岩溶工程地质调查.docx

岩溶的工程地质调查岩溶国际通用术语Karst，译名喀斯特)是指水对可溶性岩石(在我国以碳酸盐岩为主，局部尚有硫酸盐岩、卤化物岩等进行以化学溶蚀作用与特征(并包括水的机械侵蚀和崩塌使用以及物质的携出、转移和再沉积)的综合地质作用，以及由此而产生的现象统称。岩溶作用的结果在可溶岩外表及其内部形成各种岩溶现象，在地表的如洼地、槽谷、漏斗、落水洞、溶沟溶槽、石芽、石柱、溶峰等；在地下的则为各种形态的溶洞、溶隙、管道等。由于岩溶 作用受着地下水水流系统的控制，因而各种岩溶现象也往往组成一定的系统，称为岩溶系统，受各种因素的影响，岩溶的发育有强弱之分，一般可溶岩岩性较纯，连续厚度较大，出露分布较广，断层较发育、岩层较破碎的，岩溶较易发育；可溶岩岩性不纯，含泥质及其它不溶杂质成分较多，连续厚度不大或多类有非可溶性夹层，出露分布较局限，断层不发育、岩层较完整的、岩溶发育较弱。岩溶调查的目的通过开展岩溶调查，为矿山开发与整治、自然资源的合理利用和环境保护提供区域性、基础性资料；为矿山工程建设的规划和合理布局提供区域性工程地质资料；为矿山内进一步开展大比例尺岩溶工程地质调查、专门岩溶工程地质和岩溶环境工程地质勘察提供设计依据，为开展岩溶工程地质专题研究、编制专门性岩溶地质和环境地质图提供基础资料，为矿山防灾减灾提供基础支撑。岩溶调查的任务查明矿区岩溶发育特征和分布规律；矿区岩溶工程地质条件，阐明在各种主要自然地质因素作用和影响下矿区岩溶工程地质条件的变化规律；查明矿区内岩溶主要地质灾害的分布和发育规律；查明矿山工程活动对岩溶地质环境的作用和影响，对主要岩溶环境工程地质问题和质灾害及其发展趋势做出初步评价和预测。应重点查明岩溶塌陷发育的现状、特征及其水文地质工程地质条件，进行岩溶塌陷易发性区划；岩溶地下水与地表水的水力联系及地下岩溶水形态，研究分析岩溶发育形态、规模等。1.岩溶塌陷调查岩溶塌陷发育的基本条件是：岩溶洞隙的存在，一定厚度的松散盖层和水动力条件易于改变的岩溶地下水。围绕其基本条件开展以下调查任务：1开展岩溶塌陷现状调查，查明岩溶塌陷的数量、类型、发育特征和分布规律；2开展岩溶塌陷发育的地质环境背景和水文地质工程地质条件调查，查明可溶岩分布、第四系覆盖层特征、岩溶地下水动力条件和诱发岩溶塌陷的人类工程活动等；3开展典型岩溶塌陷勘查，查明岩溶塌陷地质结构和动力条件，分析岩溶塌陷形成深化模式；4开展岩溶塌陷易发性区划，建立岩溶塌陷调查评价数据库，提出岩溶塌陷灾害防治对策建议。2.岩溶地下水调查岩溶地下水一般具有赋存状态复杂(集中管道状或分散网络状)、动态变化迅猛、迳流通畅、流态多变的特点，这些特征在不同地段由于其补给、迳流、排泄条件的不同而又有明显的差异。影响补、迳、排条件的因素除了地质构造外，主要受地形地貌、即碳酸盐岩的出露条件、地形切割程度及水文网配置格局所控制，不同地貌类型具有不同的岩溶地下水特征。据此开展以下调查任务：调查岩溶地下水的赋存状态及其动力特征；岩溶水的补给来源和方式，迳流排泄特征，及其与地表水体和第四系潜水的转化关系；岩溶大泉和地下河的发育、分布和出露条件，补给区的范围，流量的动态变化和泉口沉积特征，覆盖型和埋藏型岩溶区要特别注意调查岩溶水位(水头)及其动态变化，岩溶地层顶板覆盖层的隔水或透水性，其与土层地下水的水力联系和水头差。岩溶调查的基本要求根据岩溶地层的出露条件，进行工程地质分类，将其划分为裸露型、覆盖型、埋藏型三种。如下表：岩溶区工程地质类型分类指标裸露型覆盖型埋藏型浅覆盖型厚覆盖型出露情况大部分零星无盖层第四系土层非可溶岩第四系土层厚度m)553030不定岩溶地层出露条件岩溶地层以裸露为主，洼地、谷地中有松散堆积物覆盖，厚度较薄岩溶地区主要为松散堆积物所覆盖，仅在簇状峰林或孤峰等石山出露岩溶地层埋藏于非岩溶基岩之下地貌组合特征岩溶山地、峰丛洼地、峰丛谷地、溶丘洼地、垄岗谷地、峰林谷地峰林平原、孤峰平原、冲积平原、湖积平原、山前冲洪积平原多见于构造堆积盆地或山前平原中，发育非岩溶地貌岩溶发育特征地表岩溶一般较发育，石牙溶沟、漏斗、落水洞、洼地、干谷、盲谷等岩溶形态多见：地下岩溶多为溶隙及各种形态的溶洞，其发育和分布往往受地质构造条件的控制覆盖层下往往有埋藏的石牙、溶沟，其下发育隐状岩溶，浅部多为充填、半充填溶洞，向下以溶隙为主，由上向下岩溶发育减弱，地质构造条件对岩溶发育的控制作用有所减弱，石山边缘多有大型洞穴发育主要为古岩溶，在有利条件下常有近代岩溶的叠置，发育深岩溶，以溶隙为主，并有溶孔溶洞等，其发育受地质构造条件的控制较明显水文地质特征地表强烈吸水，地下水埋藏较深，动态变幅大，地下水多沿溶隙和管道聚集形成地下河，水动力垂直分带较明显，由分水岭到河谷往往表现有水平分带现象岩溶承压水，并与上覆松散地层孔隙(裂隙)水有一定水力联系，地下埋藏浅，有时有上升泉出露，动态较稳定深层岩溶承压水，往往具有较大的压力水头，并沿断裂带上升成泉工程地质特征石山区坚硬的层状碳酸盐岩体一般较稳定；软硬相间的岩体，当构造条件不利时易产生崩塌滑坡；地下建筑物在季节变动带以下存在溶洞充填物溃入的威胁；洼地谷地中建筑条件较复杂，存在岩溶塌陷威胁；水工建筑物如无隔水层可供利用时渗漏问题较突出覆盖层为多种成因的土体组成，碳酸盐岩的风化残积土及其经搬运的次生沉积土往往具胀缩性；基岩面起伏较大，其低洼处常有软土分布，在上覆土层中有时还有土洞发育，使建筑条件复杂化；当开采或疏排岩溶地下水时存在岩溶塌陷威胁；隐伏岩溶发育具非岩溶区的工程地质特征，仅当岩溶地层埋藏较浅时(50m左右)，由于过量开采或疏排岩溶地下水，可能引起地面下沉或塌陷；岩溶地层顶板以上附近的地下建筑物存在着沿断裂裂隙的突水和底板稳定问题矿区岩溶工程地质调查的基本内容以调查矿区岩溶工程地质条件各组成要素的分布和变化规律为主，要特别注意对岩溶、软弱岩土体、活动性断裂和外动力地质现象的调查。对工程地质条件复杂、矿山建设急需的重点区域，应结合矿山建设规划的实际需要开展某些专门问题的研究。区域岩溶工程地质条件的复杂程度，根据地形地貌特征、岩溶发育程度、岩土体类型及性状、地质构造特征、地下水类型与动力条件等地质作用发育程度进行调查区分级，划分如下：出露条件调查分级备注一般调查区重点调查区典型调查区裸露型岩溶区覆盖型岩溶区浅覆盖型在发生过严重塌陷事件的重点调查区内开展典型调查厚覆盖型埋藏型岩溶区非可溶岩厚度小于10m，且第四系松散土层厚度小于30m的埋藏型岩溶区应开展重点调查非岩溶区岩溶调查方法调查中要充分利用遥感、物探、原位测试、同位素地质、示踪及电脑等新技术、新方法，以提高工作质量和效率。调查过程中应根据不同的类型，采取不同的工作方法，表达出重点调查内容。具体如下表：类型方法裸露型覆盖型埋藏型主要工作方法以地面调查为主，配合动态观测和连通试验；在较大的谷地中结合工程需要进行适当的勘探和试验工作在详细收集资料的基础上进行补充路线调查，着重调查各类动力地质现象；勘探工作结合工程规划和布局的需要布置，应穿越各地貌单元并控制土体类型和动力地质现象：应综合利用钻、物探手段配合适当的试验和观测工作；控制孔深度应到达岩溶发育带以下，一般勘探孔深度到达基岩面以下2030m应有纵横勘探剖面对岩溶地层的埋深与产状，岩溶与压力水头情况及顶板覆盖层的工程地质特征进行控制岩溶调查内容地形地貌与岩溶调查1调查岩溶地貌的形态特征、规模、组成物质、组合特征及空间分布与过渡关系，划分地貌形态、组合类型。2调查地表水文网与分水岭的成因、分布。演变历史及其和地下水文网的关系；河、湖、洼地枯洪季节的变化和洪水淹没范围；各级剥夷面的分布高程和成因。3调查岩溶形态、规模与组合特征，发育层位与地貌、构造部位，选择代表性地段结合遥感图象解译统计其发育密度：对大型洞穴调查其出露位置、成因、形成条件、洞口及内部形态和堆积物特征，测制平、剖面图。注意调查岩溶发育与岩性、构造、地貌及地下水动力条件的关系。碳酸盐岩调查1调查碳酸盐岩的岩性成分和岩性组合特征；2调查描述碳酸盐岩的结构、构造特征；3调查碳酸盐岩中的非可溶岩夹层, 注意调查描述粘土层、铝土质或炭质页岩、高岭土、煤层等软弱夹层的岩性、厚度与分布。4根据碳酸盐岩的岩性组合类型及沉积组合特征，按调查单元划分岩溶层组类型。根据代表性岩样的化学分析、物性试验、薄片鉴定和溶蚀试验成果，对各主要岩溶层组成的溶蚀性能做出评价。岩溶发育程度调查岩溶发育程度受可溶岩的层组类型、气候、地质构造、地貌和新构造运动等因素的综合影响，其中岩溶层组类型是其基本的物质条件。因此岩溶发育程度的划分以岩溶层组类型为基础，结合考虑其出露条件和地表地下的岩溶现象，并参考有关的特征性指标，进行定性的分析和评价。目前我国对岩溶发育程度的划分未完全统一，不同的单位及标准有不同的划分方法，但基本划分为强、中、弱三级。我国有关岩溶发育程度划分如下：1建筑地基基础设计标准中第6.6.2条：岩溶场地可根据岩溶发育程度划分为三个等级，表表 岩溶发育程度等级岩溶场地条件岩溶强发育地表有较多岩溶塌陷、漏斗、洼地、泉眼、溶沟、溶槽、石芽密布，相邻钻孔间存在临空面且基岩面高差大于5m地下有暗河、伏流钻孔见洞隙率大于30%或线岩溶率大于20%溶槽或串珠状竖向溶洞发育深度达20m以上岩溶中等发育介于强发育和微发育之间岩溶微发育地表无岩溶塌陷、漏斗、溶沟、溶槽较发育相邻钻孔间存在临空面且基岩面相对高差小于2m钻孔见洞隙率小于10%或线岩溶率小于5%注：基岩面相对高差以相邻钻孔的高差确定 钻孔见洞隙率=见洞隙钻孔数/钻孔总数×100% 线岩溶率=见洞隙的钻探进尺之和/钻探总进尺×100%2铁道部第二勘察设计院3岩溶地区工程地质调查规程中第5.4.3条岩溶发育程度调查划分为强、中、弱三级，见表。表 碳酸盐岩岩溶发育程度分级标志岩溶发育 程 度特 征参考性指标地表岩溶发育密度(个km2)钻孔岩溶 率()钻孔遇洞 率()泉流量L/s单位涌水 量L/强碳酸盐岩岩性较纯，连续厚度较大，出露面积较广。地表有较多的洼地、漏斗、落水洞，地下溶洞发育。多岩溶大泉和暗河，岩溶发育深度较大510601001中以次纯碳酸盐为主，多间夹型。地表有洼地、漏斗、落水洞发育，地下洞穴通道不多。岩溶大泉数量较少，暗河稀疏。深部岩溶不发育511036030100100.11弱以不纯碳酸盐岩为主，多间夹型或互夹型。地表岩溶形态稀疏发育，地下洞穴较少，岩溶大泉及暗河少见133010注：钻孔岩溶率是指地表下100m或基岩面下50m以内孔段统计数；对于孔深100m以上全孔岩溶率，指标减半。调查岩溶区发育的红粘土、软土及岩溶堆积物1红粘土是指碳酸盐类岩石的溶蚀残余堆积物经湿热风化作用在原地或经搬运沉积而形成的红、黄色粘性土，其特征是一般具有高分散度(粘粒含量一般达50以上)、高塑性(液限达50以上)、高孔隙比(e0.9)、低压缩性、高含铁铝氧化物、裂隙发育、上硬下软，且往往具有强缩弱胀的胀缩性。调查时注意调查红粘土的岩性结构、成因类型、形成时代、地貌特征、成层厚度及分布规律，着重调查红粘土的粒度、矿物及化学成分，孔隙和裂隙发育特征、厚度变化规律等；红粘土的胀缩性、崩解性及软化性等，注意调查红粘土在剖面上其强度随含水量和塑性状态的变化情况。红粘土中土洞、塌陷、地裂的情况，其发育特征和分布规律。2软土是指与岩溶发育有关的软弱粘性土或淤泥类土，按其形成有如下类型；发育于岩溶湖、塘、洼地中的地表近代或现代沉积软土，覆盖岩溶区发育于隐伏岩溶漏斗、洼地、槽谷等负地形中的埋藏软土，红粘土底部基岩面附近的软流塑状粘性土，土洞塌陷中充填的软土等。主要调查描述其岩性结构，组成成分、成因和时代、厚度、产状与工程地质性状。3溶堆积是指经岩溶作用形成的堆积物，包括地表的灰华沉积，岩溶角砾岩堆积，岩洞的化学或机械堆积。主要调查描述其成因类型成分与结构，分布与产状，形成时期，古生物和古文化遗迹，注意采集古生物及古人类化石。可测制代表性剖面图，并采取代表性的孢粉、同位素年龄和古气候环境的测试样品。