浅析岩溶地区的工程地质问题

浅析岩溶地区的工程地质问题
杨勇;刘杰
【摘要】为避免和减少岩溶地区工程修建所引发的建筑物安全与环境地质问题,本文对岩溶地区主要的工程地质问题进行了分类总结.结果表明,岩溶地区的工程地质问题在建筑物基础安全方面主要表现为岩溶地基的不稳定型;在地表主要为岩溶地表塌陷,岩溶地面变形、岩溶地面开裂、岩溶渗漏突水;在地下水方面主要表现为水资源流失、水质污染.
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2017(000)005
【总页数】2页(P142-143)
【关键词】岩溶地区;工程地质;问题
【作者】杨勇;刘杰
【作者单位】云南省地质矿产勘查院大理地质矿产所,云南大理671000;云南省地质矿产勘查院大理地质矿产所,云南大理671000
【正文语种】中文
【中图分类】P54
岩溶也成喀斯特（karst）,是指受含有二氧化碳流水溶蚀，特别是碳酸类岩石（如石膏、石灰岩等），通过沉淀作用而形成的地貌。

往往呈现石沟、洞穴、溶洞、地下河、石芽、石林等地貌。

此种地貌地区，在我国分布极为广泛，典型的分布地区有广西、云南和贵州[1]。

岩溶地貌是在水流作用下形成的气势磅礴的大峡谷、弯曲的沟壑、陡峭的海岸、高高的冰蚀悬谷等形状，由地下水对碳酸盐类岩石的侵蚀作用而成。

岩溶的发育和形成导致地基的工程地质条件和建筑场地恶化[2]。

可见，预测并解决岩溶引起的工程地质问题十分必要。

喀斯特地貌形成的条件有以下几点。

1.1 有大量的可溶性岩石存在
我国西南地区喀斯特地貌分布广泛，大量的碳酸盐岩、硫酸盐岩和卤化盐岩在地表和地下形成了各种奇特的喀斯特景观。

可溶性岩石是喀斯特地貌形成的根本条件,最主要的是这里有其发育的主体[3]。

1.2 岩石要具有一定的透水性
岩石由于具有一定的裂隙和孔隙，具备透水性,岩溶作用越显著。

在溶洞中，岩石裂隙越大,透水性越强，地下管道越多,喀斯特地貌发育越完整,岩溶作用愈强烈,溶洞越大,形成一个不断扩大的循环网[4]。

1.3 流水的动力作用
1)流水的溶蚀作用。

由于二氧化碳是喀斯特地貌形成的功臣,水与二氧化碳(CO2)形成碳酸(H2CO3)，使得水具备一定的溶蚀能力，而水中的二氧化碳来源于矿物风化、有机物、水中腐蚀物，以及大气流动等[5]。

（2）流水的流动作用。

由于水中的二氧化碳需要得到及时的补充，使得水溶蚀性更强烈，流动的水能带动河底砂砾对岩石进行机械侵蚀，有利于岩溶作用的深入。

1.4 气候的影响
我国西南地区地表径流稳定,降水量大,气候湿润,降水使流水得以更新和有效补充，流水下渗作用连续，因此岩溶作用得以延续进行。

2.1 岩溶地基不稳定
在岩溶地区，建筑物的地基通常是很不均匀的，岩体内部有暗河、溶洞，上覆土层
因下部岩溶水的潜蚀作用而塌陷，形成岩洞。

然而，由于地表面覆盖下有石芽溶沟，土洞的塌陷作用常常是突然发生的。

地下岩溶发育的区域就是土洞出现地区。

民用建筑物与工业建筑物的压力作用多在地面以下10m左右。

因此，建筑物地基既涉及下伏基岩，也涉及上覆土层，岩溶土层空隙比高，厚度变化大。

可见，地基容易不稳容易导致建筑物倾斜和破坏。

2.2 岩溶地表塌陷
岩溶地表塌陷多由人为引起，是由于岩溶地表塌陷破坏了岩溶水的径流状态和水的存储情况，大多发生在覆盖型岩区，由施工抽排地下水或者工程地下水位增高引起，一方面加大了潜蚀、吸蚀作用、机械冲刷，加大了地下水渗透比降，一方面改变了气、水的压强差和浮托力、自重力。

岩溶地表塌陷为城市建筑设施、道路以及城市建筑构成很大危害，影响地下水污染、生态景观结构、水动力条件以及地形变化，严重威胁着人们的财产安全和生命健康。

2.3 岩溶地面变形
岩溶地面变形影响范围广，主要由地下工程开挖以及疏干排水引起，导致地下水降落漏斗范围内产生，分布面积大。

可见，岩溶地面变形对交通工程以及地面建筑的稳定性影响严重。

2.4 岩溶地面开裂
在人为和自然的作用下，岩溶地区围绕塌坑，形成一定的宽度裂隙，这些环裂隙是完整的土体以及地表岩体，塌陷的伴生物和岩溶地面开裂石沉降伴随塌陷产生，预示着塌陷即将产生。

2.5 岩溶渗透突水
岩溶地区的岩体中有许多裂隙、管道、溶洞，在进行水库、大坝、隧道、基坑等工程时，由于岩溶活动，如存在承压水并有腹水优势断裂作为通道，则可能会遇到地下水突水而导致基坑、隧道灯工程的排水困难甚至淹没，也有可能因岩溶而造成水
库无法蓄水。

2.6 水资源流失
在修建地下工程时，若果措施不当，开挖区将成为集水廓道，将大范围地下水吸引至开挖区中排泄，使地下水流场发生巨大变化，破坏区域地下水均衡，引起井泉枯竭，河溪渗漏甚至断流。

地下工程的疏干排水改变了岩溶水文系统内的平衡状态，造成岩溶水资源的衰竭，区域地下水位大幅度下降，泉井断流干涸。

2.7 水质污染
地下工程在施工期和运营期均有可能对地下水水质造成影响。

施工阶段抽排出来的大量地下水；盾构施工时需要使用大量的辅助材料（如油脂、泥浆添加剂等），这些辅助材料可能发生遗漏，从而进入地下水中；在明挖及盾构始发地要进行局部注浆出理，这些都会对地下水水质造成一定影响；施工设备漏出的油污一旦进入地下水中也会使地下水受到污染。

采用化学灌浆来实施加速护壁措施或堵漏处理也易污地下水。

化学灌浆材料多数具有不同程度的毒性，特别是有机高分子化合物（如环氧树脂、乙二胺、苯酚等），它们毒性复杂，不论在制备、配制，还是在施工灌浆中，作业人员都要接触这些有毒物质；可见，通过离子交换复分解沉淀、溶滤、聚合等反应后，化学物质会引起地下水污染，灌浆液中得化学物质将进入构筑物裂隙与地层空隙，导致地下水污染。

由于地下工程和地下水之间发生的化学反应，
运营期地下工程会对地下水水质产生影响，也就是混凝土结构受到地下水腐蚀，影响地下水水质。

由此可见，岩溶地区工程地质问题有一定的复杂性，在岩溶地区进行各种工程时需要从岩溶地基的不稳定性、岩溶地表塌陷、岩溶地面变形、岩溶地面开裂、岩溶渗漏突水、水资源流失、水质污染等方面进行综合分析。

【相关文献】
[1]黄醒醒，许模，周洋.岩溶地区城市地下工程的环境地质问题初探[J].人名长江.2011,40（10）：13-16.
[2]李苍松，王石春，陈成宗.岩溶地区铁路工程地质研究[J].铁道工程学报.2005,12(6):357-363
[3]光耀华.岩溶地区工程地质研究[J].红水河.1998,17（2）：60-63.
[4]陈国亮.岩溶地面塌陷的成因与防治[M].北京：中国铁道版社.1995.
[5]袁道先.岩溶地区的地质环境和水位生态环境[J].南方国土资源.2003,1(10):22-25.。