贵州水城地区岩溶水文与工程地质问题研究

杨明江　余芳芳　董柏材　曾亚亚　陈小兵　李小雪

【摘 要】水城地区位于贵州省西部，由于特殊的地理条件，该地区有着典型的岩溶地貌，其中最具代表性的是浅部以岩溶洞穴，以及大型溶蚀裂隙。由于岩溶环境的存在，直接影响了水城地区的农业生产和工程建设，对水城地区的经济发展造成了直接影响。本文从水城岩溶水文环境的特点出发，结合工程地质问题，探讨了水城县地质灾害发生的原因，并提出相应的防治措施，对同类水文地质条件下工程建设具有一定的参考意义。

【关键词】岩溶;地基稳定性;地下水;工程地质

中图分类号： TU195;TU46 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）34-0229-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.34.108

0 引言

岩溶也被称为喀斯特，英文词汇为karst，指的是可以溶于水的可溶性岩石，其中较为具有代表性的是碳酸盐类岩石，比如常见的石膏和石灰岩，这一类的岩石会受到化学作用影响，形成比较薄弱和脆弱的沉积岩，从而形成熔岩地貌。这一地貌的形成条件比较特别，形成的形状也不尽相同，有时会形成洞穴、溶洞、地下河以及各种峭壁等等。喀斯特地貌在全世界都有分布，特別是地球频繁的地壳运动和剧烈的气候变化，喀斯特地貌变得越来越常见[1]。岩溶作用从本质上是一种化学作用，其过程是通过地下水为主要影响条件，地表水为次要影响条件，结合地理的机械过程，实现对可溶性岩石的改变。

在我国云贵高原以及湖南南部在内的多个地区都具有明显喀斯特地貌的特征。本文以贵州西部水城地区为研究对象，该地区具备了典型的喀斯特地貌特质，从地理位置上这一地区处在云贵高原一、二级台地斜坡上，地区内的岩溶地貌类型比较丰富和完备[2]。

1 水城地区岩溶的分布规律及发育特征

1.1 水城地区岩溶的分布规律

水城县地处贵州西部，具有高而陡的山区环境，坡度较大，山谷较深，地理条件相对恶劣，几乎每年都有自然灾害的发生。该区域内分布着较多的碳酸盐岩，另外该地区还是贵州省煤炭开采的重点区域。该地区的生态环境比较脆弱，而且人为对环境的干预也较为强烈，特别是煤炭开采活动，造成该地区的灾害的类型比较多。从地层及构造区域上看，水城地区所处的环境位于三个构造变形区的交错位置，三个变形区之间互为依托和影响，导致该地区的地质构造相对而言比较破碎，而且岩体不稳定，这些条件都为该地区的自然灾害的发生提供了直接影响。

1.2 水城县岩溶发育特征

水城县上覆土层的软土层占的比例比较大，土层不均匀，地下水位明显较高，下覆基岩所形成的地基条件也非常的不统一。岩溶环境下地下水和地表水都对可溶性的岩石具有腐蚀作用，使得水城区域内形成了比较多的溶洞、地下洞穴、溶沟和落水洞。由于这些纷繁复杂的岩溶地貌的形成，有些形成了具有观赏性的岩溶岩。

2 岩溶地区工程地质问题及解决方案

2.1 主要工程地质问题

由于岩溶发育形成的各种地质构造，特别是该地区出现的岩溶管道，直接对当地的水库渗漏造成永久性的影响，由此产生了连锁反应，导致了许多工程项目都遭受牵连，不得不停工甚至报废。岩溶的发育，还直接对桥梁、房屋稳定性造成威胁，甚至还导致了地面的下沉塌陷，建筑的坍塌问题也因此产生。另外，土层构造的不稳定性导致水城地区几乎每年都会发生山体滑坡，造成的经济损失难以估量。从工程建设的角度看，不均匀的土层结构直接导致施工难度大大增加，施工风险也随之而来。水城地区常见的地质问题主要包括：

1）水库建造等过程中出现的渗漏问题。

2）地下溶洞等导致的地基不稳的问题。

3）地下洞室的稳定性和突然涌泥、涌水等问题。

2.2 解决渗漏问题的处理方案

2.2.1 渗漏问题产生原因

渗漏问题主要集中在水库建造以及使用过程中，发生了水体的渗漏，导致水库遭受损失的情况。水库渗漏问题在新修水利工程时最为常见[3-4]。对水库渗漏问题进行研究，对渗漏的原因进行深入分析，并采取相应的防治措施，直接关系到整个工程的成功与失败。

工程地质条件直接对建筑工程产生影响，特别是在岩溶地区，容易发生渗漏的工程地质以及环境条件的各类条件对岩溶发育的影响更为明显。在岩溶地区，要修建一座水库，其面临的工程难度相较于其他的地质环境更高。因此，在建造水库之前进行全方位的地质探讨和考察，面对岩溶地区的特殊情况制定相应风险管控措施，特别是对岩溶发育规律进行充分探讨，尽最大可能防止水库渗漏的发生，将直接关乎整个工程的长远利益。

水库使用过程中，渗漏问题主要表现在坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏等。坝体渗漏的原因与建筑所采用的土料质量和施工质量有关。另外，动物破坏也是水库坝体渗漏的重要原因。坝基渗漏主要原因在于没有按标准清理坝基，未设置截水槽等。绕坝渗漏与建造水库所处的地质条件恶劣，坝岸接头的防渗处理没有达到标准;或者在建造过程中岸坡没有设置截水槽等因素有关。

2.2.2 渗漏问题处理方案

防渗方法概括起来就是“避、堵、隔、围、铺、截、排（导）、观”。

在对水坝进行选址时，避开有岩溶产生的地理环境，将选址之中存在的溶洞进行堵住，在施工过程之中设置防渗截流墙等设施。一般在坝址区多采用堵、铺、截、导（排）的方法，在水库库区多采用堵、隔、围的方法。可以根据现实需求进行单一方法的选择或者结合多种方法进行处理。尽可能地减少岩体透水性，从外部或者内部堵截渗透通道。

2.3 地基稳定性问题及处理方案

地基的稳定性问题是在施工过程之中必须要考虑的关键因素，特别是在岩溶环境下，进行地基的稳定处理十分关键和必要[5]。

2.3.1 地基不稳及塌陷问题

地表水的存在导致和加速了岩溶作用的进程。石灰岩由于岩溶作用，其表层会形成不规则的溶沟，在这些溶沟间会形成石芽，这些现象的最终导致地基高低不平，落差较大。另外，在石芽间和缝隙间会有软土进入填充，这些软土大大降低了整个地基的压缩性，最终导致地基不平稳，直接影响整个建筑的基础，建筑完成后的可靠性和稳定性也因此大大降低，以及不同程度的地表塌陷，地基滑动等。

2.3.2 地基稳定性处理方法

1）填垫法：将混凝土浆或化学制剂进行充填或铺垫的方法。

2）加固法：通常包括灌浆法、顶柱法、强夯法、挤密法、浆砌法等。

3）跨越法：包括板跨法、梁跨法、拱跨法等。

4）樁基法：此种方法经常用于大型的溶洞、容易发生坍塌的地基环境。在遇到地基岩石不平整，或者不均匀，其上覆土层厚度不足、土质较差时，可以运用钻孔的方式，或者冲孔灌注桩插入岩基中，也可以配合摩擦桩同步使用。

2.4 地下洞室稳定性及处理方案

围岩的顶、底板是拉应力分布的位置;周边转角处存在很大的剪应力;另外，洞室的高度直接决定了围岩应力的分布情况。岩体土层结构也会影响洞室的稳定性，当发生破坏与变形之后，围岩会出现膨胀、隆起、坍塌等情况。通常而言，为了使围岩稳定性得以保证，首先要确保原岩的完好;另外需要增加保护装置。为了确保施工过程中和施工完成后的稳定性和可靠性，要采用多种方式相结合进行合理的施工，比如部分进行开挖，或者分部衬砌，导洞全面开挖、全面开挖等。加固方式也可以采用多种形式的人工加固，比如添加支撑装置、喷填混凝土、灌入化学制剂或黏土等。

3 结语

贵州水城是贵州省工业重心之一，对水城地区的地质问题总结和探讨，并且针对这些问题提出有效的防治方案和治理措施，使得资源得以充分开发利用，工程建设的可靠性和稳定性大大提高，为岩溶区域地面塌陷的防治提出有效解决方案，对促进城市社会经济的持续发展提供了有力保障。

【参考文献】

[1]周建普，李献民，张可能.岩溶地基处理方法[J].矿冶工程，2002，2（1）：32-33.

[2]吴长敏，周亚驰.毕节地区岩溶区水库渗漏类型及处理办法[J].中国农村水利水电，2009（10）：125-129.

[3]赵瑞，许模.水库岩溶渗漏及防渗研究综述[J].地下水，2011，33（2）：20-22.

[4]李会中，郭飞，潘玉珍.水库渗漏分类与处理措施研究[J].资源环境与工程，2017，31（4）：493-496.

[5]肖攀，万军伟，喻望.贵州水城盆地岩溶地面塌陷成因分析及防治对策[J].桂林理工大学学报，2015，35（2）：263-268.