湘西南某岩溶塌陷高易发区安置场地选址勘查浅析

文晓慧

（湖南省地质环境监测总站，长沙410007）

湘西南某镇岩溶塌陷自1979年至今，已累计产生731处塌陷坑，地面塌陷变形区面积约7.5 k m2，分布在该镇7个村，严重威胁140户1 035人生命财产安全，其中50户居民房屋已成危房，急需避让。当地村民不愿意离开故土，为了保障居民生命财产安全和今后生产生活需要，迫使当地政府在两者间选择一个平衡点，如何在高易发区中寻找安置避让居民场地就成为当地政府急需解决的难题。本文对该镇避让安置场地选址勘查进行分析论述。

1 岩溶塌陷区地质条件

1.1 地形地貌与地层分布

该区为侵蚀堆积河谷准平原地貌单元，呈南高北低之势，最高点为鸾凤山，最低处位于泉交河支流的河床。地层结构较复杂，上覆第四系冲洪积层，具二元结构，上部为粉质粘土、含砾粉质粘土；下部为砂土、砂砾土、砾石土，厚2.5～15 m，局部达27 m。下伏二叠系上统长兴灰岩，含硅质岩与硅质灰岩互层，下统茅口组灰岩。

1.2 地质构造

本区以发育多期活动断层为特征，断层走向多与岩层走向线一致，同一断层倾向多变，断层倾角陡、变化大，破碎带宽度大、发育深，控制了本区岩溶发育带的分布。

1.3 岩溶发育特征

地表溶隙及溶孔：发育于灰岩中的溶隙，单条溶隙长度由1～3 m余不等，部分达5 m余，隙宽一般为1～10 cm，少数可达30 cm左右；发育深度一般在0.5～1.0 m之间，局部可达2.0 m左右。裂面常呈舒缓波状，部分裂面略呈锯齿状、阶步状或平直状。

岩溶漏斗：发育灰岩中。形状近似碟形，直径6～8 m，深＞4.0 m，表面溶蚀强烈。

地下溶洞：根据区域勘查资料，32个基岩孔中，遇到大小溶洞76个，土洞4个。洞高一般0.5～1.5 m，最高达15.2 m。其中，55个为无充填溶洞，11个为半充填溶洞，10个为全充填溶洞。均由粘土、细砂、砂砾石及灰岩、砂岩、硅质岩碎块等全充填至半充填。

根据钻孔资料，溶洞顶板最薄仅0.7 m，从区内塌陷之多而密，推断塌陷区浅（表）层溶洞不仅强烈发育，而且开口较多。

地下溶隙及溶孔：依据区域内32个钻孔资料，28个钻孔遇溶孔、溶隙，溶孔溶隙较发育。

溶孔常呈蜂窝状，次为星点状，一般连通性较好，溶孔直径一般0.2～2.5 cm，深0.5～1.0 cm，以钙、泥质半充填－无充填为主。

溶隙多由裂隙溶蚀而成，钻孔揭露，溶隙宽一般0.2～1.0 cm，倾角5°至垂向均有，其发育多以纵向为主，溶隙面一般凹凸不平，多附有铁泥质，以半充填为主。

地下晶洞：多发育于标高－50 m以下，呈星点状或蜂窝状，附有铁、锰或钙质沉淀物，受构造影响，沿易溶岩体方解石脉发育。

1.4 安置场地选址

在岩溶塌陷高易发区选址基本原则：①不能大量占用基本农田；②土地无权属纠纷；③选址区边界以外200 m范围内地表无塌陷坑的历史记录；④场地附近有区域勘查钻孔；⑤查阅历史上在该区域找矿勘查资料。

综合上述基本原则，最后确定在该镇两村交界地带选择2 h m2（其中1.67 h m2林地、0.33 h m2耕地）作为首期搬迁避让安置场地，并对场地开展选址勘查工作。

2 勘查方法及工作部署

根据区域资料及当地地层分布及岩溶发育特征，选择物探＋钻探综合勘查方法，确定安置场地编制勘查方案，根据勘查方案部署勘探剖面线，开展勘查工作，具体采用勘查方法如下：

2.1 高密度电法

高密度电法适用于观测与研究某一垂直断面或某一地块下空间的电阻率变化，兼具剖面法和测深法的功能，是进行地层划分、探测隐伏断层构造、岩溶空洞等的一种有效手段。具有工作效率高、信息量丰富、横向分辨率高的特点，对裂隙及破碎带、溶蚀区的探测有良好效果。

在场地区布置实测纵剖面1条，长100 m，横剖面共9条，总长1 500 m。测点距L＝5.0 m，共300点。

2.2 对称四级电测深

对称四极电测深法：是以地壳中岩石、矿石的电阻率差异为物质基础，观测和研究人工电场的变化和分布规律，进而解决构造、水文、工程地质问题以及环境监测等的一组电法勘察方法。在岩溶探测中，电测深法是一种经济、实用的工程物探方法［1]，可以较准确地确定溶洞空间位置。

根据具体工作的要求，设计供电极距AB／2及相应测量极距MN／2的变化序列，每改变一次供电极距，测量一次UMN及I，计算相应的K值及视电阻率值ρS，绘制每个测点的ρS与AB／2的关系曲线。

在场地区布置实测电测深点120个，实测深度100～120 m。

2.3 浅层地震折射波法

浅层地震勘察P波折射法是通过在地面人工激发地震波，此波遇到不同地层的分界面时，产生一定能量的折射波并沿该界面传播后返回地面，经埋置在地面的检波器接收后输入地震仪，通过地震仪进行信号放大和采样后将波形数据记录于磁盘。通过计算机和人工对接收到的地震波的时间、相位和振幅等信息进行分析和解释，计算出地层的界面速度和埋深，并根据纵波速度判断地质异常。

此法对断层及其破碎带比较敏感，判断较准确。浅层地震折射波法也是目前探测隐伏岩溶现象的一种很有效方法。

根据勘察工作目的以及场地地形和地质情况，工作中采用折射法相遇追逐观测系统，使用24道浅层地震勘探仪接收和记录地震波。外业采集数据的工作参数为：

采样间隔：0.25 ms，采样点数：2 048点，记录长度：512 ms，接受道数：24道，检波点距：5.0 m，排列长度：115.0 m，追逐距离：30～50 m ，激发方式：18磅大锤锤击激发，仪器设备：R－24道浅层地震仪。

采用浅层地震方法实测纵剖面3条，总长360 m，测点数72个。

2.4 钻孔验证

钻孔验证物探成果，具有直观明了的效果。同时结合采样进行室内试验，获取判断场地物理力学指标及粉砂及粘砾含量指标。

场地区依据物探结果布置了4个验证孔，为了更加准确确定场地岩溶塌陷易发程度，增加场地安全保险系数，在场地边缘增补了一个钻孔，结合该场地边缘已有的1个勘查孔确定该场地岩溶塌陷的易发性。

3 勘查结果分析

3.1 高密度电法

场地横剖面间距按25 m布置，纵剖面间距50 m，探测结果显示1条横剖“U”型低阻异常，5条横剖有低阻异常。WG1剖面1条溶沟，1个溶槽。

物探测线1在距测线起点133～143 m处见“U”型低阻异常，距测线163～172 m处见一闭合高阻异常（图1）。

图1 120／18电测深成

3.2 对称四级电测深

测点01～22：沿线覆盖层厚度变化较大，距测线起点135 m后见低阻异常，结合钻探资料，推测为溶蚀沟槽或岩溶发育区（图2）。

3.3 浅层地震折射波法

1号线：见一处波速异常，沿线覆盖层厚度变化较大，距测线起点18～25 m推测为溶沟（图3）。

2号线：见一处波速异常，沿线覆盖层厚度变化较大，距测线起点0～10 m推测为溶沟。

3号线：未见明显物探异常。

3.4 钻孔验证情况

通过4个钻孔验证，4个钻孔在低阻异常点都揭露了溶洞、溶沟及溶槽，其中钻孔ZK1在孔深31.9～32.4 m、35.3～35.7 m揭露了2个溶洞，但溶洞直径不大。说明物探资料准确可靠。

从物探结果分析，整体覆盖层比较稳定，总厚度达25～30 m。所测得的低阻异常较多，推测在探测区溶蚀沟槽发育。场地范围内主要发育一条北西－南东向溶蚀沟槽，一般呈现为连续低阻，深度在25～35 m左右，局部深达40 m。另外前人勘查资料中位于集中安置场地东北角（距安置场地红线仅50 m）的ZK19孔0～24.7 m为第四系覆盖层，24.7～92.3 m为茅口灰岩（P1 m）。在厚度仅67.6 m的茅口灰岩中揭露了17个溶洞，可见溶洞相当发育，但溶洞埋深32.6 m以下，埋深较大，对一般的安置房建筑不会造成太大影响。

图2 四级电测深ρs等值线图及解释图

图3 浅层地震成果图及解释图

4 结论及建议

（1）根据勘查结果，搬迁避让集中安置场地内未发现有滑坡、泥石流、地面塌陷、地面开裂变形等影响场地稳定性的不良工程地质作用，物探测线及钻孔控制范围内未发现断裂构造及新构造运动迹象，虽根据前人资料及本次勘查发现场地内溶洞、溶沟、溶蚀裂隙发育，但溶洞埋深较大，洞径较小，溶沟、溶槽中发育的软土仅局部分布，且上部有较厚一层粉质粘土作为保护层，孔深30 m以内没有严重的岩溶发育现象，是相对较稳定区域，基本适宜建5层以下安置房。

（2）根据《湘西南某镇地面塌陷地质灾害防治勘查报告》中ZK19孔资料，搬迁避让集中安置场地32.6 m以下岩溶发育，因本次勘查深度有限，未对深部岩溶进行钻探验证，建议在进行集中安置房建筑设计前，先对集中安置场地做详勘，查明深部岩溶发育规律，再进行建筑设计。

实践证明：岩溶塌陷高易发区可以通过合适的勘查手段寻找到安全岛，对于土地资源日益紧张的今天，在农民不愿意离开世世代代赖以生存的土地情况下，选择在岩溶发育高易发区寻找安全地带建设避让安居房不失是一个权衡矛盾的最佳选择。

［1]张进国，夏训银，王洪生，等.岩溶塌陷区综合物探方法的应用效果［J].勘察科学技术，2011，（1）：56－58.

［2]邓凯，沈云发，邓玉池.综合物探方法在高速公路岩溶塌陷探测中应用分析［J].工程地球物理学报，2012，9（1）：54－57.

［3]陈灿华，陈邵求.电测深法在岩溶塌陷中的应用［J].中南工业大学学报，2000，31（1）：9－12.