本站小編為你精心準(zhǔn)備了巖溶發(fā)育特征及地鐵工程研究參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1武漢地區(qū)巖溶基本規(guī)律

1．1巖溶分帶特征武漢市主城區(qū)自北向南主要有3條石灰?guī)r條帶呈東西向分布，在主城區(qū)以南區(qū)域也有多次巖溶地面塌陷發(fā)生，根據(jù)地質(zhì)鉆探資料及地質(zhì)專家研究，主城區(qū)以南也呈現(xiàn)條帶分布，橫跨長江東西向分布，根據(jù)石灰?guī)r區(qū)域與長江位置關(guān)系分為6個(gè)石灰?guī)r條帶，見圖1和表1。

1．2巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征見表2。Ⅰ型：長江一級(jí)階地松散砂礫石覆蓋層。地貌單元為長江一級(jí)階地，第四系覆蓋土層時(shí)代為全新世（Q4），地層組合為二元結(jié)構(gòu)，上部為黏性土，下部為細(xì)砂、粉細(xì)砂層覆蓋在石灰?guī)r之上，砂層中含孔隙承壓水，石灰?guī)r中巖溶裂隙水有承壓性，2含水層有水力聯(lián)系，細(xì)砂、粉細(xì)砂可通過溶隙、孔洞流失，逐漸形成漏斗狀疏松體，從而成地面塌陷。Ⅱ型：長江一級(jí)階地松散砂礫石層加老黏性土復(fù)合覆蓋層。上部為粉細(xì)砂（包括粉細(xì)砂層上部部分黏性土層），下部為中、上更新統(tǒng)老黏性土層覆蓋在石灰?guī)r之上。中間的老黏性土把砂礫石層中的地下水與巖溶水水力聯(lián)系隔斷，降低了塌陷的可能性。Ⅲ型：長江三級(jí)階地老黏性土覆蓋層。武漢大片地區(qū)為下蜀系老黏土層直接覆蓋在石灰?guī)r之上；巖溶水頭比土巖分界面高，老黏土中若無土洞發(fā)育，此類地層基本不發(fā)生巖溶塌陷。

1．3溶洞形態(tài)特征武漢地區(qū)巖溶由地下水垂直滲流產(chǎn)生，主要形態(tài)類型表現(xiàn)為溶洞、溶溝和溶槽洞等。根據(jù)大橋條帶、白沙洲條帶幾個(gè)地段的資料統(tǒng)計(jì)，洞高在0．6m以內(nèi)的溶洞占30％，洞高在0．6～1．0m范圍的溶洞占20％，洞高在1．0～3．0m范圍的溶洞占40％，洞高在3．0～5．0m范圍的溶洞占5．6％，洞高大于5．0m的溶洞占溶洞總數(shù)的38％，洞高大于10m的溶洞只有5個(gè)，僅占0．56％。大橋條帶、白沙洲條帶溶洞高度統(tǒng)計(jì)如表3、圖2和圖3所示。以上資料表明，武漢地區(qū)溶洞高度不大，多數(shù)溶洞高度在3m以內(nèi)，這基本代表了武漢地區(qū)淺層溶洞的規(guī)模特征，以小規(guī)模溶洞為主，大規(guī)模的溶洞較少。

1．4溶洞橫、豎向分布特征武漢地區(qū)淺層巖溶的橫向分布規(guī)律受地層巖性控制，呈東西向帶狀分布。根據(jù)遇洞率、線巖溶率判別巖溶發(fā)育強(qiáng)度由高到低的順序?yàn)椋狐S龍組—觀音山組—棲霞組—大冶組，從地層巖組上區(qū)別巖溶的發(fā)育規(guī)律。表4為遇洞率和線巖溶率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，大橋條帶、白沙洲條帶鉆孔遇洞率分別為501％和460％，線巖溶率分別為593％和60％，2條帶的鉆孔遇洞率、線巖溶率相差不大，基本反映出武漢地區(qū)的遇洞率和線巖溶率情況。隨著巖面以下距離的增大，溶洞數(shù)量迅速減少，約35％的溶洞頂板在基巖面以下2．5m以內(nèi)；約50％溶洞在基巖面以下4．5m以內(nèi)；約90％的溶洞在基巖面以下12m以內(nèi)，溶洞頂板平均埋深為3．1～5．1m。線巖溶率隨埋深的變化特征為：自基巖面向下線巖溶率先逐漸增大，在2～4m處達(dá)到7．5％～20．0％；隨著深度的增加，線巖溶率降低，在巖面以下10～15m范圍穩(wěn)定在3％以下。可見，巖溶在基巖面以下2～4m范圍發(fā)育較強(qiáng)，10m以下發(fā)育逐漸減弱。

1．5溶洞充填特征根據(jù)溶洞內(nèi)填充物的多少，將溶洞劃分為無填充、半填充和全填充3種類型。表5為溶洞填充類型統(tǒng)計(jì)表，表中數(shù)據(jù)為3種填充類型占總?cè)芏磾?shù)量的百分比，統(tǒng)計(jì)表明武漢地區(qū)無填充溶洞約222％，半填充溶洞約75％，全填充溶洞約70．3％。全填充溶洞埋深較淺，半填充溶洞較深，無填充溶洞埋深最大，說明溶洞填充為自上而下，填充物主要來源于上覆土層，驗(yàn)證了溶洞的垂直發(fā)育規(guī)律。

2武漢地區(qū)巖溶風(fēng)險(xiǎn)劃分

根據(jù)武漢石灰?guī)r條帶分布、巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型和巖溶發(fā)育特征，結(jié)合武漢歷史上發(fā)生的巖溶塌陷案例，將發(fā)生巖溶塌陷災(zāi)害的可能性及危害嚴(yán)重程度等分級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)，并劃分為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（詳見圖1）。

2．1高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)第Ⅰ型巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)為發(fā)生巖溶地質(zhì)災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，主要為砂層直接覆蓋在石灰?guī)r基巖上的長江一級(jí)階地全新統(tǒng)地層覆蓋區(qū)，分布在白沙洲條帶和漢南條帶與長江相交處。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積約占石灰?guī)r分布總面積的3．6％。前文中提到的武漢歷史上10余次巖溶塌陷災(zāi)害都是Ⅰ型地質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)域。

2．2中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)第Ⅱ型巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)為中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其特點(diǎn)是全新統(tǒng)粉細(xì)砂層下部有一定厚度的（大于3m）老黏土層覆蓋在石灰?guī)r基巖層之上，這類地層在天然狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生巖溶塌陷，當(dāng)人類活動(dòng)如深井降水、地質(zhì)鉆孔等穿透了老黏土層時(shí)則有可能發(fā)生巖溶塌陷。中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積約占石灰?guī)r總面積的4．5％。根據(jù)資料，中等危險(xiǎn)區(qū)主要分布于長江及其支流兩岸一級(jí)階地區(qū)域，在天興洲條帶、白沙洲條帶、沌口江夏條帶和漢南條帶靠近長江地段有局部分布（見圖1）。

2．3低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)第Ⅲ型巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)為發(fā)生巖溶地質(zhì)災(zāi)害低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，老黏性土直接覆蓋在石灰?guī)r地層上，此地層結(jié)構(gòu)基本不發(fā)生巖溶塌陷，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積約占石灰?guī)r總面積的88．9％。

3武漢地鐵工程中巖溶處理技術(shù)及案例

對(duì)武漢地鐵工程中車站、區(qū)間隧道穿越巖溶區(qū)時(shí)的處理措施進(jìn)行了分類總結(jié)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)巖層以下15m進(jìn)行帷幕注漿，注漿孔間距2m，可形成有效隔水、隔砂帷幕，減少圍護(hù)內(nèi)外的水力聯(lián)系，形成封閉體系。注漿自下而上分段進(jìn)行，鉆孔一次成孔到設(shè)計(jì)深度，提鉆清孔，下入注漿導(dǎo)管至孔底或溶洞底板下部1．0m處，水泥砂漿封閉孔口，封閉深度進(jìn)入原生黏土層大于0．5m，以0．3～0．5MPa的壓力自下而上進(jìn)行注漿。臨時(shí)立柱樁位處施作超前鉆，每樁一孔深度至巖面以下10m或樁端以下5倍樁徑深度，對(duì)超前鉆揭露的溶洞進(jìn)行灌漿處理。車站底板下設(shè)置牛腿與圍護(hù)結(jié)構(gòu)連接，由圍護(hù)結(jié)構(gòu)、臨時(shí)立柱樁共同支撐車站（見圖4）。車站基底旋噴格構(gòu)式土墩柱，將基底分割為多塊區(qū)域，減少基底水的流動(dòng)，從而阻隔砂層的流失，提高基底強(qiáng)度，降低巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)研究，武漢巖溶塌陷角φ約為40°，假設(shè)隧道輪廓到溶洞塌陷漏斗中心距離為B，隧道到基巖面的距離為h2。B＝h2•ctgφ；可見，隧道與巖面距離越近巖溶塌陷對(duì)隧道影響越小，通過注漿帷幕和注漿填充溶洞等措施保證B范圍內(nèi)溶洞不塌陷，隧道就是安全的。處理方案為：巖面以下15m深隧道兩側(cè)輪廓線外大于B處布置1排注漿帷幕，注漿孔間距2m，注漿帷幕之間的溶洞和物探異常進(jìn)行注漿處理（見圖6）；當(dāng)h2較大，計(jì)算出B值較大時(shí)，注漿帷幕因地面交通條件或建構(gòu)筑物限制等無法實(shí)施，可減小B進(jìn)行帷幕注漿，并在土層部分采取鉆孔樁隔斷措施降低塌陷漏斗對(duì)隧道的影響，采用1排800＠1000灌注樁＋800旋噴樁咬合隔斷措施，灌注樁入巖不小于1m（見圖7）。

4結(jié)論與建議

1）武漢巖溶自北向南主要?jiǎng)澐?個(gè)條帶，總結(jié)為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型3種地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型分別占石灰?guī)r分布面積的3．6％，4．5％和88．8％；溶洞鉆孔遇洞率約47．5％，線巖溶率約5．97％，90％的溶洞高度小于3．0m，平均洞高約1．5m。2）溶洞在基巖面以下2～4m范圍發(fā)育最強(qiáng)，10～15m以下發(fā)育逐漸減弱，全充填溶洞占71％，半充填溶洞8％，未充填溶洞21％；溶洞距離土巖分界面越近填充率越高，充填物與覆蓋層土層性質(zhì)相近。3）地鐵工程中主要以Ⅰ，Ⅱ型巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)處理為主，主要采取巖面下15m帷幕注漿、圍護(hù)結(jié)構(gòu)入巖、基底旋噴加固、隔斷樁和溶洞注漿充填等措施；Ⅲ型巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)以注漿填充溶洞為主。4）建議進(jìn)一步研究Ⅰ型地質(zhì)結(jié)構(gòu)中承壓水和巖溶水的流動(dòng)規(guī)律來評(píng)估巖溶塌陷點(diǎn)引起的塌陷區(qū)半徑，擴(kuò)大地鐵影響控制線。控制該范圍內(nèi)有深層降水及入巖樁基的工程項(xiàng)目，建議有關(guān)職能部門出臺(tái)成套相關(guān)管理辦法以保證地鐵長期運(yùn)營安全。地鐵運(yùn)營期間，應(yīng)建立長期監(jiān)測(cè)體系對(duì)周邊水位及地鐵結(jié)構(gòu)沉降、變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)并建立預(yù)警系統(tǒng)，這些都是需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。

作者：李慎奎 陶嵐 單位：中鐵隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司