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浅析岩溶地区的工程地质问题

1 引言
岩溶也成喀斯特(karst),是指可溶性岩石,特别是碳酸盐类岩石(如石灰岩、石膏等),受含有二氧化碳的流水溶蚀,有时并加以沉积作用而形成的地貌。它往往呈现奇特的形状,如洞穴、石芽、石沟、石林、溶洞、地下河,甚至峭壁。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。
 岩溶地貌就是地下水对碳酸盐类岩石侵蚀作用的结果。在水流的作用下,形成陡峭的海岸、弯曲的沟壑、高高的冰蚀悬谷、气势磅礴的大峡谷。岩溶的发育和形成致使建筑物场地和地基的工程地质条件大为恶化。因此,在岩溶地区进行各种工程时必须对岩溶进行地质研究,预测并解决因岩溶而引起的各种工程地质问题。
2 岩溶地区工程地质问题
2.1 岩溶地基不稳定
在岩溶地区,由于地表覆盖层下有石芽溶沟,岩体内部有暗河、溶洞,建筑物的地基通常是很不均匀的,上覆土层因下部岩溶水的潜蚀作用而塌陷,形成土洞。土洞的塌陷作用常常是突然发生的。土洞的出现地区往往就是地下岩溶发育的区域。
工业与民用建筑物的压力作用范围多在地面以下10m左右。所以,建筑物的地基涉及上覆土层,也涉及下伏基岩。岩溶地区的土层特点是厚度变化大,空隙比高。因此,地基很容易产生不均匀下降,从而导致建筑物倾斜甚至破坏。
2.2 岩溶地表塌陷
岩溶地表塌陷大多数发生在覆盖型岩溶分布地区,人为活动引起岩溶地表塌陷的成因主要是施工抽排地下水或工程引起地下水位壅高,破坏了原有的岩溶水的赋存和径流状态,改变了水、气的压强差和土体的自重力、浮托力,加大了地下水渗透比降,机械冲刷、潜蚀和吸蚀作用的结果使上覆的岩体、土体塌陷。
岩溶地表塌陷给城市建筑物、道路以及其它建筑设施构成了很大的危害,它不仅影响着生态景观结构、地形变化、水动力条件及地下水污染,而且直接威胁着人类生命及财产安全。
2.3 岩溶地面变形
岩溶地面变形产生于塌陷之前,在地下水降落漏斗范围内产生,它的影响范围广,分布面积大。主要是由地下工程开挖以及疏干排水使地层初始应力状态发生改变和土体发生固结沉降引起的。岩溶地面变形对地面建筑的稳定性和交通工程的结构等造成了严重影响。
2.4 岩溶地面开裂
岩溶地区围绕塌坑,常常有一些环状裂缝,是完整连续的地表岩体或土体,在自然和人为作用下,形成的一种具有一定长度和宽度裂缝的地质现象。岩溶地面开裂是沉降和塌陷的伴生物,它们随塌陷而产生,有时成为塌陷的前兆,预示着塌陷即将产生。
2.5 岩溶渗漏突水
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、隧道等工程的排水困难甚至淹没,也有可能因岩溶渗漏而造成水库无法蓄水。
2.6 水资源流失
在修建地下工程时,如果措施不当,开挖区将成为集水廊道,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处理,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染地下水。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;此外,在浆液注入构筑物裂缝与地层空隙后,通过溶滤、离子交换复分解沉淀、聚合等反应,都会导致灌浆液中的化学物质进入地下水中,进而污染地下水。运营期地下工程给地下水水质带来的影响主要是指地下水和地下工程的结构之间所发生的化学反应,也就是地下水腐蚀混凝土结构从而影响地下水水质。
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。
 
参考文献
 
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