巖溶與地質構造的關系

周 笑，林賢杰

(中節能建設工程設計院有限公司，四川成都 610052)

眾所周知，巖溶(又稱喀斯特)是可溶性巖石在水的溶蝕作用下，產生的各種地質作用、形態和現象的總稱。巖溶形成是自然環境變遷的一部分，隨著人類活動(大量抽取地下水、爆破及大型機械的震動、大量酸性工業污水滲入地下)的影響，大大加快這一自然災害發生的進程。其對人類經濟建設的危害也愈來愈嚴重。我國可溶巖分布面積達363×104km2，是世界上巖溶塌陷最廣泛的國家之一。近年來，我國鐵路工程建設發展迅速，巖溶所引起的系列工程地質問題在鐵路建設中日益突出。

1 工程概況

滬昆客運專線是我國新的一條橫貫東西的大動脈，設計時速350 km/h。其穿越懷化境內沿線工程地質問題較為突出，巖溶就是重點之一。沿線主要穿越石炭系、二疊系及泥盆系時代石灰巖、白云質灰巖、白云巖等可溶巖。因斷裂構造發育、地下水豐富，巖溶現象發育。主要發育有溶洞、溶溝、溶槽、溶蝕裂隙、溶孔等，勘察揭示溶洞直徑最大超過16 m，為空溶洞及充填粉細砂及黏性土。主要巖溶工點共15個，其巖溶發育情況詳見表1:

表1 滬昆客運專線懷化段主要工點巖溶發育情況

2 巖溶與地質構造的關系

任何工程地質問題的產生都必須具備一定的條件。巖溶的發生、發展也是如此。雖然這些條件是復雜、多方面的，但主要的有三條:(1)具有可溶性巖層;(2)具有溶解能力(含CO2)和足夠流量的水;(3)具有地表水下滲或地下水的流動的途徑。

不難看出，水的運移途徑是形成巖溶的必要條件之一。通俗地講，巖體內必須形成裂隙，為地下水的流通提供通道，巖溶才能發生。而基巖裂隙往往因地質構造而形成。因此，地質構造與巖溶發育的關系極為密切。實踐表明，它不僅控制著巖溶發育的方向，而且還影響著巖溶發育的規模和大小。

2.1 巖溶與節理裂隙

裂隙的發育程度和延伸方向通常決定了巖溶的發育程度和發展方向。因為節理裂隙的存在，為巖溶水的流通提供了運移途徑，這就為巖溶的發育提供了良好的條件。實踐表明，很多巖溶現象是沿節理及層面裂隙發育的。尤其是在節理裂隙的交叉處或密集帶，巖溶最易發育。

2.2 巖溶與斷層

斷裂帶是巖溶顯著發育地段，常分布有漏斗、豎井、落水洞及溶洞、暗河等。這是由于通常斷層穿過地段及其附近區域，受斷層影響，基巖面起伏較大，巖體破碎，為水流提供良好的通道。諸多工程實踐證明，通常有斷層通過的可溶巖地區，巖溶均較發育。

下爐特大橋處的蔣家沖～銅灣壓性斷層，走向北東，傾角近于直立，在橋33號墩和34號墩之間穿過，受此斷層影響，斷層附近基巖面起伏較大，巖體較破碎。經地質調查與鉆探揭露，橋址區主要巖石為泥盆系中統棋子橋組(D2q)灰巖和白云質灰巖。鉆探揭示橋址區巖溶多呈珠串狀分布，巖溶底板標高均在140 m 以上，與沅江河床標高132 m 基本一致，且巖溶底板高程隨地形起伏變化明顯，說明巖溶發育與地下水運動有關。已鉆的111個鉆孔中有76個孔遇溶蝕現象，遇洞率為76/111=68.5%，線巖溶率為0.7%～38.1%，平均線巖溶率為12.3%，鉆探揭示最大溶洞為9.5 m。綜合評價橋址區巖溶強發育。

新建特大橋的DK313+900 處有下長坪～松田斷層通過，斷層性質屬壓扭性斷層，斷層走向約25°，傾角60°～70°，線路附近兩盤為C2h(白云質灰巖)，斷層帶寬度約7～10 m。巖溶遇洞率為68.8%，單孔線溶率范圍為2.4%～56.2%，溶洞部分充填角礫土或粉質黏土。根據區域資料，并結合物探及鉆探情況分析，巖溶發育程度為強發育。

薛家壟特大橋DK332+500～DK332+900 處的懷化南楊村斷層，屬壓扭性斷層，山前斷裂，走向為70°，與線路成小角度相交，破碎帶寬8～12 m。巖溶遇洞率為57.3%，單孔線溶率范圍為1.2%～32.7%，溶度最大高度為14 m，溶洞部分充填角礫土或粉質黏土。根據區域資料，并結合物探及鉆探情況分析，巖溶發育程度為強發育。

跨焦柳特大橋的舞水河西側約在DK340+080、DK340+820 處發育兩條北北東向斷裂(F1、F2)通過橋址區，太古界板溪群五強溪組(Ptbnw3)與古生界二疊系上統吳家坪組(P2w)及二疊系下統棲霞組(P1q)直接斷層接觸，受斷層影響板溪群五強溪組(Ptbnw3)巖體破碎，上統吳家坪組(P2w)及二疊系下統棲霞組(P1q)巖溶發育。巖溶跡象主要已溶溝、溶槽及溶洞形式存在。勘察揭露到溶槽、溶洞，鉆孔遇洞率為36.60%;線溶率為3.5%～53.2%，巖溶強發育。

2.3 巖溶與褶皺

褶皺軸部一般巖溶較發育。由于褶皺軸部，節理裂隙一般較發育，巖體相對較破碎。背斜軸部張節理發育，地表水順節理下滲并向兩翼運動，巖溶以垂直形態發育為主。向斜軸部雖然裂隙閉合，但由于背斜下滲的水沿層面多匯集于向斜，巖溶亦易發育。總之褶皺軸部一般巖溶均較發育。例如:新建特大橋橋址區位于老山坡向斜的核部，屬新建中生代沉積的小盆地，區內石炭系與寒武系在DK313+600 位置處呈不整合接觸。跨焦柳特大橋橋址區西部發育一北北東向斜。向斜核部大致位于DK339+725 m，核部地層為二疊系下統棲霞組(P1q)，兩翼地層分別為石炭系上統黃龍船山組(C2+3)和板溪群五強溪組(Ptbnw3)。向斜兩翼地層傾角較陡，東翼地層產狀320°∠35°，西翼地層產狀30°∠45°。向斜核部節理發育，巖體破碎、巖溶發育。向斜核部節理發育，巖體破碎、巖溶發育。

2.4 巖溶與巖層產狀

傾斜或陡傾斜的巖層，一般巖溶發育較強烈;水平或緩傾斜的巖層，當上覆或下伏非可溶性巖層時，巖溶發育較弱。從表1 中可以看出，巖溶強發育的工點巖層傾角一般均大于50 度。而中等發育的工點巖層傾角相對較緩，其巖溶發育相對較弱。

2.5 可容性巖與非可深谷性巖接觸帶

可溶性巖與非可溶性巖接觸帶或不整合面巖溶往往發育。例如:黃板橋1號大橋區內石炭系黃龍組(C2h)與寒武系楊柳崗組(∈2y)成不整合接觸，其接觸面多分布一層硅質礫巖，在石炭系白云質灰巖底部的巖溶現象明顯比其中上部要發育。巖溶發育形式主要為溶洞、溶蝕裂隙、溶溝及溶槽。四臥壟大橋石炭系黃龍組(C2h)白云巖與下伏寒武系荷塘組(∈1h)炭質板巖呈不整合接觸。

3 結束語

本文從地質構造的角度出發，以工程實例為據，分析了巖溶發育與地質構造的關系。簡而言之:由于地質構造作用，通常節理裂隙發育，巖體破碎，為巖溶水的運移創造了良好的條件。因而，在這些地段的巖溶相對發育。