巖溶的工程地質(zhì)調(diào)查

巖溶調(diào)查的任務(wù)巖溶的工程地質(zhì)調(diào)查巖溶(國際通用術(shù)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(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用與特征(并包括水的機(jī)械侵蝕和崩塌使用以及物質(zhì)的攜出、轉(zhuǎn)移和再沉積)的綜合地質(zhì)作用，以及由此而產(chǎn)生的現(xiàn)象統(tǒng)稱。巖溶作用的結(jié)果在可溶巖表面及其內(nèi)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(qiáng)弱之分，一般可溶巖巖性較純，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(zhì)及其它不溶雜質(zhì)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(diào)查的目的通過開展巖溶調(diào)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(hù)提供區(qū)域性、基礎(chǔ)性資料；為礦山工程建設(shè)的規(guī)劃和合理布局提供區(qū)域性工程地質(zhì)資料；為礦山內(nèi)進(jìn)一步開展大比例尺巖溶工程地質(zhì)調(diào)查、專門巖溶工程地質(zhì)和巖溶環(huán)境工程地質(zhì)勘察提供設(shè)計(jì)依據(jù)，為開展巖溶工程地質(zhì)專題研究、編制專門性巖溶地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)圖提供基礎(chǔ)資料，為礦山防災(zāi)減災(zāi)提供基礎(chǔ)支撐。2.巖溶地下水調(diào)查查明礦區(qū)巖溶發(fā)育特征和分布規(guī)律；礦區(qū)巖溶工程地質(zhì)條件，闡明在各種主要自然地質(zhì)因素作用和影響下礦區(qū)巖溶工程地質(zhì)條件的變化規(guī)律；查明礦區(qū)內(nèi)巖溶主要地質(zhì)災(zāi)害的分布和發(fā)育規(guī)律；查明礦山工程活動對巖溶地質(zhì)環(huán)境的作用和影響，對主要巖溶環(huán)境工程地質(zhì)問題和質(zhì)災(zāi)害及其發(fā)展趨勢做出初步評價(jià)和預(yù)測。應(yīng)重點(diǎn)查明巖溶塌陷發(fā)育的現(xiàn)狀、特征及其水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件，進(jìn)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)、1.巖溶塌陷調(diào)查巖溶塌陷發(fā)育的基本條件是：巖溶洞隙的存在，一定厚度的松散蓋層和水動力條件易于改變的巖溶地下水。圍繞其基本條件開展以下調(diào)查任務(wù)：1)開展巖溶塌陷現(xiàn)狀調(diào)查，查明巖溶塌陷的數(shù)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(zhì)環(huán)境背景和水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件調(diào)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3)開展典型巖溶塌陷勘查，查明巖溶塌陷地質(zhì)結(jié)構(gòu)和動力條件，分析巖溶塌陷形成深化模式；4)開展巖溶塌陷易發(fā)性區(qū)劃，建立巖溶塌陷調(diào)查評價(jià)數(shù)據(jù)庫，提出巖溶塌陷災(zāi)害防治對策建議。巖溶地下水一般具有賦存狀態(tài)復(fù)雜(集中管道狀或分散網(wǎng)絡(luò)狀)、動態(tài)變化迅猛、逕流通暢、流態(tài)多變的特點(diǎn)，這些特征在不同地段由于其補(bǔ)給、逕流、排泄條件的不同而又有明顯的差異。影響補(bǔ)、逕、排條件的因素除了地質(zhì)構(gòu)造外，主要受地形地貌、即碳酸鹽巖的出露條件、地形切割程度及水文網(wǎng)配置格局所控制，不同地貌類型具有不同的巖溶地下水特征。據(jù)此開展以下調(diào)查任務(wù)：調(diào)查巖溶地下水的賦存狀態(tài)及其動力特征；巖溶水的補(bǔ)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(zhuǎn)化關(guān)系；巖溶大泉和地下河的發(fā)育、分布和出露條件，補(bǔ)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(diào)查巖溶水位(水頭)及其動態(tài)變化，巖溶地層頂板覆蓋層的隔水或透水性，其與土層地下水的水力聯(lián)系和水頭差。巖溶調(diào)查的基本要求巖溶區(qū)工程地質(zhì)類型覆覆蓋型裸露型淺覆蓋型厚覆蓋型大部分類標(biāo)埋藏型零星無情況蓋層第四系土層厚度(m)巖溶地層件地貌組合特征巖溶發(fā)巖溶地層以裸露為主，洼地、谷地中有松散堆積物覆蓋，厚度較薄巖溶山地、峰叢洼地、峰叢谷地、溶丘洼地、壟崗谷地、峰林谷地地表巖溶一般較發(fā)育，石牙溶溝、漏第四系土層巖溶地區(qū)主要為松散堆積物所覆蓋，僅在簇狀峰林或孤峰等石山出露峰林平原、孤峰平原、沖積平原、湖積平原、山前沖洪積平原覆蓋層下往往有埋藏的石牙、溶溝，其下發(fā)育隱狀巖溶，淺非可溶巖巖溶地層埋藏于非巖溶基巖之下多見于構(gòu)造堆積盆發(fā)育非巖溶地貌主要為古巖溶，在有利條件下常有近水文地質(zhì)特征斗、落水洞、洼地、干谷、盲谷等巖溶形態(tài)多見：地下巖溶多為溶隙及其發(fā)育和分布往往受地質(zhì)構(gòu)造條件的控制地表強(qiáng)烈吸水，地下水埋藏較深，動態(tài)變幅大，地下水多沿溶隙和管道匯集形成地下河，水動力垂直分帶較明顯，由分水嶺到河谷往往表現(xiàn)有水平分帶現(xiàn)象部多為充填、半充填溶洞，向下以溶隙為主，由上向下巖溶發(fā)育減弱，地質(zhì)構(gòu)造條件對巖溶發(fā)育的控制作用有所減弱，石山邊緣多有大型洞穴發(fā)育巖溶承壓水，并與上覆松散地層孔隙(裂隙)水有一定水力聯(lián)系，地下埋藏淺，有時(shí)有上升泉出露，動態(tài)較穩(wěn)定代巖溶的疊置，發(fā)育深巖溶，以溶隙為主，并有溶孔溶洞等，其發(fā)育受地質(zhì)構(gòu)造條件的控制較明顯往往具有較大的壓力水頭，并沿?cái)嗔褞仙扇こ痰刭|(zhì)特征石山區(qū)堅(jiān)硬的層狀碳酸鹽巖體一般較穩(wěn)定；軟硬相間的巖體，當(dāng)構(gòu)造條件不利時(shí)易產(chǎn)生崩塌滑坡；地下建筑物在季節(jié)變動帶以下存在溶洞充填物潰入的威脅；洼地谷地中建筑條件較復(fù)雜，存在巖溶塌陷威脅；水工建筑物如無隔水層可供利用時(shí)滲漏問題較突出具非巖溶區(qū)的工程覆蓋層為多種成因的土體組溶地層埋藏較淺時(shí)成，碳酸鹽巖的風(fēng)化殘積土及其經(jīng)搬運(yùn)的次生沉積土往往具過量開采或疏排巖脹縮性；基巖面起伏較大，其溶地下水，可能引低洼處常有軟土分布，在上覆起地面下沉或塌土層中有時(shí)還有土洞發(fā)育，使陷；巖溶地層頂板建筑條件復(fù)雜化；當(dāng)開采或疏以上附近的地下建排巖溶地下水時(shí)存在巖溶塌陷筑物存在著沿?cái)嗔蚜严兜耐凰偷装宸€(wěn)定問題礦區(qū)巖溶工程地質(zhì)調(diào)查的基本內(nèi)容以調(diào)查礦區(qū)巖溶工程地質(zhì)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(zhì)現(xiàn)象的調(diào)查。對工程地質(zhì)條件復(fù)雜、礦山建設(shè)急需的重點(diǎn)區(qū)域，應(yīng)結(jié)合礦山建設(shè)規(guī)劃的實(shí)際需要開展某些專門問題的研究。區(qū)域巖溶工程地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，根據(jù)地形地貌特征、巖溶發(fā)育程度、巖土體類型及性狀、地質(zhì)構(gòu)造特征、地下水類型與動力條件等地質(zhì)作用發(fā)育程度進(jìn)行調(diào)查區(qū)調(diào)查分級注注一般調(diào)查區(qū)重點(diǎn)調(diào)查區(qū)典型調(diào)查區(qū)裸露型巖溶區(qū)√覆蓋型巖溶區(qū)淺覆蓋型√在發(fā)生過嚴(yán)重塌陷事件的重點(diǎn)調(diào)√查區(qū)內(nèi)開展典型查厚覆蓋型√埋藏型√巖溶區(qū)√非可溶巖厚度小系松散土層厚度型巖溶區(qū)應(yīng)開展重重點(diǎn)調(diào)查非巖溶區(qū)巖溶調(diào)查方法調(diào)查中要充分利用遙感、物探、原位測試、同位素地質(zhì)、示蹤及計(jì)算機(jī)等新技術(shù)、新方法，以提高工作質(zhì)量和效率。調(diào)查過程中應(yīng)根據(jù)不同的類型，采取不同的工作方法，體現(xiàn)出重點(diǎn)調(diào)查內(nèi)容。具體覆蓋型覆蓋型在詳細(xì)收集資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充路線調(diào)查，著重調(diào)查各類動力地質(zhì)現(xiàn)象；勘探工作結(jié)合工程規(guī)劃和布局的需要布置，應(yīng)穿越各地貌單元并控制土體類型和動力地質(zhì)現(xiàn)象：應(yīng)綜合利用鉆、物探手段配合適當(dāng)?shù)穆懵缎团浜蟿討B(tài)觀測和連通試驗(yàn)；在較大的谷地中結(jié)合工程需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目碧胶驮囼?yàn)工作埋藏型應(yīng)有縱橫勘探剖面對巖溶地層的埋深與產(chǎn)狀，巖溶與壓力水頭情況及頂板覆蓋層的工程地質(zhì)特征類型方法主要工作方法試試驗(yàn)和觀測工作；控制孔深度應(yīng)達(dá)到巖溶發(fā)育帶以下，一般勘探孔深度達(dá)到基巖面以下20~30m進(jìn)行控制巖溶調(diào)查內(nèi)容地形地貌與巖溶調(diào)查1)調(diào)查巖溶地貌的形態(tài)特征、規(guī)模、組成物質(zhì)、組合特征及空間分布與過渡關(guān)系，劃分地貌形態(tài)、組合類型。2)調(diào)查地表水文網(wǎng)與分水嶺的成因、分布。演變歷史及其和地下水文網(wǎng)的關(guān)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。3)調(diào)查巖溶形態(tài)、規(guī)模與組合特征，發(fā)育層位與地貌、構(gòu)造部位，選擇代表性地段結(jié)合遙感圖象解譯統(tǒng)計(jì)其發(fā)育密度：對大型洞穴調(diào)查其出露位置、成因、形成條件、洞口及內(nèi)部形態(tài)和堆積物特征，測制平、剖面圖。注意調(diào)查巖溶發(fā)育與巖性、構(gòu)造、地貌及地下水動力條件的關(guān)系。碳酸鹽巖調(diào)查1)調(diào)查碳酸鹽巖的巖性成分和巖性組合特征；2)調(diào)查描述碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征；3)調(diào)查碳酸鹽巖中的非可溶巖夾層,注意調(diào)查描述粘土層、鋁土質(zhì)或炭質(zhì)頁巖、高嶺土、煤層等軟弱夾層的巖性、厚度與分布。4)根據(jù)碳酸鹽巖的巖性組合類型及沉積組合特征，按調(diào)查單元劃分巖溶層組類型。根據(jù)代表性巖樣的化學(xué)分析、物性試驗(yàn)、薄片鑒定和溶蝕試驗(yàn)成果，對各主要巖溶層組成的溶蝕性能做出評價(jià)。巖溶發(fā)育程度調(diào)查巖溶發(fā)育程度受可溶巖的層組類型、氣候、地質(zhì)構(gòu)造、地貌和新構(gòu)造運(yùn)動等因素的綜合影響，其中巖溶層組類型是其基本的物質(zhì)條件。因此巖溶發(fā)育程度的劃分以巖溶層組類型為基礎(chǔ)，結(jié)合考慮其出露條件和地表地下的巖溶現(xiàn)象，并參考有關(guān)的特征性指標(biāo)，進(jìn)行定性的分析和評價(jià)。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(qiáng)、中、弱三級。我國有關(guān)巖溶發(fā)育程度劃分如下：等級，表表巖溶發(fā)育程度巖巖溶場地條件地表有較多巖溶塌陷、漏斗、洼地、泉眼、溶溝、溶槽、石芽密等級巖溶強(qiáng)發(fā)育布，相鄰鉆孔間存在臨空面且基巖面高差大于布，相鄰鉆孔間存在臨空面且基巖面高差大于5m地下有暗河、伏流20%槽或串珠狀豎向溶洞發(fā)育深度達(dá)20m以上介于強(qiáng)發(fā)育和微發(fā)育之間地表無巖溶塌陷、漏斗、溶溝、溶槽較發(fā)育相鄰鉆孔間存在臨空面且基巖面相對高差小于2m5%巖溶中等發(fā)育巖溶微發(fā)育注：①基巖面相對高差以相鄰鉆孔的高差確定②鉆孔見洞隙率=(見洞隙鉆孔數(shù)/鉆孔總數(shù))×100%③線巖溶率=(見洞隙的鉆探進(jìn)尺之和/鉆探總進(jìn)尺)×100%2)鐵道部第二勘察設(shè)計(jì)院3)《巖溶地區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查規(guī)程》中第條巖溶發(fā)育程度調(diào)查劃分為強(qiáng)、中、弱三表碳酸鹽巖巖溶發(fā)育程度分級標(biāo)志參考性指標(biāo)巖溶發(fā)育特征程度地表巖溶發(fā)育密度km2)鉆孔巖溶率鉆孔遇洞率泉流量(L/s)單位涌水量(L/)強(qiáng)中碳酸鹽巖巖性較純，連續(xù)厚度較大，出露面積較廣。地表有較多的洼地、漏斗、落水洞，地下溶洞發(fā)育。多巖溶大泉和暗河，巖溶發(fā)育深度較大以次純碳酸鹽為主，多間夾型。地表有洼地、漏斗、落水洞發(fā)育，地5~110~360~30＞100100~~1下洞穴通道不多。巖溶下洞穴通道不多。巖溶大泉數(shù)量較少，暗河稀疏。深部巖溶不發(fā)育以不純碳酸鹽巖為主，多間夾型或互夾型。地弱表巖溶形態(tài)稀疏發(fā)育，地下洞穴較少，巖溶大＜3＜30＜10＜泉及暗河少見m以上全孔巖溶率，指標(biāo)減半。調(diào)查巖溶區(qū)發(fā)育的紅粘土、軟土及巖溶堆積物1)紅粘土是指碳酸鹽類巖石的溶蝕殘余堆積物經(jīng)濕熱風(fēng)化作用在原地或經(jīng)搬運(yùn)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(dá)50％以上)、高塑性(液限達(dá)50％以上)、高孔隙比(e≥、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(qiáng)縮弱脹的脹縮性。調(diào)查時(shí)注意調(diào)查紅粘土的巖性結(jié)構(gòu)、成因類型、形成時(shí)代、地貌特征、成層厚度及分布規(guī)律，著重調(diào)查紅粘土的性、崩解性及軟化性等，注意調(diào)查紅粘土在剖面上其強(qiáng)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(guān)的軟弱粘性土或淤泥類土，按其形成有如下類型；發(fā)育于巖溶湖、塘、洼地中的地表近代或現(xiàn)代沉積軟