石灰巖與白云巖巖溶發育特征淺析

孟繁賀，米德才，陳云生

(廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

石灰巖與白云巖巖溶發育特征淺析

孟繁賀，米德才，陳云生

(廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

石灰巖和白云巖是碳酸鹽巖主要類型，二者在巖溶發育強度方面具有明顯的差異。文章結合三柳高速公路洞諾融江大橋勘察與施工中揭示的巖溶發育情況，分析了石灰巖和白云巖巖溶發育的程度及規律，得出石灰巖區巖溶發育要遠強于白云巖分布區的初步結論，據此提出不同碳酸鹽巖區地質勘察的初步對策。

高速公路；石灰巖；白云巖；巖溶特征；勘察

0 引言

廣西山區廣布，地質條件復雜，是我國碳酸鹽巖分布最廣的地區之一，據《廣西通志·自然地理志》數據，廣西碳酸鹽巖分布面積占全國碳酸鹽巖類面積的9.8%，占廣西土地總面積的37.8%。石灰巖和白云巖是碳酸鹽巖的兩種主要巖石類型，二者在廣西區內均極為常見，但它們的礦物組成成分不同，前者主要由方解石(CaCO3)組成，后者主要由白云石(CaMg(CO3)2)組成，方解石相比白云石更易被溶蝕，這從根本上造成了其巖溶發育程度的不同，由此對工程建設產生的影響大小也不同，兩者的巖溶發育特征也因此成為工程建設者們研究的熱點問題。

1 工程概況

三柳高速公路K150+327.5洞諾融江大橋位于柳城縣鳳山鎮舊縣村和對河村交界處，橫跨融江。全橋共5聯(11×40+70+125+70+5×40)，上部結構第4聯主橋采用預應力混凝土連續鋼構，其余聯引橋采用預應力混凝土(后張)先簡支后連續T梁。

橋梁起止樁號為K149+870.5～K150+784.58，橋長914.00 m，橋面設計高程為102.186～108.000 m。橋位平面圖[1]見圖1。

圖1 洞諾融江大橋平面圖(局部)

2 場地工程地質條件

該橋位區屬于河流沖積階地地貌，地形較為平坦，起伏不大。地面高程在71.9～103.6 m，最大相對高差約31.7 m。橋梁三江端0#橋臺及1#～3#橋墩為一級階地，地形平坦，自然岸坡較緩，坡度約15°～20°；4#～16#橋墩為河床及河漫灘，地形平坦。柳州端17#～18#橋墩及19#橋臺為基座階地，岸坡相對較陡，坡度約30°～45°，最大坡度近直立，坡腳多為基巖出露，上覆第四系沖積土層。

根據鉆探及施工揭示情況，場地內分布的地層巖性自上而下主要有素填土(Qml)、第四系沖積層(Qal)粘土和砂卵石、石炭系中統黃龍組(C2h)灰巖及大埔組(C2d)白云巖，其中0#臺～13#墩位于灰巖區，14#墩～19#臺位于白云巖區。場區地表水主要為流向自西往東的融江，河水位隨上游洪水的漲落變化較大；場區地下水有2層：(1)為賦存于第四系沖積層中的孔隙潛水，受大氣降水及地表水補給，地下水量較豐富，水位隨季節而變化；(2)為基巖裂隙水，受地表徑流和孔隙水補給，地下水與河水互為補給關系。

據地質調查、鉆探及區域地質資料顯示，橋位區未見區域性斷裂構造和構造破碎帶存在，區域地質穩定。

3 橋位石灰巖與白云巖巖溶發育特征

為查明橋位巖溶發育情況，在初步勘察、詳細勘察和施工階段勘察共布置了100個地質鉆孔[1][2][3]，對每個墩臺均達到了逐樁鉆探。

鉆探結果顯示，在橋位石灰巖和白云巖不同區域，其巖溶發育情況有所不同，石灰巖區巖溶比較發育，個別墩臺屬強烈發育，而在白云巖區，巖溶則不發育。對橋位區場地全部地質鉆孔的遇洞情況進行統計，結果見圖2～3。

圖2 石灰巖區域鉆孔遇溶洞情況餅狀圖

圖3 白云巖區域鉆孔遇溶洞情況餅狀圖

從統計結果可以看出，兩類巖石巖溶發育的強烈程度差異非常明顯，石灰巖區共布置78個鉆孔，其中40個鉆孔遇有溶洞，遇洞率達51%，白云巖區共布置22個鉆孔，僅2個鉆孔遇有溶洞，遇洞率為9%。從遇洞鉆孔平面位置分布來看，石灰巖區巖溶發育主要分布于0#臺～3#墩、5#～9#墩及12#墩，白云巖區巖溶發育主要分布于14#墩和15#墩。

為研究橋位溶洞在垂直方向上的發育特征，對溶洞發育深度進行統計分析，結果見圖4、圖5。

圖4 0#臺～3#墩溶洞發育深度分布情況柱狀圖

圖5 5#～15#墩溶洞發育深度分布情況柱狀圖

從統計結果來看，0#臺～3#墩為一級階地，由于覆蓋層較厚，基巖埋藏深，因此溶洞發育位置也較深，多分布在地面25m以下深度范圍；5#～15#墩為河床及河漫灘，覆蓋層較薄，基巖埋藏淺，溶洞多發育在地面以下5～20m深度范圍以內，其中以地面以下5～10m深度范圍最為發育，溶洞數量為20個，其次分別為10～15m和15～20m深度范圍。

對各墩臺遇洞鉆孔的線巖溶率進行統計分析，見圖6。

(1)

(2)

(3)

(4)

圖6反映出部分石灰巖區樁位巖溶發育極其強烈，比如2#墩、5#墩、6#墩及9#墩等，線巖溶率較高，溶洞多呈串珠狀發育，如8#墩的ZK17鉆孔就遇有5個大小不一的溶洞，線巖溶率達28.5%；局部巖溶發育規模較大，如5#墩增的ZK22鉆孔，所遇溶洞高達8.3m，線巖溶率也達到47.4%，這些區域的巖石裂隙多較為發育，巖體破碎，完整性較差，而巖石裂隙往往成為地下水運移通道，這也是導致其巖溶強烈發育的重要原因。

另外，14#墩、15#墩白云巖區增的ZK53和ZK34鉆孔巖溶也比較發育，其中ZK34鉆孔位于河漫灘，覆蓋層卵石厚約5m，所遇溶洞發育在基巖面以下1～3m深度范圍，巖溶發育深度較淺，初步推測該處巖溶發育受河流沖刷影響較大；增ZK53鉆孔也位于河漫灘，覆蓋層厚度>8m，鉆孔所遇溶洞發育在基巖面以下16～23m深度范圍，巖溶發育深度較大，初步推測與該處位于石灰巖與白云巖兩種巖性的接觸部位有密切關系。

4 結語

通過對三柳路洞諾融江大橋石灰巖和白云巖的巖溶發育特征進行分析，可以得出以下初步結論與建議：

(1)石灰巖區巖溶發育要遠強于白云巖分布區，二者基本礦物組成成分的不同決定了其巖溶發育程度的差別。

(2)石灰巖區巖溶發育情況也有差異，其巖溶發育強弱分布與巖石裂隙發育程度、地下水流通狀況等因素密切相關。

(3)由于石灰巖和白云巖在巖溶發育方面具有很強的差異性，因此建議在相關區域橋梁及隧道等工程的勘察工作安排上要區別對待，對石灰巖區應注重勘察工作量投入，加大勘探密度，并在一些巖溶強烈發育的地方采取鉆探和物探手段相結合的辦法，以便詳細查明其巖溶發育狀況。

[1]廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院.三江至柳州高速公路K150+327.5洞諾融江大橋施工階段補勘報告[R].2014.

[2]廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院.三江至柳州高速公路K150+327.5洞諾融江大橋初勘報告[R].2009.

[3]廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院.三江至柳州高速公路K150+327.5洞諾融江大橋詳勘報告[R].2011.

Discussions on Karst Development Features of Limestone and Dolomite

MENG Fan-he，MI De-cai，CHEN Yun-sheng

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

The limestone and dolomite are the main types of carbonate rocks，both have significant differ-ences in karst development strength.Combined with the karst development situation disclosed from the sur-vey and construction of Dongnuo Rongjiang Bridge in Sanliu Expressway，this article analyzed the karst de-velopment extent and regularity of limestone and dolomite，obtained the preliminary conclusions that the karst development in limestone area is much stronger than the dolomite distribution area，whereby proposed the preliminary geological survey strategy for different carbonate areas.

Expressway；Limestone；Dolomite；Karst features；Survey

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.012

1673-4874(2015)04-0043-03

2015-03-06

孟繁賀，工學碩士，主要從事巖土工程勘察與設計方面的工作。