岩溶地区铁路工程地质勘察对策

王 勇



岩溶地区铁路工程地质勘察对策

王 勇

岩溶对铁路工程危害很大,是铁路建设中的一个重要工程地质问题。结合我国西南岩溶地貌连续分布，面积最大最广发育类型最齐全，其中桂林建立了国内地质调查局地质科学院岩溶地质研究所，对桂林地区的岩溶发育程度进行了深入的研究。本文在认真分析总结前人的研究成果的基础上，充分利用到自己的工作中，通过介绍已建成铁路遇到的岩溶问题实例,阐述了岩溶对铁路工程造成的主要危害是突水突泥和路基塌陷,总结了在铁路勘察中对某隧道进行了详细的测绘调查勘察以及勘探等措施，在后来的施工中做出了较为准确的评判起到了很好的指导作用。

岩溶地区；铁路工程；地质勘察对策

0引言

岩溶地貌在我国分布广泛，这种地质裂纹和孔洞较多，地表容易出现天坑和洼地等特殊地形，在工程建设中这种地形地貌的难度是很大的，然而随着我国经济建设的深化以及铁路工程向西南延伸，工程建设项目位于岩溶地貌区是必然面对的一个现实。而这会导致铁路工程在建设中出现很多工程勘察中的技术问题，工程技术人员和科研人员必须不断在实践中总结经验教训，从而更好地服务于西南地区的工程建设与经济发展。

1案例

某隧道属剥蚀丘陵地貌区，山体海拔高程260～360m，相对高差5～50m，边坡的自然坡度一般为15度到55度之间，山坡覆盖薄土，见基岩（灰岩）出露，植被不发育。溶沟槽内充满黄色粘土，隧道穿过一座独立山体。

地下水补给、径流、流量主要受地形控制。基岩中裂隙水丰富，但分布不均匀。地下水的数量受季节变化的影响，这是由大气降水和地表水补给。基岩中裂隙-溶隙水较丰富，但其分布具不均一性。经调查地面附近山体偶见溶洞溶隙，岩溶中等发育。在施工开挖中洞身可能会遇干溶洞，隧道处于岩溶水垂直循环带，平常无水，雨季施工中会遇到较大涌水。隧道最大埋深为100米，据工程勘测分析洞身中部岩溶中等发育，故应存在个别溶蚀通道。因此，有必要加强整个隧道的地质预勘测与预报，以防止多降雨时节的开挖过程中出现大涌水。当隧道底板与溶洞及槽段吻合时，应及时回填，回填工程之前彻底清除溶洞溶槽充填物，同时放入C25片石混凝土，填料标准满足相应部位要求，以便于加强拱墙衬砌的支护。

2常用勘测方法

2.1工程测绘与调查

实地调查岩溶区的地形地貌、地层岩性、水文地质，通过人工的测试，定位，从宏观了解当地岩溶地形发展的区域分布特征，从而确定工程勘探的下一步工作该如何开展。该方法简单实用，是最基础也是最实用的一个野外工程地质勘测办法。

2.2地球物理勘探方法

一般应用在勘探测绘复杂岩溶地貌环境，为了确定岩溶洞穴的位置、深度、塌陷程度、形态等详细数据，会采用一些辅助工程仪器，利用地球自身的物理性质，例如无线电波、电阻率、反射波、重力等物理方法，配合地质雷达与层析分析成像设备，采纳透射法等方法，对岩溶地区的差异性形态与实际状况进行较为精确的测绘。

2.3遥感技术

遥感技术广泛应用于对地球的地理特性、资源存在、地区特征进行获取。自上世纪七十年代后我国引进先进的各类遥感技术，辅以雷达、红外线与航拍等多种遥感技术，对我国的广大有待勘测的地区的勘探进度与效率起到了极大的提升。遥感技术的优势在于能勘探到很大范围的地区，同时具有反复勘探提高精度的好处。这一技术应用于岩溶地区的地质勘测中，就可以有效地把握岩溶的层次性与地区特性，确定地质构成，有助于开挖铁路工程隧道时避开岩质更脆弱的部位。

2.4工程地质原位测试技术

动力触探试验的一般使用，有助于对溶洞和土洞充填物的测定。由于岩溶地貌的承载力较差，地质建设中很容易在填充中塌陷。这一测试技术的施工简单，而且使用成本低，而且使用的多而成熟，所以较为广泛的应用。

2.5示踪试验

使用可见的化学染料示踪剂，能有效地对岩溶地貌的水文活动和水系连接进行跟踪调查，从而确定岩溶地区的水位、水系等，这种方法很简单也很可靠，但是有些岩溶地区没有地下水，那就无法使用，受到限制。

2.6模型试验

在之前的人力测绘中，可以对岩溶地区的大体土层、地质、水文进行了简单的确定，进而进行一定规模的模拟试验，然后观察试验结果，得出模型结论，进而确定工程地区的各类条件。

2.7插钎

将一定长度的钢筋间隔插入覆土层，用于研究喀斯特洞穴在土壤中的发育过程。例如，在桂林地区的勘测活动中，首先是要找出是否有一个溶洞在土壤中或崩溃软层在土壤中。这种方法的优势在于操作简单，成本低下。

在西南岩溶地质条件下进行工程施工，应采用多种方法进行综合勘察，相互印证以保证勘察资料的准确性。

3不同岩溶发育地区的勘察对策

在进行桂林岩溶地区的铁路工程建设，我们应该根据不同地区的生长特性和分布情况，并结合具体实际，选择合适的技术与方法，根据其具体岩溶发育情况进行勘探。

3.1岩溶径流区和补给区工程勘察

岩溶地区的地下水一般与岩溶地区的发展强相关性，经水蚀作用形成峰丛、石芽、溶洞和倒斗，特性呈现密集排列的垂直发展。具有浅层且大小不一的特点。特殊地区如土壤覆盖区和水蚀槽顶部容易在外力作用下形成土洞。但必须指出的是，原来的岩溶径流面积由于地壳运动将成为新的干性溶洞，需要加强勘测。

3.2岩溶排泄区工程勘察

地下水的排泄面积包括流域边缘的大部分和溶洞、地下河，大部分裸露的地下水规模是非常大的，有利于集中的地下水排水。覆盖的喀斯特洞穴大部分呈管道状，埋藏在第四纪地层之下，与岩溶地区相连。但是岩溶地区地下水排泄区在开采过程中容易发生一些灾害，会导致工程地带的地下水的不稳定或下沉，从而导致了在开采过程中，在开采过程中产生的地下水污染与破坏。岩溶水蚀而成的天然水道一般发育很好，没有特别多的阻塞物，单井涌水大，井水浑浊。上覆土层薄，一般不到三十米，在喀斯特矿区的水，很容易造成塌陷或塌陷，而喀斯特出水口不易确定，那么由此产生的坍塌位置很难判断，对工程危害极大。

4不同阶段岩溶地区勘察对策

在进行铁路工程建设之前，无论是地基打桩还是隧道开挖，都需要对地质的稳定性、结构特性、潜在威胁地段进行查明。而一个建设工程的施工过程中，需要经历几个时期的勘探工作。而每个阶段的岩溶地区勘测，都因为各自特点需要不同的手段和技术，来满足所需要的勘测需求。

4.1可行性研究勘察阶段

这一阶段，主要的勘察对象为岩溶发育的洞穴与缝隙情况，以及它们的成形状况，是否结构稳定。对其可能在施工过程中出现的变化做出预计与评估，通常采用实地人工测绘方法，同时辅以各种仪器，进行较为精确的声波、重力等物理勘察。

4.2初步勘察阶段

找出岩溶溶洞和土洞的发育程度和规律，评价其稳定性和结构性。根据地址发育状态的具体情况，分析岩溶洞隙及伴生土洞的具体参数，并分析其地表沉降、分区的分布与发育程度。同样适宜采用人工工程地质测绘，辅以无线电波、电阻率、反射波等方法，发现在该地区的物理特性是否有异常，之后要多做一步工作，就是选取某部分进行钻孔检验，确定所选取的钻孔区具有代表性。钻孔深度应穿过岩溶地区表面，深入到溶洞内。

4.3详细勘察阶段

应确定隧道工程的施工具体范围，或施工建设可能涉及到哪几部分溶洞和溶洞近土区的建设状态，位置，大小，深度，围岩成分。还要对埋藏地下水的水系、水位进行确定，并对地基稳定性进行评价。西南地区的工程建设开发，需要探明到某些特定的土层所含有的洞穴与溶洞群。第一类是土层较薄，土壤裂隙较多的岩溶地貌区。第二类是岩石表面开放性裂隙的发育及岩体或岩体的转移。第三类是两条构造裂缝或宽裂缝带的交点。第四类是不规则的地形以及隐藏较深的深层岩溶洞穴等。第五类是降水漏斗的中心部分。由于岩溶岩石的水渗透性是相当均匀的，最好选择在漏斗中的地下水流量的上游部分，并且当水是集中的，应选择的下游部分的地下水流量的地下水流的选择。最后就是低洼地区及近地表水域。

5结束语

综合各种方法进行勘探，在我国西南地区修筑铁路隧道的时候进行地质调查是必要的。由于西南地区各个岩溶地貌地形区的发育程度不一样，所以在实际施工中，所需要解决的问题就很复杂，就需要工程师结合工程建设地的具体情况，采用成本最低、效果最好的勘测对策，去摸清楚岩溶的发育情况和分布规律，从而为铁路工程的隧道挖掘提供有效的数据，帮助施工的安全、有效进行。同时要加强对每一次施工的总结，以促进我国西南地区的铁路工程建设满足经济发展的需要。

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