华南岩溶地区铁路勘察浅议

摘要：岩溶是一个重要铁路工程地质问题。本文对华南岩溶地区铁路工程地质勘察遇到的一些问题进行了探讨，突水突泥和路基塌陷是岩溶对铁路工程造成的主要危害，综合运用遥感解译、物探、钻探综合勘察的工作方法行之有效。对在岩溶地区开展工程地质勘察工作有着一定的借鉴意义。

关键词：南方；岩溶；发育条件与规律；铁路勘察

岩溶可以发育在碳酸盐类、硫酸盐类和卤素盐类岩石内，其中以碳酸盐类的岩溶最为普遍。岩溶在我国南方分布广泛，尤其在云南省、广西省和贵州省出露广泛，碳酸盐岩层出露的面积即占三省总面积的一半左右。

1岩溶形成的原因

内因主要是岩石的可溶性和水的溶蚀性。外部因素主要包括一些区域的水文地质条件、构造、气候、地形、植被等。

1.1内因

岩石的可溶性：与化学成分、透水性和结构面有关。一般情况下，灰岩的可溶性高于白云质灰岩和白云岩，后者又高于泥灰岩。岩石的化学成分越纯，透水性越强，颗粒越粗溶解速度越快。

1.2岩溶与地质构造

岩层产状为水平或缓倾时，地下水以水平运动为主，岩溶形态也主要是水平溶洞。岩层倾斜较陡时，地表水多沿层理下渗，地下水运动也较强烈，岩溶发育方向主要受层面的控制。断层破碎带，构造、风化裂隙及层间裂隙等，都是岩溶水活动的主要通道，它们给岩溶水提供了良好的循环条件，同时，岩溶的形状、方向、规模和数量也常常受它们的控制。

1.3岩溶与非溶性岩石界面

可溶岩常与隔水非溶性岩层相间，各种非溶性岩石界面限制着岩溶水的流通，使各层可溶性岩石内的地下水具有独立的循环系统，它们彼此之间基本上没有水力联系，岩溶的发育也受着非溶性岩石界面的控制，并且多集中在非溶性岩石界面附近。例如我国南方岩溶地区某越岭隧道，洞身通过寒武系碳酸盐类岩石，根据钻孔揭露和隧道开挖情况，介于非溶性岩层间的可溶性岩石的岩溶很发育，但岩溶水彼此之间没有水力联系，由地表至120m深度内，岩溶发育非常强烈，岩溶形态以溶沟、溶槽、落水洞、竖井、洼地、水平通道为主；在150m以下，岩溶发育较微弱，其形态以缝隙状管道为主，岩溶管道多沿断裂带和可溶性岩层与非溶性岩层接触面发育，并常常形成大股承压水流，涌入坑道。

1.4岩溶的垂直分带

水的溶解性主要受到其化学成分及其运动情况的控制。在水循环交替运动较快的地区，岩溶发育迅速。在滞水区和水流不畅区，岩溶发育缓慢。在岩溶地区地下水在垂直和水平方向上都具有分带性，而可溶岩石的岩溶化程度相应的在各循环带也有差异性。一般情况下，在垂直方向上愈向深处岩溶发育愈弱。各水动力循环带内岩溶发育情况如下：

地表循环带：大气降水直接落于地面以散流方式溶蚀可溶岩石，形成溶沟、溶槽、石芽、溶蚀漏斗等岩溶形态；

垂直循环带：指岩溶地区潜水面以上的岩体部分，由地面渗入的水主要按垂直方向沿可溶岩石内破裂性结构面向下运动补给潜水。此带岩溶形态以垂直的溶井、落水洞为主；

季节变动带：在此带内，地下水的运动随季节变动，呈周期性的升降变化。当水位升降变化剧烈时，地下水以垂直运动为主；水位变化不大时，则以水平运动为主。在此带中岩溶发育最强烈，常形成复杂的大型溶洞、暗河、地下湖等；

水平循环带：本带为地下水最低水位以下的地带，饱和的岩溶潜水主要以水平方向排向河流，常形成流量稳定的成排出露的泉水，有的还具有承压性。此带岩溶形态以水平大型溶洞、暗河为主。

深部缓流带：在此带内，地下水的运动相对较缓慢，已不受当地河流排水作用的影响，在此带中岩溶一般不发育，往往只有小溶洞及溶孔等。需要指出的是，以上各循环带并不是岩溶地区都全部存在，出现的水动力带数目和岩溶发育规律随各个地区地质、水文条件不同而不尽相同。

2与岩溶有关的主要工程地质问题

岩溶给铁路建设造成的工程地质问题是多方面的，主要有岩溶水大量涌入隧道或桥墩基坑和浸泡路基、岩溶洞穴造成路基沉陷，影响隧道围岩的成洞性及路基或桥墩基坑边坡的稳定性；松软的洞穴充填物造成隧道洞身或基坑边坡的坍塌；山坡上的石灰石引起的路基边坡不稳定等，其中以隧道涌水突泥和路基沉陷最为常见，危害性也最大。

岩溶涌水是在岩溶地区修建隧道必须提防的最主要的工程地质问题，特别是穿越岩溶化地层的越岭隧道和距河谷较远的长隧道中，更是几乎逢洞皆有。

岩溶平原及洼地、谷地中，覆盖着第四纪松散土层。土层中地下水位埋藏浅，当基岩岩溶发育时，地下水流动、水位下降或其他原因，均可能引起地面塌陷。塌陷的时间很突然，空间位置难以预测。

3岩溶地区工程地质勘察

3.1岩溶地区地质调查

3.1.1岩溶地貌

(1)地貌：不同的岩溶地貌，往往能反映岩溶的不同发育阶段，而不同的发育阶段，则发育有不同的管道系统。

(2)形态：研究岩溶的形态、规模及它们的分布位置、高程、延伸方向、涌水、充填等情况。

(3)洞穴调查：对于影响线路及对岩溶发育具有重要意义的大型洞穴和地下通道，在条件许可时，应直接进去追索调查。

3.1.2岩性

应查明可溶岩层与非可溶岩层的分布情况，可溶岩层的岩溶发育情况，特别要注意起隔水作用的岩层或岩体对岩溶发育程度的影响。

3.1.3地质构造

查明岩溶的发育与褶皱、断层、裂隙的关系，特别注意不同时期、不同性质、不同填充情况的断裂对岩溶发育的影响。

3.1.4水文地质

(1)查明泉水、暗河的水动态变化规律和出露条件及它们与铁路线路的关系。

(2)查明越岭隧道通过地段地表水体的分布情况及其下渗和造成突然涌水的可能性。

(3)查明岩溶水与地表径流的补充、排泄关系，观测其随季节的变化情况。

3.1.5调查访问

在地质勘察时，要加强访问工作，当地村民世世代代居住在此，对岩溶地下通道和地下水的来龙去脉往往很清楚，常能提供十分可贵的资料，起到事半功倍的作用。

3.2综合勘探

3.2.1遥感技术

岩溶地区卫星像片、航空像片主要侧重于岩溶地貌及岩溶水文地质，同时对于分析地质构造和地层岩性也有重要作用。遥感图像主要判释内容有：

(1)岩溶地貌：岩溶地区有其特定的地貌形态特征图像判释着重以下方面：划分岩溶地貌单元，确定各类岩溶个体形态及其组合类型；阶地的研究；各级岩溶剥蚀面的鉴别。

(2)地质构造：了解区域构造轮廓，划分构造单元及构造体系，分析断裂构造的力学性质及隐伏构造等。

(3)地层岩性：确定不同时代的地层界线及接触关系，了解碳酸盐岩与非碳酸盐岩的分布特征，划分岩溶层组。

(4)岩溶水文地质：确定各种岩溶地表、地下水点的分布，结合地貌判释，分析地下水的补给、径流、排泄条件及暗河的分布特征，划分水文地质单元，确定岩溶储水层段。

(5)判释与岩溶有关的不良地质现象，如地面塌陷等。

3.2.2物探

物探方法多种多样，用于岩溶地区勘探效果较好的主要有地质雷达、电阻率法、充电法、地震法、综合测井法、孔内无线电波、声波透视法等。

在岩溶勘探中，要想取得比较满意的效果，除应注意各种物探方法的适用条件外，还需注意各种物探方法的综合运用，更应和钻探密切配合进行，彼此互相指导，互相补充，相互验证。

3.2.3钻探

岩溶地区的钻探应在遥感判释、地质调查、物探的指导下有目的地进行。分析钻探成果时，应注意避免片面性、局限性，注意积累经验，使多种勘探成果相互验证，以提高地质成果资料的精度。在岩溶地区布置钻探，一般采用多次实施，逐步深入的方法。一般在初测阶段，先采用遥感判释、物探方法，然后布置必要的钻孔加以验证；在定测阶段，根据工程的需要布置物探剖面和勘探测试钻孔，钻孔深度和数量应满足设计和规范要求，在强烈岩溶化地段，孔深一般应钻至工程建筑物底板以下5~10m。在施工阶段，有时根据施工情况，往往需要对路基、桥基、隧道等建筑基底以下的岩溶发育情况进行补充勘探。

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