巖溶地區水文地質條件勘察的重要性研究

李宏飛

（安徽省地勘局第一水文工程地質勘查院，安徽蚌埠 233000）

水文地質調查是巖土工程地質勘察的重要組成部分，也是巖土工程地質條件評價不可或缺的內容。不同地區的水文地質條件是不同的，同一地區的水文地質條件在不同的時間段、季節等條件下也存在差異。因此，為了確保擬建工程的安全性，必須加強水文地質條件的調查工作。碳酸鹽巖地區的水文地質條件與砂巖區、花崗巖區的存在明顯差異，且碳酸鹽巖地層受水文地質條件影響更加明顯。因此，在巖溶地區（碳酸鹽巖地區）研究水文地質條件極為重要。鑒于此，本文結合巖溶地區水文地質調查實例，分析水文地質條件研究在巖溶地區的重要性。

1 研究區域巖溶地質條件

巖溶地區的地質條件與其他區域（砂巖區、花崗巖區等）的地質條件存在明顯的差異，因此，研究巖溶區的水文地質條件不能局限在研究狹小的范圍內，而應該是分析其區域巖溶的地質條件，重點調查碳酸鹽巖地層的空間展布形態以及出露范圍，區域斷裂構造、褶皺構造等的疊加破壞。同時，根據碳酸鹽巖巖性的差異以及構造分布規律等評價巖石類型以及巖溶含水介質，如含水層類型等，進而評價含水層在水平延伸方向以及垂直傾向方向的變化規律。此外，在研究區域巖溶地質條件時，應加強地形地貌變化規律的研究，如研究區是位于區域巖溶地層單元的分水嶺還是匯水區域內。如某擬建區域位于中二疊統棲霞組厚層微晶灰巖內，該灰巖局部含有少量的燧石結核，層厚約90～140m等，富水性強，在研究區水文地質單元劃分中屬于弱含水層；補給來源為大氣降水，主要沿著巖溶裂隙以及構造裂隙補給，向碳酸鹽巖地層形成的向斜軸部聚集，并沿著軸部裂隙向碳酸鹽巖傾向方向排泄。

區域巖溶地質條件研究中應加強巖溶地區地下水的補徑排條件，這是由于巖溶地區一般發育巖溶地貌，且以巖溶裂隙水為主，補給通道較發育，受地表水體的影響較大，尤其是大氣降水。同時，由于巖溶地區各種裂隙極為發育，導致小裂隙逐漸發展成為大裂隙，進而發展形成地下暗河等。故在巖溶地區需加強補徑排條件的研究工作，才能確保巖土工程條件評價的合理性。

2 調查巖溶發育規律

巖溶地區水文地質條件調查主要針對的巖溶發育規律，巖溶發育規律主要包括調查區內巖溶的形態特征以及空間分布規律、蓄水構造、地下巖溶管道以及巖溶裂隙、洞穴類型、結構以及形態特征等，查明巖溶地區是否存在地下暗河等。因此，巖溶地區水文地質條件調查至關重要。同時，巖溶發育規律也是評價巖溶地區是否再存地下暗河以及較大范圍地下水的主要依據之一。巖溶發育規律研究中對巖溶地區裂隙的統計以及綜合研究至關重要，包括斷裂、褶皺、節理、巖層層面等軟弱結構面，上述軟弱結構面是巖溶裂隙發育的主要部位。

如某巖溶地區，為查明該區域深部巖溶發育規律，進行了電法測量（圖1）。由圖1可知：該剖面充電點7歸一化[ΔU/(MN×I)]曲線零值點主要集中在116.5點附近，推測該區域所對應的地下水系與充電點7（干溝上游消水坑）可能連通。為驗證該含水層的正確性，在該剖面上布置2個鉆孔進行驗證（ZK14.7-114、ZK14.7-118）。

ZK14.7-114鉆探結果表明：0～27.0m主要為黃色粘土，夾少許白云巖團塊巖溶被水或者泥漿填充、裂隙含水；27m以下主要為淺灰、灰色厚層塊狀粉中晶白云巖，該層含巖溶裂隙—溶洞水，其中36～37m裂隙發育，39～2m為溶洞。ZK14.7-116鉆探結果表明：0～27m為褐黃色泥土夾灰、灰白色灰巖團塊，為回填層；27～45m主要為淺灰、灰色厚層塊狀粉中晶白云巖，該層含巖溶裂隙—溶洞水，富水性強，45～51m為溶洞，抽水試驗結果表明該孔水量大于463.62t/d。綜合分析認為：剖面上覆地層雜填土夾白云巖團塊、厚度約27m；下伏地層為三疊系下統茅草鋪組淺灰、灰色厚層塊狀粉中晶白云巖、巖溶裂隙發育，含巖溶裂隙—溶洞水。

3 研究水位變化特征

巖溶地區的水文地質條件受補給影響較大，容易引起水位的變化，這是由于巖溶地區的地下水以巖溶裂隙水為主，在地下水形成之前，由于斷裂、褶皺、節理以及巖層層面等薄弱區域的影響，使得地表水體沿著上述薄弱區域進行下滲，由于水的溶解作用，導致上述裂隙逐漸擴大，進而形成廣泛而發育的巖溶裂隙，隨著巖溶作用的不斷持續，巖溶裂隙逐漸擴大，進而與周邊的裂隙逐漸溝通，形成地下溶穴、溶洞等，最終形成地下暗河等。因此，巖溶地區的地下水與地表水之間的溝通性較好，所以該區域的地下水水位明顯受地表水體的影響，進而導致水位變化較大。若擬建區域位于巖溶地區，則需要對該區域的水位變化進行充分的估計，這是由于一個區域的地下水水位是處于動態變化過程中的，不同季節地下水位是存在較大差異的（圖2），而巖土工程條件受地下水影響較大。因此，查明擬建區域地下水位變化和最大地下水水位是提高巖土工程勘察質量的基礎。巖土工程勘察中地下水位的變化對擬建工程的影響主要體現在：①若地下水位變化較明顯，則在基坑開挖過程中可引起突水、涌水等事故，主要原因在于地下水位的突然增高使得上覆巖土層的靜壓力降低[3]；②對巖土層結構的影響，若巖土層一直處于飽水狀態，當地下水位下降明顯時，則容易造成原來飽水狀態的巖土層逐漸失水，進而降低了巖土層的物理力學性能，極易引起擬建區域的不穩定沉降。

圖2 巖溶地區地下水變化示意圖

4 結束語

綜上所述，巖溶地區的水文地質條件是復雜的，研究水文地質條件對準確評估巖溶地區工程地質條件意義重大。巖溶地區的水文地質條件受地貌、巖性、構造以及大氣降水的影響較為明顯，一般來說，潮濕多雨地區的巖溶地貌較發育，而干旱少雨區域的巖溶地貌不發育，對擬建工程的影響相對較小。本文以舉例的方式分析了巖溶地區水文地質條件研究的重要性，同時為巖溶地區水文地質條件調查研究提供參考，為更加準確地評估巖溶地貌對擬建區域的影響提供指導。