巖溶發(fā)育程度的研究

李世柏，曹衛(wèi)東

(西南電力設(shè)計院，四川 成都 610021)

1 巖溶發(fā)育程度的現(xiàn)行判定方法

從目前對巖溶的認(rèn)識、評價現(xiàn)狀來看，處于經(jīng)驗多于理論、宏觀多于微觀、定性多于定量、抽象多于具體的階段。

在以往的工程勘測中，對巖溶發(fā)育程度的評價及其等級的劃分一直缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。筆者在現(xiàn)行電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠巖土工程勘測規(guī)程》DL/T 5074－2006編制過程中，通過對長期以來巖溶廠址勘測工程經(jīng)驗的總結(jié)，并參考了《巖溶工程地質(zhì)》(鐵道部第二勘測設(shè)計院1984年)等有關(guān)文獻(xiàn)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，提出了巖溶發(fā)育程度劃分的等級及其判定標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到半定量化評價的目的。

DL/T 5074－2006根據(jù)場地巖溶現(xiàn)象及鉆孔線溶率、鉆孔遇洞率、巖溶點密度等指標(biāo)進(jìn)行綜合判定，其判定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 巖溶發(fā)育程度

鉆孔線溶率、鉆孔遇洞率、巖溶點密度等三項指標(biāo)與場地巖溶現(xiàn)象、發(fā)育程度具有一定的關(guān)系，上述指標(biāo)既是反映場地巖溶現(xiàn)象的外部表征，又是判定巖溶發(fā)育程度的重要依據(jù)。因此，只有在通過對上述指標(biāo)以及場地巖溶現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，才能對巖溶發(fā)育程度作出合理的判定。

鉆孔線溶率是指場地內(nèi)各鉆孔所揭示的溶蝕洞穴、溶蝕裂隙的總高度與進(jìn)入碳酸鹽類巖層的總進(jìn)尺的百分比率。鉆孔遇洞率是指發(fā)現(xiàn)溶蝕洞穴、溶蝕裂隙的鉆孔數(shù)量與鉆孔總數(shù)量的百分比率。巖溶點密度是指每平方公里場地范圍內(nèi)分布的巖溶洼地、漏斗、落水洞、豎井、以及水平溶洞、暗河、巖溶泉露頭等各種地表巖溶形態(tài)的個數(shù)。

通常，鉆孔線溶率、鉆孔遇洞率主要反映的是地下巖溶發(fā)育程度，而地表巖溶發(fā)育程度僅僅根據(jù)巖溶點密度來反映往往是不夠的，實際工程中，在判定場地巖溶發(fā)育程度時，還應(yīng)該考慮溶蝕溝(槽)和石芽(林)之間(尤其是隱伏巖溶)的基巖面起伏程度。

2 工程勘測中巖溶發(fā)育程度的調(diào)查

為了解目前巖溶場地勘測中巖溶發(fā)育程度評價的現(xiàn)狀，本文代表性地搜集了貴州、云南地區(qū)的大方、安順、黔北、滇東、滇東二廠、興義電廠等工程勘測報告中巖溶發(fā)育程度評價的實例，對其中36個工程場地或建筑地段進(jìn)行調(diào)查、分析，調(diào)查結(jié)果現(xiàn)羅列見表2。

表2 巖溶發(fā)育程度調(diào)查結(jié)果

續(xù)表2

3 對巖溶發(fā)育程度判定標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整

3.1 鉆孔巖溶率

自DL/T 5074——2006實施以來，發(fā)現(xiàn)表1-1在實際工程勘測中也存在一定的問題，如鉆孔遇洞率與線溶率二者之間如何協(xié)調(diào)、二者孰輕孰重的問題，為便于今后工程評價，筆者認(rèn)為有必要對表1進(jìn)行一定的調(diào)整。

現(xiàn)將表2中所列不同巖溶發(fā)育程度的場地或地段進(jìn)行分類統(tǒng)計見表3、表4、表5。

表3 溶強(qiáng)烈發(fā)育場地

表5 巖溶微弱發(fā)育場地

表4 溶中等發(fā)育場地

通過對表3、表4、表5中遇洞率、線溶率平均值、二者比值的分析，不難發(fā)現(xiàn)，巖溶發(fā)育程度由微弱、中等、強(qiáng)烈，其二者比值分別為9.3、25.6、32.2，表明巖溶呈微弱發(fā)育時遇洞率較低一般小于15%，當(dāng)巖溶呈中等發(fā)育時遇洞率一般為15%～30%、當(dāng)巖溶呈強(qiáng)烈發(fā)育時遇洞率一般為30%～40%，且增幅較小。

鉆孔遇洞率和鉆孔線溶率作為反映地下巖溶洞穴統(tǒng)計指標(biāo)，可以用于評價場地巖溶發(fā)育規(guī)模，但用于評價巖溶發(fā)育程度時，鑒于其與鉆孔線溶率之間自身存在一定的比例關(guān)系和指標(biāo)重復(fù)性，且其指標(biāo)往往受鉆孔深度影響，故在評價巖溶發(fā)育程度時不再將其作為判定指標(biāo)之一。

3.2 巖溶起伏程度與洞徑規(guī)模劃分

場地巖溶的發(fā)育程度不僅取決于地下巖溶洞穴的發(fā)育規(guī)模、發(fā)育頻度，還取決于地表或地表淺部溶蝕基巖面的起伏程度，而洞徑規(guī)模的大小對建廠的適宜性評價至關(guān)重要。

為規(guī)范、統(tǒng)一工程勘測中對基巖面起伏程度和溶洞規(guī)模的評價，結(jié)合多年來工程勘測報告中對溶蝕基巖面起伏程度和溶洞規(guī)模的描述和認(rèn)識，并結(jié)合工程建設(shè)特點，本文擬對溶蝕基巖面起伏程度和溶洞規(guī)模進(jìn)行量化，并統(tǒng)一規(guī)定(界定)如下：

溶蝕基巖面起伏程度劃分：每10m×10m范圍內(nèi)，起伏大于10m為起伏劇烈、5m～10m為起伏大、2m～5m為起伏較大、小于2m為起伏較小。

之所以限定為每10m×10m范圍，是因為其基本相當(dāng)于1個獨立基礎(chǔ)的分布范圍。在此范圍內(nèi)溶蝕基巖面起伏大小，基本反映了基巖面的傾斜程度或高低起伏程度。

洞徑規(guī)模劃分：洞徑大于6m為大規(guī)模；洞徑3m～6m為較大規(guī)模；洞徑1m～3m為較小規(guī)模；洞徑小于1m為小規(guī)模。

洞徑規(guī)模的劃分對巖溶場地穩(wěn)定性評價和巖溶地基處理也有直接的影響。

3.3 推薦巖溶發(fā)育程度的判定標(biāo)準(zhǔn)

同時在工程勘測實踐中發(fā)現(xiàn)，不同巖溶發(fā)育程度的巖溶點密度往往差異巨大，原標(biāo)準(zhǔn)表3中巖溶點密度標(biāo)準(zhǔn)偏低，有必要對原標(biāo)準(zhǔn)表3中巖溶點密度進(jìn)行調(diào)整。

綜上所述，在基于勘測實踐的基礎(chǔ)上，可對原標(biāo)準(zhǔn)表3進(jìn)行一定修改、調(diào)整，以場地巖溶現(xiàn)象、巖溶點密度和鉆孔線溶率等3項內(nèi)容或指標(biāo)作為巖溶發(fā)育程度的判定標(biāo)準(zhǔn)，且當(dāng)同時滿足其中2項內(nèi)容或指標(biāo)時，即可判定其巖溶發(fā)育程度。

現(xiàn)推薦新的判定標(biāo)準(zhǔn)見表6。

表6 巖溶發(fā)育程度

4 巖溶發(fā)育程度的作用與認(rèn)識

4.1 巖溶地基處理費用匡算和估算

巖溶發(fā)育程度的不同，可直接影響巖溶地基處理(含樁基礎(chǔ))費用的差異，尤其在工程前期階段進(jìn)行工程費用匡算和估算時，由于缺乏依據(jù)，如果處理不當(dāng)往往會造成且?guī)r溶地基處理費用的重大失誤。一般情況下，對于2臺300MW機(jī)組的巖溶場地而言，當(dāng)巖溶發(fā)育程度整體呈中等發(fā)育的，其地基處理費用一般在3千萬左右，如貴州安順電廠二期2臺300MW機(jī)組用于巖溶地基處理費用約2～3千萬元；當(dāng)整體呈巖溶強(qiáng)烈發(fā)育時，2臺300MW機(jī)組的地基處理費用一般在4～5千萬元之間，如大方電廠4臺300MW機(jī)組，場地巖溶整體呈中等～強(qiáng)烈發(fā)育，廠區(qū)地基處理中，用于巖溶地基處理的費用達(dá)9710萬元。

4.2 鉆孔巖溶指標(biāo)有助于判斷巖溶發(fā)育規(guī)模

鉆孔遇洞率、鉆孔線溶率及其二者之間比值變化，可以幫助我們分析判斷巖溶發(fā)育規(guī)模和巖溶發(fā)育程度。

一般而言，鉆孔遇洞率反映了巖溶洞(隙)出現(xiàn)的頻率，鉆孔線溶率則反映了巖溶洞(隙)出現(xiàn)的比例。如果遇洞率高、線溶率低，說明場地巖溶規(guī)模較小；反之，說明場地巖溶規(guī)模較大。如果遇洞率低、線溶率低，說明場地巖溶規(guī)模較小，且?guī)r溶發(fā)育程度低。如果遇洞率高、線溶率高，說明場地巖溶規(guī)模較大，且?guī)r溶發(fā)育程度高。

4.3 巖溶發(fā)育程度與場地巖溶現(xiàn)象的關(guān)系

場地巖溶現(xiàn)象既是判定巖溶發(fā)育程度的依據(jù)，又是巖溶發(fā)育程度判定的結(jié)果。即不同巖溶發(fā)育程度將表現(xiàn)出不同的場地巖溶現(xiàn)象，不同的場地巖溶現(xiàn)象反過來又可以判定為不同巖溶發(fā)育程度，二者呈辯證關(guān)系。且二者均是場地地表巖溶和地下巖溶的綜合反映。

4.4 巖溶點密度與鉆孔遇洞率、鉆孔線溶率的關(guān)系

地表巖溶與地下巖溶有著密不可分的關(guān)系和必然的聯(lián)系。一般而言，地表巖溶發(fā)育的場地，其地下巖溶往往也較發(fā)育。當(dāng)然，巖溶發(fā)育階段性、成層性、方向性的不同，可能會表現(xiàn)出一定的差異性。

巖溶點密度主要反映地表巖溶的發(fā)育程度。而鉆孔遇洞率、鉆孔線溶率則主要反映了地下巖溶的發(fā)育程度，且鉆孔線溶率是巖溶發(fā)育程度判定的主要依據(jù)。

4.5 巖溶發(fā)育程度的分布特征

從表4中可看出，在搜集到的36個工程場地或建筑地段中巖溶發(fā)育程度呈不發(fā)育、微弱、中等、強(qiáng)烈和極強(qiáng)烈發(fā)育的比例分別占總數(shù)的2.5%、17%、53%和25%、2.5%。

圖1 工程場地(或地段)巖溶發(fā)育程度分布圖

見圖1，中等發(fā)育程度的工程場地占了半數(shù)以上，發(fā)育程度呈微弱、強(qiáng)烈發(fā)育的逐漸減少，發(fā)育程度呈極強(qiáng)烈發(fā)育和不發(fā)育的比例很小，表現(xiàn)出正態(tài)分布特征。應(yīng)該說這一比例基本客觀地反映了目前巖溶發(fā)育程度的分布現(xiàn)狀，由于選擇廠址時主觀上回避了發(fā)育程度呈極強(qiáng)烈發(fā)育的場地，又難以完全避開強(qiáng)烈發(fā)育的場地，因此，工程建設(shè)場地中巖溶呈中等發(fā)育程度的場地占了多數(shù)，是完全符合客觀和主觀規(guī)律的。

4.6 各階段勘測中巖溶發(fā)育程度的變化

工程勘測中時常發(fā)現(xiàn)，隨著勘測階段的深化，可能出現(xiàn)巖溶發(fā)育程度逐漸增高的現(xiàn)象。如貴州大方電廠、滇東二期電廠均出現(xiàn)由初勘時的中等發(fā)育，變化成了施勘階段的整體強(qiáng)烈發(fā)育。分析其原因，一方面是由于隨著勘測階段的推進(jìn)，統(tǒng)計單元(場地或地段)逐漸變小，場地自身巖溶發(fā)育程度差異所造成；另一方面，由于勘測階段推進(jìn)，勘測工作量不斷增大，統(tǒng)計樣本也愈來愈大，巖溶發(fā)育程度的判定也就愈加準(zhǔn)確所致。

[1]GB50021－2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]DL/T 5074－2006，火力發(fā)電廠巖土工程勘測規(guī)程[S].