岩溶与地质构造的关系

周 笑，林贤杰

(中节能建设工程设计院有限公司，四川成都 610052)

众所周知，岩溶(又称喀斯特)是可溶性岩石在水的溶蚀作用下，产生的各种地质作用、形态和现象的总称。岩溶形成是自然环境变迁的一部分，随着人类活动(大量抽取地下水、爆破及大型机械的震动、大量酸性工业污水渗入地下)的影响，大大加快这一自然灾害发生的进程。其对人类经济建设的危害也愈来愈严重。我国可溶岩分布面积达363×104km2，是世界上岩溶塌陷最广泛的国家之一。近年来，我国铁路工程建设发展迅速，岩溶所引起的系列工程地质问题在铁路建设中日益突出。

1 工程概况

沪昆客运专线是我国新的一条横贯东西的大动脉，设计时速350 km/h。其穿越怀化境内沿线工程地质问题较为突出，岩溶就是重点之一。沿线主要穿越石炭系、二叠系及泥盆系时代石灰岩、白云质灰岩、白云岩等可溶岩。因断裂构造发育、地下水丰富，岩溶现象发育。主要发育有溶洞、溶沟、溶槽、溶蚀裂隙、溶孔等，勘察揭示溶洞直径最大超过16 m，为空溶洞及充填粉细砂及黏性土。主要岩溶工点共15个，其岩溶发育情况详见表1:

表1 沪昆客运专线怀化段主要工点岩溶发育情况

2 岩溶与地质构造的关系

任何工程地质问题的产生都必须具备一定的条件。岩溶的发生、发展也是如此。虽然这些条件是复杂、多方面的，但主要的有三条:(1)具有可溶性岩层;(2)具有溶解能力(含CO2)和足够流量的水;(3)具有地表水下渗或地下水的流动的途径。

不难看出，水的运移途径是形成岩溶的必要条件之一。通俗地讲，岩体内必须形成裂隙，为地下水的流通提供通道，岩溶才能发生。而基岩裂隙往往因地质构造而形成。因此，地质构造与岩溶发育的关系极为密切。实践表明，它不仅控制着岩溶发育的方向，而且还影响着岩溶发育的规模和大小。

2.1 岩溶与节理裂隙

裂隙的发育程度和延伸方向通常决定了岩溶的发育程度和发展方向。因为节理裂隙的存在，为岩溶水的流通提供了运移途径，这就为岩溶的发育提供了良好的条件。实践表明，很多岩溶现象是沿节理及层面裂隙发育的。尤其是在节理裂隙的交叉处或密集带，岩溶最易发育。

2.2 岩溶与断层

断裂带是岩溶显著发育地段，常分布有漏斗、竖井、落水洞及溶洞、暗河等。这是由于通常断层穿过地段及其附近区域，受断层影响，基岩面起伏较大，岩体破碎，为水流提供良好的通道。诸多工程实践证明，通常有断层通过的可溶岩地区，岩溶均较发育。

下炉特大桥处的蒋家冲～铜湾压性断层，走向北东，倾角近于直立，在桥33号墩和34号墩之间穿过，受此断层影响，断层附近基岩面起伏较大，岩体较破碎。经地质调查与钻探揭露，桥址区主要岩石为泥盆系中统棋子桥组(D2q)灰岩和白云质灰岩。钻探揭示桥址区岩溶多呈珠串状分布，岩溶底板标高均在140 m 以上，与沅江河床标高132 m 基本一致，且岩溶底板高程随地形起伏变化明显，说明岩溶发育与地下水运动有关。已钻的111个钻孔中有76个孔遇溶蚀现象，遇洞率为76/111=68.5%，线岩溶率为0.7%～38.1%，平均线岩溶率为12.3%，钻探揭示最大溶洞为9.5 m。综合评价桥址区岩溶强发育。

新建特大桥的DK313+900 处有下长坪～松田断层通过，断层性质属压扭性断层，断层走向约25°，倾角60°～70°，线路附近两盘为C2h(白云质灰岩)，断层带宽度约7～10 m。岩溶遇洞率为68.8%，单孔线溶率范围为2.4%～56.2%，溶洞部分充填角砾土或粉质黏土。根据区域资料，并结合物探及钻探情况分析，岩溶发育程度为强发育。

薛家垄特大桥DK332+500～DK332+900 处的怀化南杨村断层，属压扭性断层，山前断裂，走向为70°，与线路成小角度相交，破碎带宽8～12 m。岩溶遇洞率为57.3%，单孔线溶率范围为1.2%～32.7%，溶度最大高度为14 m，溶洞部分充填角砾土或粉质黏土。根据区域资料，并结合物探及钻探情况分析，岩溶发育程度为强发育。

跨焦柳特大桥的舞水河西侧约在DK340+080、DK340+820 处发育两条北北东向断裂(F1、F2)通过桥址区，太古界板溪群五强溪组(Ptbnw3)与古生界二叠系上统吴家坪组(P2w)及二叠系下统栖霞组(P1q)直接断层接触，受断层影响板溪群五强溪组(Ptbnw3)岩体破碎，上统吴家坪组(P2w)及二叠系下统栖霞组(P1q)岩溶发育。岩溶迹象主要已溶沟、溶槽及溶洞形式存在。勘察揭露到溶槽、溶洞，钻孔遇洞率为36.60%;线溶率为3.5%～53.2%，岩溶强发育。

2.3 岩溶与褶皱

褶皱轴部一般岩溶较发育。由于褶皱轴部，节理裂隙一般较发育，岩体相对较破碎。背斜轴部张节理发育，地表水顺节理下渗并向两翼运动，岩溶以垂直形态发育为主。向斜轴部虽然裂隙闭合，但由于背斜下渗的水沿层面多汇集于向斜，岩溶亦易发育。总之褶皱轴部一般岩溶均较发育。例如:新建特大桥桥址区位于老山坡向斜的核部，属新建中生代沉积的小盆地，区内石炭系与寒武系在DK313+600 位置处呈不整合接触。跨焦柳特大桥桥址区西部发育一北北东向斜。向斜核部大致位于DK339+725 m，核部地层为二叠系下统栖霞组(P1q)，两翼地层分别为石炭系上统黄龙船山组(C2+3)和板溪群五强溪组(Ptbnw3)。向斜两翼地层倾角较陡，东翼地层产状320°∠35°，西翼地层产状30°∠45°。向斜核部节理发育，岩体破碎、岩溶发育。向斜核部节理发育，岩体破碎、岩溶发育。

2.4 岩溶与岩层产状

倾斜或陡倾斜的岩层，一般岩溶发育较强烈;水平或缓倾斜的岩层，当上覆或下伏非可溶性岩层时，岩溶发育较弱。从表1 中可以看出，岩溶强发育的工点岩层倾角一般均大于50 度。而中等发育的工点岩层倾角相对较缓，其岩溶发育相对较弱。

2.5 可容性岩与非可深谷性岩接触带

可溶性岩与非可溶性岩接触带或不整合面岩溶往往发育。例如:黄板桥1号大桥区内石炭系黄龙组(C2h)与寒武系杨柳岗组(∈2y)成不整合接触，其接触面多分布一层硅质砾岩，在石炭系白云质灰岩底部的岩溶现象明显比其中上部要发育。岩溶发育形式主要为溶洞、溶蚀裂隙、溶沟及溶槽。四卧垄大桥石炭系黄龙组(C2h)白云岩与下伏寒武系荷塘组(∈1h)炭质板岩呈不整合接触。

3 结束语

本文从地质构造的角度出发，以工程实例为据，分析了岩溶发育与地质构造的关系。简而言之:由于地质构造作用，通常节理裂隙发育，岩体破碎，为岩溶水的运移创造了良好的条件。因而，在这些地段的岩溶相对发育。