具有地下水运动，即地表水下渗、地下水流动的途径。
二、岩溶发育的规律
1、岩石的成分、成层条件和组织结构等直接影响岩溶的发育程度和速度。一般情况下，岩溶发育强烈程度：灰岩大于白云岩，质纯层厚的岩层大于含泥质或其它杂质的岩层，晶粒粗的岩层大于晶粒细的岩层。
2、地下水的运动形式及岩层的产状、地质构造等对岩溶形态、规模的影响较大。当岩层平缓时，地下水运动以水下运动为主，岩溶形态也主要以水平溶洞为主，岩溶发育较弱，反之较强；断裂构造、断层、节理裂隙及可溶岩与非可溶岩接触带为地下水活动提供了极为有利的条件，因此岩溶也较发育。
3、在地形陡峻、岩石裸露的斜坡上，岩溶多呈溶沟、溶槽、石芽等地表形态，地形平缓地带岩溶多以漏斗、坚井、落水洞、塌陷洼地、溶洞等形态为主。
三、在对岩溶发育的条件、规律的基础上，结合工程性持、拟建场地所处的地理环境，收集场区已有建筑相关的岩溶发育资料，采用工程地质测绘和调查、地球物理勘探和勘探取样等多种手段进行综合勘察。
四、岩溶的处理应根据基形态、大小及埋深结合工程特性，采用清爆换填、浅层楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越等方法处理。
例如我单位所承接的“贵州省××大桥”工程地质勘察项目即为典型的岩溶勘察案例：
1、工程概况
拟建××大桥上部结构为现浇钢筋混凝土箱型拱，主拱圈线型为等截面悬链梁；两岸桥台下部结构均为重力式U型桥台，拱座基础为明挖扩大基础，桥梁走向205°。
桥位横跨偏岩河（属长江流域乌江水系）, 河常年流水，水量丰富，两岸地形较陡，局部基岩裸露，基岩为可溶岩分布区,属构造中低山侵蚀、溶蚀深切河谷地貌，岩溶发育，桥轴线断面呈不对称U字形，坡面较陡。气候类型为河谷亚热带湿润气候，热量充足、雨水丰沛、年均降水量1025㎜。
2、工程地质条件
2.1地层、岩性：桥位区覆盖层为第四系残坡积层（Qel+dl）粘土、块石土、人工堆积层（Qme）填筑土。下伏基岩为三叠系下统茅草铺组（T1m）白云质灰岩，灰、深灰色，厚至巨厚层状，节理裂隙较发育，属较硬岩。岩体较完整。
2.2地质构造：桥位区域地质构造位于金沙～官田向斜南东翼。地层为三叠系质纯厚层的白云质灰岩，岩溶发育，岩层呈单斜产出，岩层产状315°∠20°。
2.3 水文地质条件： 地表水偏岩河河流水，地下水主要为岩溶裂隙水及覆盖层孔隙水，水质类型为[C]CaI型即碳酸盐钙质水，根据JTG C20-2011标准，对混凝土结构物有硫酸型、酸型、碳酸型和微矿化水型等级属微腐蚀性。
2.4不良地质现象
桥位区岩溶极为发育。岩溶形态主要表现为溶洞，溶洞具有发育规模较大，空间变化差异大的特点，经工程地质调绘，在桥梁基坑及可能存在有影响桥梁稳定的地段先布置工程物探线（物探设备：美国劳雷公司SIR-20地质雷达、100MH z加强型天线；基础范围测线布置：平行拱座轴线左右各3条，垂直拱座轴线4条），再在物探异常部位布置勘探孔进行验证溶洞情况，所揭露溶洞如下：
溶洞1：位于0#桥台左前角，该溶洞整体呈东西走向，溶洞发育于持力层，无冲填，溶洞顶板厚1.6m，溶洞长4.0m、宽2.5、高1.8m，容积约为18.0m3；
溶洞2：埋藏于1#拱座基础正下方，该溶洞整体呈北东～南西走向，溶洞发育于持力层范围内，溶洞顶板厚9.5m，溶洞长12.5m、寬2.5m、高2.0m，容积约为70.0m3；
溶洞3：该溶洞为出露于2#拱座右铡，距拱座净边距离为2.5m，溶洞长10.5m，宽6.0m、高10m，容积约为600m3，无充填，洞内点滴状出水；
3、岩溶地基稳定性分析
溶洞1、溶洞2位于桥梁基础范围以内，且无充填，可按洞体顶板坍塌自行堵塞估算法进行分析（即溶洞顶板坍塌后，塌落体体积增大，当塌落至一定高度时，溶洞空间可自行填满，无需考虑对地基的影响）：
H=H0/（k-1）
H—所需塌落高度（m）；H0—洞体最大高度（m）；k—岩体松胀系数，岩石取1.1～1.3，土取1.05～1.10，该桥位区岩性为白云质灰岩，k可取1.2进行计算。
依据“洞体顶板坍塌自行堵塞估算法”计算所需塌落高度：
溶洞1: H=H0/（k-1）=1.8/(1.2-1.0)=9.0m；
溶洞2: H=H0/（k-1）=2.0/(1.2-1.0)=10.0m；
溶洞3属裸露型溶洞，位于2#拱座右铡，距拱座净边距离仅为2.5m，且桥梁走向250°，岩层产状315°∠20°，桥梁拱座基础横剖面方向与岩层倾向夹角为25°，为顺向，因此拱座基础持力层有沿溶洞所形成的临空面滑移的可能。
4、选择地基基础处理措施
溶洞1：H=9m大于溶洞顶板厚度1.6m，不稳定，可炸开溶洞顶板，采用片、块石混凝土回填；
溶洞2：H=10.0m大于溶洞顶板厚度9.5m，基本稳定，可不作处理；
溶洞3：鉴于拱座基础持力层有沿溶洞所形成的临空面滑移的可能，但该溶洞洞体较大，建议沿溶洞壁修筑抗滑设施。
参考文献
常士骠.工程地质手册.北京：中国建筑工业出版社，2007
林宗元.岩土工程治理手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，1993
关键词：岩溶、治理、稳定性分析
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
岩石和水是岩溶发育的基本条件，水（地表水、地下水）对可溶性岩石（碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤素岩等）的化学作用（溶蚀、沉淀）和机械作用（流水侵蚀和沉积、重力崩塌和堆积）以及地质作用所形成的地表和地下形态的总称为岩溶地貌（又称喀斯特地貌）。
在岩溶地貌中又以碳酸盐类岩石（石灰岩、白云岩及其间的过渡岩石）为主，其分布面积广（占我国领土的13%，以湘西、鄂西、贵州、广西、滇东分布较集中）、发育典型，与工程建设关系密切。岩溶地区发育的溶洞、地下河、岩溶漏斗、岩溶坍陷等是对工程安全有影响或潜在影响的一类地质灾害。因此工程建设前对拟建工程场地或其附近存在对工程安全有影响的岩溶时，应进行地基基础持力层岩溶勘察，并针对岩溶情况具有针对性的作出技术先进、经济合理，确保工程安全的处理措施。
要做到技术先进、经济合理，确保工程安全的治理岩溶方案，应对岩溶发育的条件、规律进行理解，并结合拟建工程场地或其附近已有的岩溶形态及类型选用有效的工程地质勘探方法对岩溶进行勘察及治理：
一、岩溶发育的基本条件
1、具有可溶性岩层，即以碳酸盐类岩石为主的石灰岩、白云岩及一系列过渡型岩石；
2、具有有溶解能力（含CO2）和足够流量的水；
3、具有地下水运动，即地表水下渗、地下水流动的途径。
二、岩溶发育的规律
1、岩石的成分、成层条件和组织结构等直接影响岩溶的发育程度和速度。一般情况下，岩溶发育强烈程度：灰岩大于白云岩，质纯层厚的岩层大于含泥质或其它杂质的岩层，晶粒粗的岩层大于晶粒细的岩层。
2、地下水的运动形式及岩层的产状、地质构造等对岩溶形态、规模的影响较大。当岩层平缓时，地下水运动以水下运动为主，岩溶形态也主要以水平溶洞为主，岩溶发育较弱，反之较强；断裂构造、断层、节理裂隙及可溶岩与非可溶岩接触带为地下水活动提供了极为有利的条件，因此岩溶也较发育。
3、在地形陡峻、岩石裸露的斜坡上，岩溶多呈溶沟、溶槽、石芽等地表形态，地形平缓地带岩溶多以漏斗、坚井、落水洞、塌陷洼地、溶洞等形态为主。
三、在对岩溶发育的条件、规律的基础上，结合工程性持、拟建场地所处的地理环境，收集场区已有建筑相关的岩溶发育资料，采用工程地质测绘和调查、地球物理勘探和勘探取样等多种手段进行综合勘察。
四、岩溶的处理应根据基形态、大小及埋深结合工程特性，采用清爆换填、浅层楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越等方法处理。
例如我单位所承接的“贵州省××大桥”工程地质勘察项目即为典型的岩溶勘察案例：
1、工程概况
拟建××大桥上部结构为现浇钢筋混凝土箱型拱，主拱圈线型为等截面悬链梁；两岸桥台下部结构均为重力式U型桥台，拱座基础为明挖扩大基础，桥梁走向205°。
桥位横跨偏岩河（属长江流域乌江水系）, 河常年流水，水量丰富，两岸地形较陡，局部基岩裸露，基岩为可溶岩分布区,属构造中低山侵蚀、溶蚀深切河谷地貌，岩溶发育，桥轴线断面呈不对称U字形，坡面较陡。气候类型为河谷亚热带湿润气候，热量充足、雨水丰沛、年均降水量1025㎜。
2、工程地质条件
2.1地层、岩性：桥位区覆盖层为第四系残坡积层（Qel+dl）粘土、块石土、人工堆积层（Qme）填筑土。下伏基岩为三叠系下统茅草铺组（T1m）白云质灰岩，灰、深灰色，厚至巨厚层状，节理裂隙较发育，属较硬岩。岩体较完整。
2.2地质构造：桥位区域地质构造位于金沙～官田向斜南东翼。地层为三叠系质纯厚层的白云质灰岩，岩溶发育，岩层呈单斜产出，岩层产状315°∠20°。
2.3 水文地质条件： 地表水偏岩河河流水，地下水主要为岩溶裂隙水及覆盖层孔隙水，水质类型为[C]CaI型即碳酸盐钙质水，根据JTG C20-2011标准，对混凝土结构物有硫酸型、酸型、碳酸型和微矿化水型等级属微腐蚀性。
2.4不良地质现象
桥位区岩溶极为发育。岩溶形态主要表现为溶洞，溶洞具有发育规模较大，空间变化差异大的特点，经工程地质调绘，在桥梁基坑及可能存在有影响桥梁稳定的地段先布置工程物探线（物探设备：美国劳雷公司SIR-20地质雷达、100MH z加强型天线；基础范围测线布置：平行拱座轴线左右各3条，垂直拱座轴线4条），再在物探异常部位布置勘探孔进行验证溶洞情况，所揭露溶洞如下：
溶洞1：位于0#桥台左前角，该溶洞整体呈东西走向，溶洞发育于持力层，无冲填，溶洞顶板厚1.6m，溶洞长4.0m、宽2.5、高1.8m，容积约为18.0m3；
溶洞2：埋藏于1#拱座基础正下方，该溶洞整体呈北东～南西走向，溶洞发育于持力层范围内，溶洞顶板厚9.5m，溶洞长12.5m、寬2.5m、高2.0m，容积约为70.0m3；
溶洞3：该溶洞为出露于2#拱座右铡，距拱座净边距离为2.5m，溶洞长10.5m，宽6.0m、高10m，容积约为600m3，无充填，洞内点滴状出水；
3、岩溶地基稳定性分析
溶洞1、溶洞2位于桥梁基础范围以内，且无充填，可按洞体顶板坍塌自行堵塞估算法进行分析（即溶洞顶板坍塌后，塌落体体积增大，当塌落至一定高度时，溶洞空间可自行填满，无需考虑对地基的影响）：
H=H0/（k-1）
H—所需塌落高度（m）；H0—洞体最大高度（m）；k—岩体松胀系数，岩石取1.1～1.3，土取1.05～1.10，该桥位区岩性为白云质灰岩，k可取1.2进行计算。
依据“洞体顶板坍塌自行堵塞估算法”计算所需塌落高度：
溶洞1: H=H0/（k-1）=1.8/(1.2-1.0)=9.0m；
溶洞2: H=H0/（k-1）=2.0/(1.2-1.0)=10.0m；
溶洞3属裸露型溶洞，位于2#拱座右铡，距拱座净边距离仅为2.5m，且桥梁走向250°，岩层产状315°∠20°，桥梁拱座基础横剖面方向与岩层倾向夹角为25°，为顺向，因此拱座基础持力层有沿溶洞所形成的临空面滑移的可能。
4、选择地基基础处理措施
溶洞1：H=9m大于溶洞顶板厚度1.6m，不稳定，可炸开溶洞顶板，采用片、块石混凝土回填；
溶洞2：H=10.0m大于溶洞顶板厚度9.5m，基本稳定，可不作处理；
溶洞3：鉴于拱座基础持力层有沿溶洞所形成的临空面滑移的可能，但该溶洞洞体较大，建议沿溶洞壁修筑抗滑设施。
参考文献
常士骠.工程地质手册.北京：中国建筑工业出版社，2007
林宗元.岩土工程治理手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，1993