巖溶的工程地質調查

1、巖溶的工程地質調查.巖溶的工程地質調查巖溶（國際通用術語Karst，譯名喀斯特） 是指水對可溶性巖石（在我國以碳酸鹽巖為 主，局部尚有硫酸鹽巖、鹵化物巖等）進行 以化學溶蝕作用與特征（并包括水的機械侵蝕和崩塌使用以及物質的攜出、 轉移和再沉積）的綜合地質作用，以及由此 而產生的現(xiàn)象統(tǒng)稱。巖溶作用的結果在可溶 巖表面及其內部形成各種巖溶現(xiàn)象，在地表 的如洼地、槽谷、漏斗、落水洞、溶溝溶槽、 石芽、石柱、溶峰等；在地下的則為各種形 態(tài)的溶洞、溶隙、管道等。由于巖溶作用 受著地下水水流系統(tǒng)的控制，因而各種巖溶 現(xiàn)象也往往組成一定的系統(tǒng)，稱為巖溶系統(tǒng)， 受各種因素的影響，巖溶的發(fā)育有強弱之分，一般可溶

2、巖巖性較純，連續(xù)厚度較大，出露 分布較廣，斷層較發(fā)育、巖層較破碎的，巖 溶較易發(fā)育；可溶巖巖性不純，含泥質及其 它不溶雜質成分較多，連續(xù)厚度不大或多類 有非可溶性夾層，出露分布較局限，斷層不 發(fā)育、巖層較完整的、巖溶發(fā)育較弱。巖溶調查的目的通過開展巖溶調查，為礦山開發(fā)與整治、自 然資源的合理利用和環(huán)境保護提供區(qū)域性、 基礎性資料；為礦山工程建設的規(guī)劃和合理 布局提供區(qū)域性工程地質資為礦山內進一 步開展大比例尺巖溶工程地質調查、料；專門巖溶工程地質和巖溶環(huán)境工程地質勘 察提供設計依據，為開展巖溶工程地質專題 研究、編制專門性巖溶地質和環(huán)境地質圖提 供基礎資料，為礦山防災減災提供基礎支撐。巖溶調查

3、的任務查明礦區(qū)巖溶發(fā)育特征和分布規(guī)律；礦區(qū)巖 溶工程地質條件，闡明在各種主要自然地質 因素作用和影響下礦區(qū)巖溶工程地質條件 的變化規(guī)律；查明礦區(qū)內巖溶主要地質災害 的分布和發(fā)育規(guī)律；查明礦山工程活動對巖 溶地質環(huán)境的作用和影響，對主要巖溶環(huán)境 工程地質問題和質災害及其發(fā)展趨勢做出 初步評價和預測。應重點查明巖溶塌陷發(fā)育 的現(xiàn)狀、特征及其水文地質工程地質條件， 進行巖溶塌陷易發(fā)性區(qū)劃；巖溶地下水與地 表水的水力聯(lián)系及地下巖溶水形態(tài)，研究分 析巖溶發(fā)育形態(tài)、規(guī)模等。1.巖溶塌陷調查巖溶塌陷發(fā)育的基本條件是：巖溶洞隙的存在，定厚度的松展蓋巖口溶塌條件陷現(xiàn)狀巖 溶地下水。圍繞其基本條件開展以下調查任務

4、：調查，查明巖溶塌陷的數量、類型、發(fā)育特 征和分布規(guī)律；2）開展巖溶塌陷發(fā)育的地質環(huán)境背景和水 文地質工程地質條件調查，查明可溶巖分布、 第四系覆蓋層特征、巖溶地下水動力條件和 誘發(fā)巖溶塌陷的人類工程活動等；）開展典型巖溶塌陷勘查，查明巖溶塌陷地 質結構和3動力條件，分析巖溶塌陷形成深 化模式；）開展巖溶塌陷易發(fā)性區(qū)劃，建立 巖溶塌陷調查評價4數據庫，提出巖溶塌陷 災害防治對策建議。2.巖溶地下水調查、動態(tài)變化迅猛、逕流通暢、流態(tài)集中管道狀或分 散網絡狀）巖溶地下水一般具有賦存狀態(tài)復雜（多變的特點，這些特征在不同地段由于其補給、逕 流、排泄條件的不同而又有明顯的差異。影響補、逕、排條件的因素除

5、了地質構造外，主要受地 形地貌、即碳酸鹽巖的出露條件、地形切割程度調文查己巖溶地，下同水的型賦 不同的巖溶地下水特征。據此開展以下調查任務： 存狀態(tài)及其動力特征；巖溶水的補給來源和方式，逕流排泄特征，及其與地表水體和第 四系潛水的轉化關系；巖溶大泉和地下河的 發(fā)育、分布和出露條件，補給區(qū)的范圍，流 量的動態(tài)變化和泉口沉積特征，覆蓋型和埋 藏型巖溶區(qū)要特別注意調及其動態(tài)變化，巖 溶地層頂板覆蓋）（水頭查巖溶水位層的隔 水或透水性，其與土層地下水的水力聯(lián)系和 水頭差。巖溶調查的基本要求根據巖溶地層的出露 條件，進行工程地質分類，將其 劃分為裸 露型、覆蓋型、埋藏型三種。如下表：巖 溶區(qū)工程地質類型

6、分類 覆蓋型 埋藏型 裸 露型 指標 厚覆蓋型 淺覆蓋型出露 無 零星大部分情況.蓋層第四系土層 非可溶巖第四系不定53030土層厚5m)度(巖溶層以露為主巖溶地區(qū)主要為松巖溶巖 溶地洼地、堆積物所覆蓋，僅埋藏于地中簇 狀峰林或孤峰等巖溶基出露松散山出之積 物蓋，厚較巖溶多見于地、峰造堆積洼地、 峰林平原、孤峰平原地或山叢谷地地貌組沖 積平原、湖積平原、平原中，發(fā)合特征 溶 丘洼山前沖洪積平原育非巖溶地、壟崗地 貌谷地、峰林谷地覆蓋層下往往有埋藏主要為古地表 巖巖溶發(fā)巖溶，在有的石牙、溶溝，其下溶一般育特征.較發(fā)育，發(fā)育隱狀巖溶，淺部利條件下石牙 溶多為充填、半充填溶常有近代洞，向下以 溶隙為

7、主，巖溶的疊溝、漏斗、落水由上向 下巖溶發(fā)育減置，發(fā)育深巖溶，以洞、弱，地質構造條件隙為主，地、 巖溶發(fā)育的控制作有溶孔有所減弱，石山邊 谷、盲洞等，其等巖多有大型洞穴發(fā)育受地形態(tài)構造條見：地的控制巖溶明為溶 及各形態(tài)溶洞，發(fā)育分布往往受地質構造條 件的控制深層巖溶地表強水文地巖溶承 壓水，并與上裂（覆松散地層孔隙烈吸水， 質特征承壓水，往.地下水隙）水有一定水力聯(lián)往具有較系，地 下埋藏淺，有大的壓力埋藏較深，動態(tài)時有 上升泉出露，動水頭，并沿變幅大，態(tài)較穩(wěn) 定斷裂帶上地下升成多沿隙和道匯形成下河，動力直分較明顯由 分嶺到谷往表現(xiàn)有水平分帶現(xiàn)象石山區(qū)覆蓋層為多種成因的具非巖溶土體 組成，碳酸鹽

8、巖堅硬的工程地 區(qū)的工程的 風化殘積土及其經質特征層狀碳地質特征， 僅當巖溶搬運的次生沉積土往酸鹽巖.體一般往具脹縮性；基巖面地層埋藏較穩(wěn)定; 起伏較大，其低洼處較淺時左常有軟土分布， 在上軟硬相（50m，由于覆土層中有時還有土 間的巖右）過量開洞發(fā)育，使建筑條體，當或疏排造條 復雜化；當開采或溶地下水排巖溶地下水時 存不利可能引易產巖溶塌陷威脅；隱地面下 崩塌巖溶發(fā)或塌陷；坡；地溶地層建筑板以上在季近的 地變動建筑物以下在著沿在溶裂裂隙充填 突水和潰入的板穩(wěn)定問威脅；洼地谷地題 中建筑條件較復雜，存在巖溶.塌陷威脅；水工建筑物如無隔 水層供利時滲問題突出礦區(qū)巖溶工程地質 調查的基本內容以調查

9、礦區(qū)巖溶工程地質 條件各組成要素的分布和變化規(guī)律為主，要 特別注意對巖溶、軟弱巖土體、活動性斷裂 和外動力地質現(xiàn)象的調查。對工程地質條件 復雜、礦山建設急需的重點區(qū)域，應結合礦 山建設規(guī)劃的實際需要開展某些專門問題 的研究。區(qū)域巖溶工程地質條件的復雜程度， 根據地形地貌特征、巖溶發(fā)育程度、巖土體 類型及性狀、地質構造特征、地下水類型與動力條件等地質作用發(fā)育程度進行調查區(qū) 分級，劃分如下：調查分級 備注出露條件 典型調查區(qū)一般調查區(qū) 重點調查區(qū)裸露型巖溶區(qū)V在發(fā)生過嚴重塌陷事件的重V 淺覆蓋型 V覆蓋型點調查區(qū)內開展典型調查巖溶區(qū)V厚覆蓋型且第，非可溶巖厚度小于10m30m四系松散土層厚度小于埋

10、藏型 VV的埋藏型巖溶區(qū)應開展重點巖溶區(qū)調查非巖溶區(qū)x 、r巖溶調查方法調查中要充分利用遙感、物探、原位測試、 同位素地質、示蹤及計算機等新技術、新方 法，以提高工作質 量和效率。采取不同的工作方法，調查過程中應根據不同的類型， 體現(xiàn)出重點調查內容。具體如下表類裸露覆蓋埋藏方在詳細收集資料的基礎上進行補充路調查，著重調查各類動力地質現(xiàn)象；勘應有縱橫勘探剖面對以地面調查 為主，配合工作結合工程規(guī)劃和布局的需要布置，溶地層的埋深與產狀態(tài)觀測和連通試驗；在穿越各地貌 單元并控制土體類型和動主要巖溶與壓力水頭情況大的谷地中結合工程地質現(xiàn)象：應綜合利用鉆、物探手 段配作方頂板覆蓋層的工程地要進行適當的勘

11、探和適當的試驗和觀測工作；控制孔深度應驗工特征進行控 到巖溶發(fā)育帶 巖，舟勘探孔查芮0容2基巖面以地形地貌與巖溶調查1）調查巖溶地貌的形態(tài)特征、規(guī)模、組成 物質、組合特征及空間分布與過渡關系，劃 分地貌形態(tài)、組合類型。2）調查地表水文網與分水嶺的成因、分布。演變歷史及其和地下水文網的關系；河、湖、 洼地枯洪季節(jié)的變化和洪水淹沒范圍；各級 剝夷面的分布高程和成因。發(fā)育層位與地貌、規(guī)模與組合特征，調查巖 溶形態(tài)、）3.構造部位，選擇代表性地段結合遙感圖象解 譯統(tǒng)計其發(fā)育密度：對大型洞穴調查其出露 位置、成因、形成條件、洞口及內部形態(tài)和 堆積物特征，測制平、剖面圖。注意調查巖 溶發(fā)育與巖性、構造、地

12、貌及地下水動力條件的關系。碳酸鹽調查碳酸鹽巖的巖性成分和巖性組合特征；2）調查描述碳酸鹽巖的結構、構造特征；3）調查碳酸鹽巖中的非可溶巖夾層，注意 調查描述粘土層、鋁土質或炭質頁巖、高嶺 土、煤層等軟弱夾層的巖性、厚度與分布。4）根據碳酸鹽巖的巖性組合類型及沉積組 合特征，按調查單元劃分巖溶層組類型。根 據代表性巖樣的化學分析、物性試驗、薄片 鑒定和溶蝕試驗成果，對各主要巖溶層組成 的溶蝕性能做出評價。巖溶發(fā)育程度調查巖溶發(fā)育程度受可溶巖的層組類型、氣候、 地質構造、地貌和新構造運動等因素的綜合 影響，其中巖溶層組類型是其基本的物質條 件。因此巖溶發(fā)育程度的劃分以巖溶層組類 型為基礎，結合考慮

13、其出露條件和地表地下 的巖溶現(xiàn)象，并參考有關的特征性指標，進 行定性的分析和評價。目前我國對巖溶發(fā)育 程度的劃分未完全統(tǒng)一，不同的單位及規(guī)范 有不同的劃分方法，但.基本劃分為強、中、弱三級。我國有關巖溶 發(fā)育程度劃分如下：條：巖溶場建筑地 基基礎設計規(guī)范中第6.6.21）地可根據 巖溶發(fā)育程度劃分為三個等級，表巖溶發(fā)育程度等巖溶場地條地表有較多巖溶塌陷、漏斗、洼地、泉眼溶 溝、溶槽、石芽密布，相鄰鉆孔間存臨空面 且基巖面高差大5m巖溶強地下有暗河、伏 鉆孔見洞隙率大30或線巖溶率大20% 溶槽或串珠狀豎向溶洞發(fā)育深度20 巖溶中介于強發(fā)育和微發(fā)育之發(fā)地表無巖溶塌陷、漏斗、溶溝、溶槽較 巖 溶微

14、發(fā)相鄰鉆孔間存在臨空面且基巖面相對高差育小于2m鉆孔見洞隙率小于10%或線巖溶率小于5% 注：基巖面相對高差以相鄰鉆孔的高差確 定鉆孔見洞隙率=（見洞隙鉆孔數/鉆孔 總數）X100%鉆探總進/線巖溶率=（見洞隙的鉆探進尺 之和100%R）X ）鐵道部第二勘察設計院2巖溶發(fā)育尚度等綴及其指標卅溶發(fā)肖程度*惜快埔?guī)r洎取彖:，i. 5!-110 J易大泉謊13 箱孔.*海率即擋映獻廉玳蔑白云址葬僉照下*隋牌志均很吱有，地 表宥18人枷部柯，地下有大靚禳的 打,=.蓋：|辰.以什適水豹十*155D中法白甘巖她為fi浴劃.市水涓、ffiq,讓仙 市集.址卜1此槌蟻十的帝柯,以 代歪小萬匚4Hi就渠正S-

15、151G-50EDIf中障10京利、*前不，槌酸厝號成開L，：她去七小此用的演消，壯屯的落木 ifl.撮斗，電下故打翌陽耿n例嘰以瞿B!爪為E1-55-JO2-5砌右統(tǒng)段理鹽巖與障屑 咨9互讓或去怛地表占電下多以海隙為青少做芭術1、加中W六俗!?!-慝ff也就威為上的捌員言木困0 12；-S p 扣F5 r r A-. - .：山目：蚣巨折斥 勘器玄M南買愚虜.弟一電，H- .,中日泓迫11版社，條巖溶巖溶地區(qū)工程地質調查規(guī)程中第 5.4.33）發(fā)育程度調查劃分為強、中、弱 三級，見表。碳酸鹽巖巖溶發(fā)育程度分級標志參考性 指標地表單位巖溶鉆孔鉆孔泉流涌巖溶 發(fā)育巖遇特 征水發(fā)育量 程 洞 溶量

16、L/（密度 度 率率L/（）s（個） %（%（） s.m/） 2km性巖鹽碳酸巖連續(xù)厚度較純，出露面較大地表有較廣151060100斗、落水洞，下溶洞發(fā)育巖溶發(fā)育河度較地、漏斗、落0.610洞發(fā)育地下111穴通道不多10303較量泉大溶數少，暗河稀疏。發(fā)巖部深不溶育.以不純碳酸鹽巖為主，多間夾型或互夾型。地V1030 1 3 V形弱表巖溶態(tài)稀V0.1地下疏發(fā)育巖溶穴較少泉及暗河少見以內 100m或基巖面下50m注：鉆孔巖溶率是指地 表下以上全孔巖溶率，指標減孔段統(tǒng)計數；對于孔深100m半。調查巖溶區(qū)發(fā)育的紅粘土、軟土及巖溶堆和物1）紅粘土是指碳酸鹽類巖石的溶蝕殘余積物堆積物經濕熱風化作用在原地

17、或經搬運沉 積而形成的紅、黃色粘性土，其特征是一般 具有高分散度（粘粒含量一般達50%以上）、 高塑性（液限達50%以上）、高孔隙比（eN 0.9）、低壓縮性、高含鐵鋁氧化物、裂隙發(fā) 育、上硬下軟，且往往具有強縮弱脹的脹縮 性。調查時注意調查紅粘土的巖性結構、成 因類型、形成時代、地貌特征、成層厚度及 分布規(guī)律，著重調查紅粘土的粒度、礦物及 化學成分，孔隙和裂隙發(fā)育特征、厚度變化 規(guī)律等；紅粘土的脹縮性、崩解性及軟化性 等，注意調查紅粘土在剖面上其強度隨含水 量和塑性狀態(tài)的變化情況。紅粘土中土洞、 塌陷、地裂的情況，其發(fā)育特征和分.布規(guī)律。2）軟土是指與巖溶發(fā)育有關的軟弱粘性土 或淤泥類土，按其形成有如下類型；發(fā)育于