巖溶地區存在的特殊巖溶發育現象特性評價

邊 磊 于生飛 張慶輝

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250100)

巖溶地區存在的特殊巖溶發育現象特性評價

邊 磊 于生飛 張慶輝

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250100)

山東某電廠下伏基巖為碳酸鹽巖，巖溶發育強烈，形成溶蝕發育帶這一特殊的巖溶發育現象，通過工程地質鉆探、原位測試及載荷試驗等手段，對該電廠溶蝕發育帶進行了綜合評價。

巖溶，溶蝕發育帶，平板載荷試驗，地基承載力

0 引言

巖溶是一種復雜的不良地質現象，其空間發育規律復雜，對工程的危害后果十分嚴重，在山東某電廠勘察中，勘察成果揭露廠區下伏碳酸鹽巖中發育有大量巖溶，巖溶發育程度為極強烈發育，局部地段溶溝溶槽及溶洞相互貫通，地層破碎，形成巖溶地區一種特殊的巖溶發育現象——溶蝕發育帶。溶蝕發育帶主要包括溶蝕發育強烈的巖石和巖溶，對于溶蝕發育強烈的巖石，節理裂隙發育，巖體破碎，多呈蜂窩狀，巖溶一般為全充填巖溶，充填物為粘土混碎石及中粗砂。溶蝕發育帶中巖溶相互貫穿，破壞了基巖的連續性，基坑開挖面多呈現粘性土包裹碎石、塊石的狀態，工程地質條件異常復雜。

1 工程概況

該區域下伏碳酸鹽巖地層中節理、裂隙和溶洞發育，節理多被方解石脈充填，裂隙、溶洞大多為粘性土混砂土、碎石等充填，部分地段分布有空腹溶洞，沿裂隙面具溶蝕現象，部分地段巖石被溶蝕呈蜂窩狀。

2 溶蝕發育帶

根據區域地質資料、現場地質調查、工程地質鉆探及物探資料揭示，場區內不良地質現象主要為巖溶，鉆孔遇洞率84.2%，鉆孔線溶率平均值為13.92%，巖溶發育程度為極強烈發育，且巖溶與巖溶相互貫穿，形成溶蝕發育帶，其主要特征表現在：

1)從地質鉆探巖芯上看，巖體沿裂隙面具有強烈溶蝕現象，發育有較多的溶孔、溶溝和溶槽，溶蝕孔洞一般被粘性土充填，少數空腹，局部部位溶溝、溶槽及溶洞相互貫穿連通，巖芯如蜂窩狀，如圖1所示。

2)從形態上看，巖體呈現泥石混雜的形式，開挖面含土量較高，易開挖，整體強度比巖溶充填物高，但遠遠不如發育有巖溶的巖石強度高，整個巖體多呈現粘性土包裹碎石、塊石的狀態，俗稱“泥包石”現象。

3)從其組成成分上分析，該不良地質現象主要包括溶蝕發育強烈的巖石和巖溶兩部分，對于溶蝕發育強烈的巖石，節理裂隙發育，巖體破碎，多呈蜂窩狀；巖溶一般為全充填巖溶，充填物主要為可塑～硬塑狀態的粘性土混碎石或中粗砂，少量巖溶為空腹巖溶和半充填巖溶。

這是在巖溶發育地區存在的一種工程地質條件及其特殊和復雜的不良地質現象體，由巖石、巖溶、巖溶充填物以及節理裂隙以不規則的形態組成，定義為溶蝕發育帶，其工程力學性質較為復雜，與完整巖體、空腹巖溶和全充填巖溶地層均不同，其對工程的危害后果也極為嚴重，因此勘察過程中需要對其單獨定層進行分析，其典型照片見圖2。

3 溶蝕發育帶地基承載力評價

由于溶蝕發育帶在廠區中分布范圍較廣，其工程地質性質復雜，對地基基礎的穩定性影響較大，因此，需正確評價此類地質現象的工程地質性質，以便對建筑物做成正確的地基基礎設計。

3.1查表法

依據《工程地質手冊》(第四版)表4-5-18，巖石的地基承載力可參考表1取值[3]。

表1 巖石地基承載力特征值fak kPa

本建筑地段地基巖石為中等風化石灰巖(硬質巖石)，根據表1，其地基承載力特征值為fak=1 000 kPa～2 500 kPa。

3.2單軸飽和抗壓強度試驗

為進一步了解巖石的物理力學性質，在現場采集大量巖塊(局部含有溶蝕孔、槽)，進行室內單軸飽和抗壓強度試驗，根據巖石試驗成果，按照GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范5.2.6條，計算基巖地基承載力特征值[4]。

fak=φr·frk。

其中，fak為巖石地基承載力特征值，kPa；φr為折減系數(根據溶蝕發育帶巖體破碎程度，取0.1)；frk為巖石單軸飽和抗壓強度標準值，計算結果見表2。

表2 根據單軸飽和抗壓強度試驗得出的地基承載力特征值

3.3現場淺層平板載荷試驗

由于主廠房荷載較大，且地基持力層范圍內普遍分布有溶蝕發育帶，為更準確地評價其地基承載力，以驗證該持力層承載力能否滿足設計的要求，在溶蝕發育帶地基進行了2個點的淺層平板載荷試驗，試驗采用直徑為30 cm圓形剛性承壓板。

表3 淺層平板載荷試驗點的地基承載力特征值確定表

試驗結果見1號，2號試驗點的曲線(見圖3，圖4)，各淺層平板載荷試驗點溶蝕發育帶地層的地基承載力特征值取值如表3所示。

3.4溶蝕發育帶地基承載力的確定

根據上述確定地基承載力的方法，綜合對溶蝕發育帶的地基承載力進行推薦，見表4。

表4 溶蝕發育帶地基承載力確定表 kPa

從以上3種試驗方法確定的承載力特征值可以看出，與平板載荷試驗相比，查表法與單軸飽和抗壓強度得出的承載力特征值均嚴重偏高，分析造成此嚴重差異的主要原因是：規范查表法中所涉及的巖石，以及巖體單軸飽和抗壓強度試驗所采取的巖樣均為相對完整的巖塊，這無疑均忽略了本工程溶蝕發育帶地層中巖體溶蝕、破碎的典型特征。

綜合分析上述試驗的結果，本工程溶蝕發育帶地基承載力特征值為560 kPa，同時建議：

1)對于溶蝕溶發育帶，其物理力學性質指標及承載力特征值應按溶蝕發育帶地層專門考慮，不可盲目采用完整巖石的指標，并應充分考慮充填巖溶對基礎穩定性的影響。

2)由于溶蝕發育帶的復雜性，在基坑開挖、基礎施工的過程中，必要情況下需要增加施工勘察，以進一步摸清溶蝕發育帶該特殊地層的分布情況，此外，在施工過程中應加強施工驗槽工作和巖土工程監理工作。

4 結語

溶蝕發育帶這一特殊地基的工程特性與完整巖體地基、空腹溶洞以及巖溶充填物地基迥然不同，尤其體現在地基承載力上，因此，在工程中將該地層單獨劃分出來進行專門評價是十分必要和重要的。對于此類溶蝕發育帶，當基底主要為溶蝕發育強烈的巖石，開挖面呈現粘性土包裹碎石、塊石的狀態時，物理力學性質指標及承載力特征值應按溶蝕發育帶考慮，并應充分考慮充填巖溶對基礎穩定性的影響。當基底主要為充填巖溶，開挖面主要為粘性土時，物理力學性質指標及承載力特征值應按充填巖溶考慮。物理力學性質指標及承載力特征值參數選用時應特別注意完整巖石與溶蝕發育帶的區別。

[1] 山東省地質礦產局.山東省區域地質志[M].北京：地質出版社,1991:105-122.

[2] 郭長寶,郭書泰,彭 濤,等.遼寧省大窯灣某建筑場地巖溶發育特征及工程地質評價[J].中國巖溶,2010,29(2):176-182.

[3] 工程地質手冊編委會.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社,2006:395-417.

[4] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

Characteristicevaluationofaspecialadversegeologicalactioninthekarstsarea

BianLeiYuShengfeiZhangQinghui

(ShandongElectricPowerEngineeringConsultingInstituteCo.,Ltd，Jinan250100,China)

Rock in the engineering site of a power plant is a soluble carbonate rocks in Shandong, karsts development is very strong, forming a special adverse geological phenomenon-karsts belt. Through the engineering geological drilling, in situ test and load test and other methods, the karsts belt in the power plant was evaluated synthetically.

karsts, karsts belt, PLT, bearing capacity of foundation

1009-6825(2017)28-0071-03

2017-07-26

邊 磊(1982- )，男，碩士，工程師

P642.25

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