巖溶地區鐵路工程地質勘察對策

王 勇

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巖溶地區鐵路工程地質勘察對策

王 勇

巖溶對鐵路工程危害很大,是鐵路建設中的一個重要工程地質問題。結合我國西南巖溶地貌連續分布，面積最大最廣發育類型最齊全，其中桂林建立了國內地質調查局地質科學院巖溶地質研究所，對桂林地區的巖溶發育程度進行了深入的研究。本文在認真分析總結前人的研究成果的基礎上，充分利用到自己的工作中，通過介紹已建成鐵路遇到的巖溶問題實例,闡述了巖溶對鐵路工程造成的主要危害是突水突泥和路基塌陷,總結了在鐵路勘察中對某隧道進行了詳細的測繪調查勘察以及勘探等措施，在后來的施工中做出了較為準確的評判起到了很好的指導作用。

巖溶地區；鐵路工程；地質勘察對策

0引言

巖溶地貌在我國分布廣泛，這種地質裂紋和孔洞較多，地表容易出現天坑和洼地等特殊地形，在工程建設中這種地形地貌的難度是很大的，然而隨著我國經濟建設的深化以及鐵路工程向西南延伸，工程建設項目位于巖溶地貌區是必然面對的一個現實。而這會導致鐵路工程在建設中出現很多工程勘察中的技術問題，工程技術人員和科研人員必須不斷在實踐中總結經驗教訓，從而更好地服務于西南地區的工程建設與經濟發展。

1案例

某隧道屬剝蝕丘陵地貌區，山體海拔高程260～360m，相對高差5～50m，邊坡的自然坡度一般為15度到55度之間，山坡覆蓋薄土，見基巖（灰巖）出露，植被不發育。溶溝槽內充滿黃色粘土，隧道穿過一座獨立山體。

地下水補給、徑流、流量主要受地形控制。基巖中裂隙水豐富，但分布不均勻。地下水的數量受季節變化的影響，這是由大氣降水和地表水補給。基巖中裂隙-溶隙水較豐富，但其分布具不均一性。經調查地面附近山體偶見溶洞溶隙，巖溶中等發育。在施工開挖中洞身可能會遇干溶洞，隧道處于巖溶水垂直循環帶，平常無水，雨季施工中會遇到較大涌水。隧道最大埋深為100米，據工程勘測分析洞身中部巖溶中等發育，故應存在個別溶蝕通道。因此，有必要加強整個隧道的地質預勘測與預報，以防止多降雨時節的開挖過程中出現大涌水。當隧道底板與溶洞及槽段吻合時，應及時回填，回填工程之前徹底清除溶洞溶槽充填物，同時放入C25片石混凝土，填料標準滿足相應部位要求，以便于加強拱墻襯砌的支護。

2常用勘測方法

2.1工程測繪與調查

實地調查巖溶區的地形地貌、地層巖性、水文地質，通過人工的測試，定位，從宏觀了解當地巖溶地形發展的區域分布特征，從而確定工程勘探的下一步工作該如何開展。該方法簡單實用，是最基礎也是最實用的一個野外工程地質勘測辦法。

2.2地球物理勘探方法

一般應用在勘探測繪復雜巖溶地貌環境，為了確定巖溶洞穴的位置、深度、塌陷程度、形態等詳細數據，會采用一些輔助工程儀器，利用地球自身的物理性質，例如無線電波、電阻率、反射波、重力等物理方法，配合地質雷達與層析分析成像設備，采納透射法等方法，對巖溶地區的差異性形態與實際狀況進行較為精確的測繪。

2.3遙感技術

遙感技術廣泛應用于對地球的地理特性、資源存在、地區特征進行獲取。自上世紀七十年代后我國引進先進的各類遙感技術，輔以雷達、紅外線與航拍等多種遙感技術，對我國的廣大有待勘測的地區的勘探進度與效率起到了極大的提升。遙感技術的優勢在于能勘探到很大范圍的地區，同時具有反復勘探提高精度的好處。這一技術應用于巖溶地區的地質勘測中，就可以有效地把握巖溶的層次性與地區特性，確定地質構成，有助于開挖鐵路工程隧道時避開巖質更脆弱的部位。

2.4工程地質原位測試技術

動力觸探試驗的一般使用，有助于對溶洞和土洞充填物的測定。由于巖溶地貌的承載力較差，地質建設中很容易在填充中塌陷。這一測試技術的施工簡單，而且使用成本低，而且使用的多而成熟，所以較為廣泛的應用。

2.5示蹤試驗

使用可見的化學染料示蹤劑，能有效地對巖溶地貌的水文活動和水系連接進行跟蹤調查，從而確定巖溶地區的水位、水系等，這種方法很簡單也很可靠，但是有些巖溶地區沒有地下水，那就無法使用，受到限制。

2.6模型試驗

在之前的人力測繪中，可以對巖溶地區的大體土層、地質、水文進行了簡單的確定，進而進行一定規模的模擬試驗，然后觀察試驗結果，得出模型結論，進而確定工程地區的各類條件。

2.7插釬

將一定長度的鋼筋間隔插入覆土層，用于研究喀斯特洞穴在土壤中的發育過程。例如，在桂林地區的勘測活動中，首先是要找出是否有一個溶洞在土壤中或崩潰軟層在土壤中。這種方法的優勢在于操作簡單，成本低下。

在西南巖溶地質條件下進行工程施工，應采用多種方法進行綜合勘察，相互印證以保證勘察資料的準確性。

3不同巖溶發育地區的勘察對策

在進行桂林巖溶地區的鐵路工程建設，我們應該根據不同地區的生長特性和分布情況，并結合具體實際，選擇合適的技術與方法，根據其具體巖溶發育情況進行勘探。

3.1巖溶徑流區和補給區工程勘察

巖溶地區的地下水一般與巖溶地區的發展強相關性，經水蝕作用形成峰叢、石芽、溶洞和倒斗，特性呈現密集排列的垂直發展。具有淺層且大小不一的特點。特殊地區如土壤覆蓋區和水蝕槽頂部容易在外力作用下形成土洞。但必須指出的是，原來的巖溶徑流面積由于地殼運動將成為新的干性溶洞，需要加強勘測。

3.2巖溶排泄區工程勘察

地下水的排泄面積包括流域邊緣的大部分和溶洞、地下河，大部分裸露的地下水規模是非常大的，有利于集中的地下水排水。覆蓋的喀斯特洞穴大部分呈管道狀，埋藏在第四紀地層之下，與巖溶地區相連。但是巖溶地區地下水排泄區在開采過程中容易發生一些災害，會導致工程地帶的地下水的不穩定或下沉，從而導致了在開采過程中，在開采過程中產生的地下水污染與破壞。巖溶水蝕而成的天然水道一般發育很好，沒有特別多的阻塞物，單井涌水大，井水渾濁。上覆土層薄，一般不到三十米，在喀斯特礦區的水，很容易造成塌陷或塌陷，而喀斯特出水口不易確定，那么由此產生的坍塌位置很難判斷，對工程危害極大。

4不同階段巖溶地區勘察對策

在進行鐵路工程建設之前，無論是地基打樁還是隧道開挖，都需要對地質的穩定性、結構特性、潛在威脅地段進行查明。而一個建設工程的施工過程中，需要經歷幾個時期的勘探工作。而每個階段的巖溶地區勘測，都因為各自特點需要不同的手段和技術，來滿足所需要的勘測需求。

4.1可行性研究勘察階段

這一階段，主要的勘察對象為巖溶發育的洞穴與縫隙情況，以及它們的成形狀況，是否結構穩定。對其可能在施工過程中出現的變化做出預計與評估，通常采用實地人工測繪方法，同時輔以各種儀器，進行較為精確的聲波、重力等物理勘察。

4.2初步勘察階段

找出巖溶溶洞和土洞的發育程度和規律，評價其穩定性和結構性。根據地址發育狀態的具體情況，分析巖溶洞隙及伴生土洞的具體參數，并分析其地表沉降、分區的分布與發育程度。同樣適宜采用人工工程地質測繪，輔以無線電波、電阻率、反射波等方法，發現在該地區的物理特性是否有異常，之后要多做一步工作，就是選取某部分進行鉆孔檢驗，確定所選取的鉆孔區具有代表性。鉆孔深度應穿過巖溶地區表面，深入到溶洞內。

4.3詳細勘察階段

應確定隧道工程的施工具體范圍，或施工建設可能涉及到哪幾部分溶洞和溶洞近土區的建設狀態，位置，大小，深度，圍巖成分。還要對埋藏地下水的水系、水位進行確定，并對地基穩定性進行評價。西南地區的工程建設開發，需要探明到某些特定的土層所含有的洞穴與溶洞群。第一類是土層較薄，土壤裂隙較多的巖溶地貌區。第二類是巖石表面開放性裂隙的發育及巖體或巖體的轉移。第三類是兩條構造裂縫或寬裂縫帶的交點。第四類是不規則的地形以及隱藏較深的深層巖溶洞穴等。第五類是降水漏斗的中心部分。由于巖溶巖石的水滲透性是相當均勻的，最好選擇在漏斗中的地下水流量的上游部分，并且當水是集中的，應選擇的下游部分的地下水流量的地下水流的選擇。最后就是低洼地區及近地表水域。

5結束語

綜合各種方法進行勘探，在我國西南地區修筑鐵路隧道的時候進行地質調查是必要的。由于西南地區各個巖溶地貌地形區的發育程度不一樣，所以在實際施工中，所需要解決的問題就很復雜，就需要工程師結合工程建設地的具體情況，采用成本最低、效果最好的勘測對策，去摸清楚巖溶的發育情況和分布規律，從而為鐵路工程的隧道挖掘提供有效的數據，幫助施工的安全、有效進行。同時要加強對每一次施工的總結，以促進我國西南地區的鐵路工程建設滿足經濟發展的需要。

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