摘要:通过对厂区构造稳定性和岩溶初勘研究,查明了岩溶发育地质背景条件及其发育分布特性和规律,得出了场地构 x>MY_?a
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造是稳定的和岩溶是可以治理的结论,回答了建厂的可行性和适宜性两大难题。通过岩溶详勘研究,对该厂区岩溶特性 &BkdC,o
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有了进一步的认识,对岩溶地基给予了评价,提出了处理建议,取得了明显的社会效益和经济效益,并获二○○○年国 S1E=EVG
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家金奖。 iNEE2BPp
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关键词:岩溶勘察地基处理 7gP8K`w?[
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1引言 xYD.j~
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广西平果铝厂一期工程是国家“八五”重点工程,已经建成投产,厂区面积达4km2。该一期工程厂区处在活动性断裂带 rhO8 v
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形成的构造复杂、岩溶发育的右江南岸岩溶准平原上,因而在建厂的可行性和适宜性上都存在过疑问。因此一期工程一 {"@E_{\
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开始就面临两大岩土勘察技术难题:一是场地构造稳定性问题;二是场地岩溶地基能否处理。鉴于这两大问题在性质上 H<C+rAIb
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各有不同,因而采取了分二个阶段进行勘察研究。前一阶段勘察结果表明:场地内的断层自晚更新世以来没有活动,且 g/jlG%kI}
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破碎带胶结情况较好(地震基本烈度为7度)。这个结论明确回答了建厂的可行性问题,于是将工作重点转入第二阶段 tN&_f==e
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,即厂区岩溶问题的研究与分析。 &?#!%Ds
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2岩溶勘察研究的步骤及方法 Q+=D#x
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2·1 研究步骤 -: 8[
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广西平果铝厂一期工程厂区岩溶勘察研究工作主要分为初期、详勘二大步。首先是在选址勘察和稳定性初勘的已有资料 +I_p\/J?w/
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基础上,进行“岩溶初勘”,着重查明岩溶发育的地质背景条件及其发育分布的特性和规律,确定原则性的工程对策, x
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解决建厂适宜性评价和治理战略问题。第二步进行岩溶详勘,具体解决各建设项目地基岩溶的评价和治理方法问题。 I;3Uzv
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2·2 研究方法 Qhsk09K_=4
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在各阶段的岩溶勘察工作中,依据有关规范和国内已有资料及经验的基础上,结合工程具体情况,实行了一套多种勘探 50Y^##]&
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测试技术相结合,宏观研究与微观研究相结合、生产与科研相结合,以及边实践边总结边充实边改进等求实的勘察工作 PtT$#>hx]
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方法,收到了良好效果。以岩溶初勘为例,进行了大、中、小比例尺配套的综合工程地质测绘(1:2.5万,1:5千,1 WG(%Pkowv
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:2千);多种物探;多种勘探(钻探为主,辅以井槽探,钻探中还进行了孔内地下水位连续观测);多种室内试验( 8~eYN-#W&
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如c14法测定溶洞充填物绝对年龄)等工作,从而对岩溶发育的特性和规律取得了较完整的认识。 I+FQ2\J*H
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3岩溶初勘研究及其结论 pb=yQ}.
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3·1 区域岩溶发育的地质背景 MP%pEUomev
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平果铝厂位于广西山字型构造前弧西冀外的北西向右江构造带(右江系)中,发育有那豆复背斜、果化复向斜和大隆复
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背斜,两个复背斜主要是由三迭系、二迭系、石炭系和泥盆系的碳酸盐构成,形成低山~峰丛地貌。一期工程厂区所在 P'p5-l UK
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的果化复向斜为三迭系下统的白云质灰岩、白云岩,又存在高椅山倾伏向斜和局祥倾伏背斜两个次一级构造单元。右江 V0a)9\x(\
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大断裂在果化复向斜中通过,形成长条形断陷槽地~岩溶准平原地貌(简称溶原),按岩溶的埋藏条件分类,属裸露型 *pKj6x
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岩溶。 [;qZu`n>
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3·1·1新构造运动与岩溶发育史 @g==U{k;t
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该区域从晚第三纪新构造运动以来,地壳一直处于间歇性的上升运动中,因此当地岩溶发育史又可分为高峰期、低峰期 7 J+cs^2
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、准平原期、右江岩滩期和右江河床期等五个岩溶期。其中以右江岩滩期岩溶与一期工程建设关系密切。 F<|x_6a\
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3·1·2区域水文地质条件 'qnnZE
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该区域地处湿热气候区,年平均降水量1374.2mm,年蒸发量1572.6mm,平均气温21.08c°,极适合于岩溶发育。其地下 8jm\/?k|
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水由大气降水补给。低山~峰丛区是补给区,溶原区是径流——排泄区,右江是泄水道。在枯水季节,地下水通过岩滩 q3$;lLsb;j
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期地下水通道穿越溶原区直接泄入右江。但在雨季,峰丛区的岩溶水可以大量地在边缘部沿着准平原期岩溶通道以暗河 wwh)B92Y5
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出口或上升泉形式涌出地面,再沿溶原中的“干沟”流动一段或长或短距离后又与溶原区本身接受的降水—道沿落水洞 g9oYK
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或溶蚀裂隙下渗,再次转化为地下径流,再沿岩滩期暗河通道泄入右江,形成地面——地下——地面——地下多次转化 4xnM7t\
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的径流景观。 t9+ME|
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溶原中的地下水主要是以管道流形式沿岩滩的岩溶通道存在和运动。地面以下至右江岩滩期岩溶顶面为垂直岩溶带,右 V.12
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江岩滩期岩溶以下为水平循环带。长期观测获得的水位年变化幅度达10米左右,丰水期高水位可接近地表。初勘期间有 u<a =TPAU
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过遇到大雨后一天之内落水洞中水位从15米深度涌出地面的记录,但不会发生右江水沿地下通道倒灌厂区的现象。 RlnJlY/
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岩溶初期查明,当地岩溶发育的基本特点是受岩性、构造、地下水、右江(区域岩溶水排泄基面)和新构造运动等因素 ?j-;;NNf
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的综合控制,由于这些因素存在多种多样的组合形态,才导致了复杂多样的岩溶现象。 E-XFW]I
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3·2厂区岩溶发育的特性和规律 0
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3·2·1构造控制作用明显。受了强烈挤压构造作用的白云质灰岩构造裂隙极为发育,形成以溶蚀裂隙和溶槽为主的岩 ;OY*`(Id
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溶形态,落水洞和暗河通道也多呈不规则的裂隙状形态。岩溶的平面发育方向与构造线方向密切相关。 /%5X:*:H
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3·2·2总的发育深度较浅。由于溶原区的地下岩溶属右江岩滩期,而现代河床从右江岩滩期开始下切深度不大,因此 IiRII)
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岩溶埋深仅在地面以下15~25米之间,其发育深度较浅。 {wyf>L0j
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3·2·3发育有小型浅层的树枝状暗河网。它具有规模小而数量多,并且连接或交汇的特点。其延伸方向明显地受构造 G2e0\}q
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控制,由于主体构造大体平行右江,次要构造线方向大体垂直右江,因此暗河最终向右江排泄,但并非直线流向右江。 `Wy8g?d;bn
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作为暗河通道的洞体形态复杂多变,很不规则,多呈窄沟形,形态完整的水平溶洞不多,空间很大的“地下厅”或洞穴 ;,Q6AS!
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仅在高椅山4#暗河见到。 7(<z= F
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岩溶初勘认为,就总体而言厂区岩溶比较发育,形态复杂,又有小型暗河网分布等不利因素,但同时存在如下有利因素 84UI)nE:Q
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3·2·3·1岩溶形态一般规模较小,且埋藏较浅。在地基处理时不存在特殊困难,不会因此而大量增加处理投资或拖延 n;,>Fv
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工期。 s2M|ni=
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3·2·3·2岩溶发育已处于相对稳定状态。在工程使用年限内的新发展可以忽略不计,即现有岩溶发育并不危及建筑物 >5+]~[S
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的稳定性。 s^Wh!:>r/
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3·2·3·3场地岩溶基本上属裸露型,不存在覆盖岩溶区的塌陷问题和土洞问题。 GPVqt"TY
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3·2·3·4岩溶发育的规律已经基本掌握。暗河水流问题及局部岩溶复杂区可以通过调整设计来避免,实在不能避免的 PTFe>~vr*
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亦有办法解决。 M~#%
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3·3岩溶初勘结论和建议 R6/vhze4L2
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岩溶初勘的基本结论是:厂区岩溶虽然发育,但都是可以处理的。就是说,对这种岩溶的处理不会带来难以解决的技术
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难题,也不会因此而导致大量增加工程造价或延长工期等问题。 3^J~ts{*
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根据岩溶初期结论,对设计的总图布置提出了以下建议: Rr3<ln
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3·3·1总图平面布置上,应绕避将深基坑的建(构)筑物分布在主要暗河通道上,以免堵塞暗河通道。 k| Ye[GM*
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3·3·2总图竖向设计应尽量避免深挖方,以避免揭露暗河。 hY-;Vh0J
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3·3·3在可能条件下,主要建筑物宜避免布在强溶区中,以减少地基处理量。 %?~`'vYoi
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4岩溶详勘研究与地基处理建议 {'R\C5:D7
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4·1厂区岩溶详勘研究及岩溶特性认识的深化 Nw=mSW^E
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通过系统的详勘,进一步查明厂区岩溶发育形态,主要有溶沟,溶槽、石芽、溶蚀孤石、溶蚀裂隙及溶洞。以电解车间 s0bWg$
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为例,对773个钻孔资料统计可以看到这些岩溶现象较普遍存在(见表1)。 b+3QqbJ[F
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电解车间钻孔揭露岩溶现象统计表表1 I]OVzM
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岩溶现象 综合岩溶 溶蚀孤石 石芽 溶沟 溶蚀裂隙 溶洞 E]26a,^L
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见岩溶钻孔(个) 398 28 83 83 225 145 Z2wgfP`
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与钻孔进尺之比() 51.49 7.04 20.85 20.85 56.23 36.43 )i{B:w\ ^
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这些岩溶现象,其分布与特征归纳起来有以下几点: FsyM{LT
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4·1·1地表溶沟、溶槽、石芽丛生,基岩面凹凸不平。 /vG)n9Rc
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场地基岩裸露,象大片“石海”,期间发育着大小形态各异的裸露溶沟、溶槽和石芽,构成地表相对凹凸不平的杂乱景 ^J_rb;m43
FZW:dsm
观。在低凹处多填充有粘土或碎石,往往具有顺层面、沿裂隙延伸的特点。 h.D*Y3=<
Lp}>WCams
4·1·2地下岩溶多被充填,空间形态较为复杂。 .ECT
&*r'Sx)V
大量钻探资料反映,在钻孔内遇到的各类岩溶现象大部分被粘性土充填,且充填物单一,局部夹极小量碎块石。同时经 ?Pw(
Q'n]+%YN
探井开挖基坑验证,充填粘性土的岩溶主要以溶蚀裂隙和张裂隙为主,也有不少溶蚀弧石被粘性土包裹着。以电解车间 5\|u]
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701个钻孔所遇岩溶充填情况列入表2: M4m90C;dq
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电解车间岩溶充填情况表2 U*7Yi-"/*
充填情况 全充填 半充填 未充填 {Y#$
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岩溶现象数量(个) 507 48 25 WPzq?yK
U)g27*7
与总数量之比() 87.41 8.28 4.31 8>y!=+9_
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从统计数值可分析,这些被充填的岩溶与地表有较好的联通,是由于地表水流和大气降水垂直下渗将基岩表面覆盖粘性 G,6Zy-Y9
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土携带到岩溶中而形成的。 O.g!k"nas&
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4·1·3岩溶的垂直形态 -F+dmI,1$
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岩溶在垂直方向上的表现,其发育程度与岩性、构造有关,形态以溶沟、溶槽、溶蚀裂隙为主,吻合于区域岩溶发育规 7TW</g(
ON~K(O2g(
律:即在可溶岩中发育强,沿断层发育,顺岩层层面发育。在可溶岩中发育强烈表现为在白云质灰岩、灰岩中的岩溶数 39zwPoN>
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量比在构造岩中多;沿断层发育表现出多在构造岩(主要为角砾岩)及受断层影响形成的碎裂岩与围岩的接触处,往往 Hjtn*^fo^
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形成了溶蚀带;顺岩层层面发育则表现在岩溶沿不同岩性的交接带,沿层面走向延伸呈夹层状展布,还有形成条带状、 ,F)9{ <r]
F4%vEn\!
水平状、拱状的形态各异岩溶分布。 5,n{-V
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综上所述,厂区范围内地下岩溶总的特点是以浅部发育为主,以垂直形态多见。大量勘察数据表明,地面以下0~6m深 m:A1wL4c6
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度内岩溶发育,向下岩溶发育程度明显减弱。如电解车间资料统计(见表3): GI40Ztms
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电解车间岩溶发育情况表3 (iw)C)t*u
深度(m) 0.0~2.0 2.0~4.0 4.0~6.0 6.0~8.0 >8.0 ~0ku,P#D
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见岩溶次数 197 302 167 61 24 wqyrs|P
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与见岩溶总次数之比() 26.23 40.31 22.24 8.12 3.21 pg;y\}
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厂区内这些发育的岩溶虽然形态复杂,但从工程角度上说,这些岩溶较易治理。根据统计资料,这些岩溶现象中以溶蚀 2|C(|fD4
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孤石、溶沟、溶槽和溶蚀裂隙形态为主,占70.92。从而使复杂的岩溶治理简化到集中浅部处理,为地基基础设计及处 "/MA.zEl0,
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理提供了可靠的依据和较为有利的条件。就岩石的地基而言,其力学性质指标及承载力是足够的,只是因为有了断层、 =
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岩溶的存在才破坏了岩体的完整,影响建筑物的安全。这些浅表岩溶,大多可直接处理。因其可见度高,只需使岩溶化 6rD
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