石灰岩与白云岩岩溶发育特征浅析

孟繁贺，米德才，陈云生

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

石灰岩与白云岩岩溶发育特征浅析

孟繁贺，米德才，陈云生

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

石灰岩和白云岩是碳酸盐岩主要类型，二者在岩溶发育强度方面具有明显的差异。文章结合三柳高速公路洞诺融江大桥勘察与施工中揭示的岩溶发育情况，分析了石灰岩和白云岩岩溶发育的程度及规律，得出石灰岩区岩溶发育要远强于白云岩分布区的初步结论，据此提出不同碳酸盐岩区地质勘察的初步对策。

高速公路；石灰岩；白云岩；岩溶特征；勘察

0 引言

广西山区广布，地质条件复杂，是我国碳酸盐岩分布最广的地区之一，据《广西通志·自然地理志》数据，广西碳酸盐岩分布面积占全国碳酸盐岩类面积的9.8%，占广西土地总面积的37.8%。石灰岩和白云岩是碳酸盐岩的两种主要岩石类型，二者在广西区内均极为常见，但它们的矿物组成成分不同，前者主要由方解石(CaCO3)组成，后者主要由白云石(CaMg(CO3)2)组成，方解石相比白云石更易被溶蚀，这从根本上造成了其岩溶发育程度的不同，由此对工程建设产生的影响大小也不同，两者的岩溶发育特征也因此成为工程建设者们研究的热点问题。

1 工程概况

三柳高速公路K150+327.5洞诺融江大桥位于柳城县凤山镇旧县村和对河村交界处，横跨融江。全桥共5联(11×40+70+125+70+5×40)，上部结构第4联主桥采用预应力混凝土连续钢构，其余联引桥采用预应力混凝土(后张)先简支后连续T梁。

桥梁起止桩号为K149+870.5～K150+784.58，桥长914.00 m，桥面设计高程为102.186～108.000 m。桥位平面图[1]见图1。

图1 洞诺融江大桥平面图(局部)

2 场地工程地质条件

该桥位区属于河流冲积阶地地貌，地形较为平坦，起伏不大。地面高程在71.9～103.6 m，最大相对高差约31.7 m。桥梁三江端0#桥台及1#～3#桥墩为一级阶地，地形平坦，自然岸坡较缓，坡度约15°～20°；4#～16#桥墩为河床及河漫滩，地形平坦。柳州端17#～18#桥墩及19#桥台为基座阶地，岸坡相对较陡，坡度约30°～45°，最大坡度近直立，坡脚多为基岩出露，上覆第四系冲积土层。

根据钻探及施工揭示情况，场地内分布的地层岩性自上而下主要有素填土(Qml)、第四系冲积层(Qal)粘土和砂卵石、石炭系中统黄龙组(C2h)灰岩及大埔组(C2d)白云岩，其中0#台～13#墩位于灰岩区，14#墩～19#台位于白云岩区。场区地表水主要为流向自西往东的融江，河水位随上游洪水的涨落变化较大；场区地下水有2层：(1)为赋存于第四系冲积层中的孔隙潜水，受大气降水及地表水补给，地下水量较丰富，水位随季节而变化；(2)为基岩裂隙水，受地表径流和孔隙水补给，地下水与河水互为补给关系。

据地质调查、钻探及区域地质资料显示，桥位区未见区域性断裂构造和构造破碎带存在，区域地质稳定。

3 桥位石灰岩与白云岩岩溶发育特征

为查明桥位岩溶发育情况，在初步勘察、详细勘察和施工阶段勘察共布置了100个地质钻孔[1][2][3]，对每个墩台均达到了逐桩钻探。

钻探结果显示，在桥位石灰岩和白云岩不同区域，其岩溶发育情况有所不同，石灰岩区岩溶比较发育，个别墩台属强烈发育，而在白云岩区，岩溶则不发育。对桥位区场地全部地质钻孔的遇洞情况进行统计，结果见图2～3。

图2 石灰岩区域钻孔遇溶洞情况饼状图

图3 白云岩区域钻孔遇溶洞情况饼状图

从统计结果可以看出，两类岩石岩溶发育的强烈程度差异非常明显，石灰岩区共布置78个钻孔，其中40个钻孔遇有溶洞，遇洞率达51%，白云岩区共布置22个钻孔，仅2个钻孔遇有溶洞，遇洞率为9%。从遇洞钻孔平面位置分布来看，石灰岩区岩溶发育主要分布于0#台～3#墩、5#～9#墩及12#墩，白云岩区岩溶发育主要分布于14#墩和15#墩。

为研究桥位溶洞在垂直方向上的发育特征，对溶洞发育深度进行统计分析，结果见图4、图5。

图4 0#台～3#墩溶洞发育深度分布情况柱状图

图5 5#～15#墩溶洞发育深度分布情况柱状图

从统计结果来看，0#台～3#墩为一级阶地，由于覆盖层较厚，基岩埋藏深，因此溶洞发育位置也较深，多分布在地面25m以下深度范围；5#～15#墩为河床及河漫滩，覆盖层较薄，基岩埋藏浅，溶洞多发育在地面以下5～20m深度范围以内，其中以地面以下5～10m深度范围最为发育，溶洞数量为20个，其次分别为10～15m和15～20m深度范围。

对各墩台遇洞钻孔的线岩溶率进行统计分析，见图6。

(1)

(2)

(3)

(4)

图6反映出部分石灰岩区桩位岩溶发育极其强烈，比如2#墩、5#墩、6#墩及9#墩等，线岩溶率较高，溶洞多呈串珠状发育，如8#墩的ZK17钻孔就遇有5个大小不一的溶洞，线岩溶率达28.5%；局部岩溶发育规模较大，如5#墩增的ZK22钻孔，所遇溶洞高达8.3m，线岩溶率也达到47.4%，这些区域的岩石裂隙多较为发育，岩体破碎，完整性较差，而岩石裂隙往往成为地下水运移通道，这也是导致其岩溶强烈发育的重要原因。

另外，14#墩、15#墩白云岩区增的ZK53和ZK34钻孔岩溶也比较发育，其中ZK34钻孔位于河漫滩，覆盖层卵石厚约5m，所遇溶洞发育在基岩面以下1～3m深度范围，岩溶发育深度较浅，初步推测该处岩溶发育受河流冲刷影响较大；增ZK53钻孔也位于河漫滩，覆盖层厚度>8m，钻孔所遇溶洞发育在基岩面以下16～23m深度范围，岩溶发育深度较大，初步推测与该处位于石灰岩与白云岩两种岩性的接触部位有密切关系。

4 结语

通过对三柳路洞诺融江大桥石灰岩和白云岩的岩溶发育特征进行分析，可以得出以下初步结论与建议：

(1)石灰岩区岩溶发育要远强于白云岩分布区，二者基本矿物组成成分的不同决定了其岩溶发育程度的差别。

(2)石灰岩区岩溶发育情况也有差异，其岩溶发育强弱分布与岩石裂隙发育程度、地下水流通状况等因素密切相关。

(3)由于石灰岩和白云岩在岩溶发育方面具有很强的差异性，因此建议在相关区域桥梁及隧道等工程的勘察工作安排上要区别对待，对石灰岩区应注重勘察工作量投入，加大勘探密度，并在一些岩溶强烈发育的地方采取钻探和物探手段相结合的办法，以便详细查明其岩溶发育状况。

[1]广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院.三江至柳州高速公路K150+327.5洞诺融江大桥施工阶段补勘报告[R].2014.

[2]广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院.三江至柳州高速公路K150+327.5洞诺融江大桥初勘报告[R].2009.

[3]广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院.三江至柳州高速公路K150+327.5洞诺融江大桥详勘报告[R].2011.

Discussions on Karst Development Features of Limestone and Dolomite

MENG Fan-he，MI De-cai，CHEN Yun-sheng

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

The limestone and dolomite are the main types of carbonate rocks，both have significant differ-ences in karst development strength.Combined with the karst development situation disclosed from the sur-vey and construction of Dongnuo Rongjiang Bridge in Sanliu Expressway，this article analyzed the karst de-velopment extent and regularity of limestone and dolomite，obtained the preliminary conclusions that the karst development in limestone area is much stronger than the dolomite distribution area，whereby proposed the preliminary geological survey strategy for different carbonate areas.

Expressway；Limestone；Dolomite；Karst features；Survey

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.012

1673-4874(2015)04-0043-03

2015-03-06

孟繁贺，工学硕士，主要从事岩土工程勘察与设计方面的工作。