西南山區工程地質條件對機場工程建設的適宜性研究

陶紅波

（貴州建設職業技術學院，貴州貴陽 551400）

我國西南山區工程地質條件較為復雜，由于近期構造運動強烈，河流下切，形成了高山峽谷地貌。溝谷兩岸多陡坡，巖石風化強烈，巖體破碎，崩塌、滑坡、泥石流等物理地質現象發育［1］。另外，強烈的巖溶作用破壞了原有的巖體機構，形成各種各樣的巖溶洞等現象，原有的巖體強度大大降低，從而引起各種地基變形破壞，嚴重影響地基穩定性［2］。在此類巖溶現象發育的地區開展機場建設等重大工程，巖溶引起的巖體強度弱化必然給工程帶來困難，對此必須認真對待，否則會造成重大損失［3］。隨著國家經濟的迅猛發展，我國西南地區的民用航空事業也在快速發展。據《全國民用機場布局規劃》，在2020年之前將在西南片區規劃建設民用機場達52個。在西南地區建設大型民航基礎設施，工程地質問題愈來愈多，有時甚至成為整個建設工程的技術核心和投資重點［4］。本文以西南某區域內的地形地貌、地層、地質結構、水文地質條件、不良地質現象以及巖溶發育特征為主要研究內容進行分析與總結，為該類區域開展機場工程的勘察、設計和施工建設提供參考。

1 工程地質條件

1.1 地形地貌 研究區位于西南云貴高原東側斜坡地帶，為山脈與凹陷過渡區。地勢中西部較高，北南部較低，最高點海拔1680m，最低點海拔543m；地貌類型多樣，喀斯特地貌大面積分布，丘陵、山地、盆地相間分布。研究區東部一帶主要為峰叢洼地，出露地層主要為石炭、二疊系灰巖、白云巖。巖溶強發育，溶丘多呈渾圓狀、饅頭狀。在其緩坡上常發育溶溝、溶槽、石芽等，溶丘多沿巖層走向及斷裂走向呈串珠狀排列；研究區及西側一帶主要為溶丘洼地，出露巖層為三迭系下統、中統灰巖、白云巖。其特征地形波狀起伏，殘丘低矮圓滑，呈饅頭狀，山頂及山坡上覆少量殘積物，溶洼多呈碟形分布，溶洼地帶次生紅粘土層較厚。

1.2 地層分析 研究區地層的分布以中生界的三疊系最廣，上古生界的二疊系次之。下古生界的寒武系、奧陶系集中分布于北部，中下志留統在研究區北部有出露。上古生界的泥盆系除以條帶狀呈北東向出露外，尚偏集于研究區西南和東南角；上古生界除泥盆系地層有分布外，還有石炭系的部分層位零星分布于研究區內北部；中生界的中下侏羅系，在南部和北部呈條帶分布，上白堊系散布于研究區東北部；第四系零散分布，分布地點主要在河流沿岸、緩坡臺地等。

1.3 地質構造 研究區具有復雜多樣的構造形跡。構造帶以北東為主，南北次之，局部顯東西向。褶皺多寬緩，斷層傾角陡至中等。北東向構造以斜跨中部復向斜為主體，由三疊、二疊系地層組成。南北向構造西南隅發育次級褶皺，其余地區散見與箱狀背斜配套的斷裂；北東東向正斷層在研究區附近較為發育，大多傾向南東。

1.4 水文地質條件

1.4.1 地表水 研究區處于1條地表河上游右岸各支流的分水嶺地帶，河長40.8km，平均比降7.5‰，集水面積293km2，沿途支流上游以左岸居多，下游多為右岸支流，主要支流中河長超過10km、積水面積超過20km2的有4條?？萜诤樗粯烁呒s為998.56m，100年1遇洪水位1003.27m，300年1遇洪水位1004.09m；區內的水塘分布較少，其中，水塘面積在0～1000m2的有6處，面積在1000～2000m2范圍內的有7處，面積在2000～3000m2范圍內的有1處，面積大于3000m2的有2處，其中最大面積為19000m2。

1.4.2 地下水 研究區地下水主要靠大氣降水滲入補給。地下水類型主要為碳酸鹽巖巖溶水，其次為基巖裂隙水，局部為松散堆積層孔隙水。區內含碳酸鹽巖巖溶水的主要為三疊系下統灰巖、白云巖。由于巖石成分、單層厚度和結晶粒度不同，巖溶的發育程度和富水性也不相同。三疊系下統薄層石灰巖中，溶洞、地下巖溶系統強烈發育，富含巖溶水；白云巖地層內溶洞、地下巖溶系統的發育程度相對較弱；基巖裂隙水含水巖組，出露于背、向斜的翼部，主要含水空間為白云巖風化裂隙及構造裂隙，呈片狀分布，裂隙水主要賦存白云巖風化裂隙及構造裂隙，該巖組富水性較弱；松散堆積層孔隙水分布于地表河及其支流兩岸坡，主要為粘土夾洪沖積砂土層，總厚度為0～17m。

1.4 不良地質現象 研究區內出露基巖主要為碳酸鹽巖，上覆殘坡積粘土層，主要不良地質作用現象有巖溶、土洞，區內碳酸鹽巖溶洞極為發育，土洞主要發育于各地下巖溶系統分布區，由巖溶系統反復充放水作用而成；分布于溶蝕溝谷及緩坡臺丘上的殘坡積粘土，自然條件下基本穩定，但在填方碾壓堆載條件下，其穩定性可能會變差；區內地形起伏大，東部一帶地表沖溝、槽谷較發育，均為淺切沖溝。

2 巖溶的形成條件及發育特征

2.1 古地理環境 研究區絕大部分地區早三疊世的沉積發育齊全，且與二疊紀為連續沉積，早二疊世底部沉積有砂巖、泥巖、頁巖；區內出露的碳酸鹽巖主要為早三疊世各相區的灰巖、白云巖。特有的沉積環境，造就了該地區特殊而復雜的地層，為巖溶發育提供了基本物質條件。

2.2 碳酸鹽巖分布特征 研究區范圍內出露三疊系下統地層中，含碳酸鹽巖的地層有：三疊系下統青巖相區第2段第1層灰色薄層至中厚層狀灰巖，夾紫紅色灰巖、泥質灰巖，出露厚度大于100m；第2段第2層中厚層狀灰白云巖，出露厚度為大于50m；此外，研究區西側出露有三疊系下統的白云巖；研究區內出露的碳酸鹽巖主要為石灰巖，且純度較高，易溶解的化學成份和礦物成份較多，微觀結構上以細晶為主。

2.3 新構造運動 研究區晚近期構造運動以繼承性間歇隆起運動為主，并伴隨有掀斜運動。新構造運動控制了巖溶地貌發育有顯著的“向深性”。巖溶在發育過程中，巖溶地下水處于埋藏較深的狀態，由于地殼的新構造抬升運動，制約巖溶發育的排水基準面不斷下降，從而使巖溶水向深部垂直發育，在巖溶地貌景觀上表現出了深邃的峽谷，深的封狀洼地，深陷的漏斗，豎井和落水洞，使之巖溶水經常處于埋藏較深的狀態中。

新構造運動在本區的巖溶地貌發育過程中起主導作用，導致巖溶地貌具有層狀發育的特點。這種層狀地貌代表了一定的地貌發育階段，河流因地貌強烈抬升而迅速下切，因此干流呈峽谷或箱形谷。

2.4 巖溶總體發育特征 根據巖溶發育條件分析，在侵蝕基準面以上，巖溶發育以垂直發育為主。在侵蝕基準面附近，巖溶以水平發育為主，從場區地下水出露特征分析，局部發育小型水平巖溶系統。研究區地層巖性以碳酸鹽巖為主。碳酸鹽巖微觀結構以微～細晶為主，為本區巖溶發育提供了良好的巖性條件。場區巖體近直立節理裂隙較發育，以NE向張性裂隙為主，其次為近NW向剪張裂隙，透水性好，有利于巖溶的發育。場區新構造運動以間歇性抬升為主，區內地下巖溶發育高程與地表夷平面的次級停歇期呈很好的對應關系。地表巖溶的平面分布及外部形態受地質構造、地層巖性因素等控制明顯。區內地表巖溶以溶溝溶槽、石芽、落水洞、漏斗為主。溶溝溶槽、石芽遍布于場區，溝槽走向與碳酸鹽巖節理面、巖層層面走向基本一致；巖溶洼地、巖溶漏斗、落水洞等沿碳酸鹽巖地層發育，其長軸往往指示巖層層面走向、節理面走向或構造線方向。

3 結論

研究區地形起伏大，地表淺切低緩沖溝、槽谷較為發育。地貌類型為巖溶地貌，場區內無滑坡、崩塌、泥石流、砂土液化等重大工程地質問題，經相關工程處理后，巖土條件較適宜機場建設。本區地處地表河上游右岸各支流的分水嶺地帶，若機場填方邊坡區擠占河道后，將造成被擠占河道之上河水位雍高，對填方邊坡區影響較大，應加強防洪影響分析及設計。同時地下水主要類型為松散層孔隙水、基巖裂隙水及巖溶水，主要接受大氣降水補給。地下水埋深總體較大，對機場工程影響較小，但局部淺埋地帶對工程影響明顯。根據研究區內巖溶總體特征顯示，其中巖溶穩定性問題是最突出的工程地質問題。