蕪湖軌道交通1號線白馬山段巖溶發(fā)育影響因素分析探討
發(fā)布時間:2018-06-25 來源: 日記大全 點擊:
摘要:巖溶是大自然的產(chǎn)物,是人類工程活動面臨的復(fù)雜問題。通過調(diào)查分析建設(shè)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、巖性、礦物化學(xué)成分等有關(guān)影響巖溶發(fā)育因素,分析巖溶形成規(guī)律、發(fā)育地段及發(fā)育規(guī)模,從而可以指導(dǎo)工程施工,對提高工程質(zhì)量有著積極的作用。
關(guān)鍵詞:巖溶發(fā)育;影響因素;地下水;礦物成分
我國巖溶地層分部廣泛,在工業(yè)、民用、軌道交通、機(jī)場、港口等基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)中經(jīng)常受到巖溶的影響與制約。由于巖溶發(fā)育復(fù)雜,具有不規(guī)則性、不均一性,較難摸清巖溶發(fā)育的大小規(guī)模,然而其發(fā)育地段、出露規(guī)律、形成條件、影響因素值得研究與探討。本文以蕪湖市軌道交通1號線白馬山段橋基工程勘察實例,分析影響巖溶發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、地層巖性、礦物成分及地形地貌、氣象等有關(guān)因素。
1.工程實例概況
擬建蕪湖市軌道交通1號線為南北向的骨干線路,全長30.41km,白馬山段位于蕪湖市弋江區(qū),沿205國道平行走向,全段均為高架區(qū)間。本工段基礎(chǔ)形式擬采用鉆孔灌注樁,樁長約16m~26m,樁徑1.0m~1.25m,基礎(chǔ)均為多樁承臺,其中1#、10#、11#、28#墩臺為四樁承臺,其余為兩樁承臺。
本工段巖溶為覆蓋型巖溶,溶蝕作用普遍發(fā)育于三疊系下新統(tǒng)(T2)石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、含砂質(zhì)石灰?guī)r中,巖溶發(fā)育明顯受地質(zhì)構(gòu)造、巖石成分、水文地質(zhì)條件控制,溶洞多發(fā)育于基巖面附近或基巖淺部;?guī)r中巖溶發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育,一般為單層溶洞,局部地段揭露多層串珠狀溶洞,單孔揭露的最多溶洞個數(shù)為5個,其最大揭示高度達(dá)9.5m,溶洞大部分全充填,局部半充填,充填物主要為可塑粉質(zhì)黏土局部軟塑夾原巖風(fēng)化殘塊,部分揭露溶洞壁。
2.影響巖溶發(fā)育因素的分析
2.1地質(zhì)構(gòu)造對巖溶發(fā)育的影響
白馬山工段場區(qū)位于華北斷塊、秦嶺~大別山斷塊和下?lián)P子斷塊三大構(gòu)造單元的交接區(qū),印支運動本區(qū)域結(jié)束海相沉積史,進(jìn)入陸相盆地發(fā)育階段;自晚侏羅世開始出現(xiàn)大規(guī)模巖漿噴溢和侵入活動,并發(fā)育斷陷盆地構(gòu)造,晚白堊~古近紀(jì)是斷塊運動高峰期;盆地的發(fā)生、發(fā)展、消亡都明顯地受到斷裂的控制,地震的孕育和發(fā)生亦與斷裂活動有著密切聯(lián)系。
新構(gòu)造運動的主要特點是以地殼差異性升降活動為主導(dǎo),并可能伴有水平運動。其標(biāo)志和表現(xiàn)形式是第四系地層厚度的差異、多級性層狀地貌以及地貌和水系的異常變化等。如青弋江蕪湖段主要沿青弋江斷層發(fā)育,平原區(qū)的湖泊、河流大量疊置于“南黃”沉降坳陷之上,均有明顯的承襲性。
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,近場區(qū)構(gòu)造格架主要是印支~燕山旋回中造就的。印支運動使得前侏羅系產(chǎn)生軸向北東褶皺,并生成一些同向和橫向斷裂。燕山期大規(guī)模的斷裂運動并伴生強(qiáng)烈的巖漿侵入和火山噴發(fā),改造先期形成的褶皺,這些因素造成近場區(qū)基巖組成極不均一,構(gòu)造也顯得較為復(fù)雜。褶皺、斷裂構(gòu)造方向多為北東、北北東向。在斷裂構(gòu)造中,除北北東、北東向外,還發(fā)育北西向等方向的斷層。這些構(gòu)造的存在嚴(yán)格控制巖溶發(fā)育程度。如白馬山段的11#墩(DK9+138)埋深在18.20m~27.76m發(fā)育溶洞,洞高9.56m;17#墩(DK15+114)、18#墩(DK15+146)埋深在25.4m~42.7m段發(fā)育溶洞;與火龍崗隱伏深斷裂帶相關(guān)聯(lián)的26#墩(DK16+ 678)、27#墩(DK16+710)埋深分別在13.7m~18.6m和10.7m~ 16.4m段發(fā)育溶洞。從鉆孔揭露看,其構(gòu)造附近巖溶所表現(xiàn)特點是巖溶發(fā)育強(qiáng)烈,且深度較深。
2.2水文地質(zhì)條件對巖溶發(fā)育的影響
本工段場地地下水類型包括填土、粉質(zhì)黏土中的上層滯水,第四系孔隙水及基巖裂隙水。根據(jù)現(xiàn)場鉆探揭露情況,上層滯水分布不均,局部富水;孔隙水少量賦存于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土中,富水性弱;基巖裂隙巖溶水,富水性中等。
第四系孔隙潛水主要賦存于覆蓋層中的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土中,含水層厚度16.5m~25.0m,地下水位埋深2.1m~4.0m,年變化幅度1m~2m,礦化度<0.3g/L,pH值7.41~ 7.67,水化學(xué)類型為HCO3-Ca或HCO3-Ca-Na型,當(dāng)含有侵蝕性CO2時,具弱酸性。
基巖裂隙巖溶水主要賦存于基巖風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙及灰?guī)r溶洞溶隙中,含水層因構(gòu)造和巖性的差異,具有條帶性和分布不均勻的特點,一般在斷裂、破碎帶內(nèi)地下水富集,其他區(qū)域則相對貧乏,主要接受上部第四系孔隙水下滲補(bǔ)給,富水程度取決于裂隙發(fā)育程度及張開度。在灰?guī)r發(fā)育區(qū)段存在巖溶水,巖體巖溶裂隙發(fā)育,徑流條件較好,巖溶水受大氣降水補(bǔ)給,季節(jié)性變化明顯。
地下水是形成巖溶的必要條件。地下水常年在動態(tài)變化下,隨著補(bǔ)給、徑流、排泄,將碳酸鹽巖中易溶、可溶性物質(zhì)分解、運移,而形成溶洞。白馬山段地處兩江之間,水位季節(jié)性變化較大,地表、地下水常年補(bǔ)給青弋江、漳河,枯水期水力坡度較大,為區(qū)域巖溶的形成提供了必要的水力條件。
碳酸鹽巖在地下水強(qiáng)力的動態(tài)變化下,由于地下水補(bǔ)給充足,徑流、排泄不斷往復(fù),強(qiáng)烈交替,且在弱酸性的化學(xué)環(huán)境中作用,可溶巖溶解加劇,易形成溶洞,若易溶區(qū)較大,則易形成較大規(guī)模的溶洞或地下暗河。由此可見,地下水動力條件和地下水化學(xué)環(huán)境是形成巖溶的必要條件。
2.3地層巖性、礦物成分對巖溶發(fā)育的影響
碳酸鹽巖是構(gòu)成巖溶地貌的物質(zhì)基礎(chǔ),碳酸鹽巖的層位、礦物和化學(xué)成分及出露條件都將影響和控制著巖溶發(fā)育的程度,巖性對巖溶發(fā)育的影響,一般來說,質(zhì)地純正且厚度較大的碳酸鹽分布區(qū)有利于形成以溶蝕作用為主的巖溶地貌;而地層較薄及不溶物含量較高的碳酸鹽分布區(qū)或者可溶鹽與非可溶鹽相間分布的地區(qū)則易于形成溶洞。
根據(jù)白馬山段勘探揭露來看,巖溶發(fā)育強(qiáng)的(石灰?guī)r)、巖溶發(fā)育一般的(泥質(zhì)灰?guī)r)和巖溶發(fā)育弱的(含砂質(zhì)石灰?guī)r)巖石的化學(xué)分析結(jié)果分別是CaO48.6,MgO0.59,不溶殘余2.4;CaO50.1,MgO0.76,不溶殘余14.7、CaO39.8,MgO9.2,不溶殘余4.1。從巖石礦物化學(xué)成分看,碳酸鹽巖中除CO2具強(qiáng)烈溶解能力外,溶解性還與CaO、MgO和不溶殘余物含量關(guān),CaO含量越高溶解性越強(qiáng),MgO和不溶殘余含量越高溶解性越弱。同時盧耀如將我國南方主要典型地區(qū)有代表性的巖層劃分為七類:I.石灰?guī)r類;II.石灰?guī)r-白云巖類;III.白云巖類;IV.泥質(zhì)石灰?guī)r或硅質(zhì)灰?guī)r類;V.泥質(zhì)白云巖或硅質(zhì)白云巖類;VI.泥質(zhì)灰?guī)r或硅質(zhì)灰?guī)r類;VII.碳酸鹽質(zhì)頁巖或碳酸質(zhì)砂巖類。巖層的巖溶化程度和抗溶性溶解度在常溫常壓下從I到VII依次降低。
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