揭惠高速公路花岗岩孤石分布特征及发育程度评估研究

苏绍锋

[摘要]孤石发育是花岗岩地区常见的一种特殊岩土，孤石对工程的建设影响大。现结合广东省揭阳至惠来高速公路的初步勘察成果，提出对孤石的发育程度建立等级划分标准，即根据"钻孔遇孤石率"及"单孔遇孤石个数"这两个指标按工点分区评估孤石发育程度，并根据孤石的发育程度结合工点构造物的类型，对进一步的勘察方法的选取提供指导作用。

[关键词]孤石 发育程度评估 钻孔遇孤石率 单孔遇孤石个数

[中图分类号] P624 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-376-1

1项目概况

广东揭阳至惠来高速公路起点位于揭阳市榕城区莲花大道，经揭阳市榕城区仙、普宁市、汕头市潮阳区、潮南区，终于惠来县神泉镇，在神泉镇新坡附近接拟建的沿海一级公路。路线全长71.791km。

线路经过榕江冲积平原及练江冲积平原，其地形较为平坦，海拔标高为1～5m。穿越小北山山脉和大南山山脉，海拨高度200～600m，属于低山地貌。在惠来县境内线路进入了滨海丘陵地貌区，丘陵顶部多呈浑园形或馒头形，地形坡度小于20o。

项目所在区域经历多期次强烈构造活动，形成褶皱、断陷盆地及深大断裂，构成区域构造格架，并控制本区的岩浆喷发，形成大面积的侵入岩和喷发岩。项目地质构造的突出特点是北东向和北西向断裂较发育，地层发育的节理主要为北东向和北西向两组，节理把花岗岩切割成棱角形块。

2花岗岩孤石的形成机理及分布规律

2.1花岗岩孤石的形成机理[4]

在花岗岩中发育着三向相互正交的原生节理发育，节理把岩石分割成棱角形块，风化特别集中在三组节理相交的棱角部位，风化速度快，其他部分风化速度慢，久而久之棱角逐渐被圆化。风化作用不断进行时，自然使岩块变圆，这个过程就是花岗岩的球状风化。这些风化球体就是通常所称的孤石。

2.2花岗岩孤石分布规律

根据本项目调绘，出露地表的花岗岩孤石一般分布在丘陵坡地上、山间沟谷里及小河邊等。在这些地方一般为成群分布。少量分布在山顶上，分布在山顶上的一般为个体分布。

埋藏地下花岗岩孤石分布具有离散性、空间特性不规律、埋藏深度大等特征，但也存在其分布的一般规律：①主要分布于残积土、全风化和强风化带中；②在垂直剖面上随着深度的增加，密度虽减少但体积增大，即“上多下少，上小下大”的总体规律特征；③当风化程度增强时，体积会减少，数量会增多[1]。

3花岗岩孤石发育程度的评估方法

目前现行的规范尚无花岗岩孤石发育程度分级的统一标准。岩溶溶洞与孤石的空间特征以及其与周围介质属性的突变等类似，因此，对孤石发育程度的评估方法可参照的岩溶溶洞的评估方法。评估岩溶发育的指标有钻孔遇洞率、钻孔线岩溶率等。由此提出 “钻孔遇孤石率”及“单孔遇孤石个数”这两个相对应的指标来评估孤石的发育程度。

根据花岗岩地区的勘察经验，对这两个评估指标的分级标准进行划分，分别为弱发育-中等发育-强发育-极强发育。见表1。

根据揭惠高速公路的初勘成果，在线路穿越小北山山脉、大南山山脉低山地貌区及惠来县境内滨海丘陵地貌区孤石普遍发育，钻孔单孔揭露多个孤石，最多可达7个，粒径最大可达5.2m。孤石风化程度均为中～微风化，且岩芯完整，多为长柱状，未见节理裂隙。

按项目完成的钻孔统计，在项目初勘阶段在孤石发育的丘陵区实施钻孔127个，其中43个钻孔揭露了孤石，揭露孤石77个。项目全区钻孔遇孤石率：33.86%。根据表1标准划分，按钻孔遇孤石率，项目区属孤石强发育区。

根据单孔遇孤石个数统计，单孔孤石发育程度为“弱”的钻孔22个，占孤石发育钻孔的51.16%；单孔孤石发育程度为“中等”的钻孔8个，占孤石发育钻孔的18.60%；单孔孤石发育程度为“强”的钻孔5个，占孤石发育钻孔的11.63%；单孔孤石发育程度为“极强”的钻孔4个，占孤石发育钻孔的8.6%。由此可见，钻孔遇孤石个数为1个的居多。

以工点为单位分区对孤石发育程度进行评估，需要综合“钻孔遇孤石率”及“单孔孤石发育个数”这两个指标。分别按两个指标评估得出的孤石发育程度级别不同，以发育程度高的确定为工点的综合孤石发育程度级别，表2为各工点孤石发育程度评估表。

由表2可以看出，本项目拟建桥梁及隧道的场地孤石发育程度一般为强～极强，其主要依据了钻孔遇孤石率。由于在初步勘察时，完成钻孔数量有限，钻孔遇孤石率的统计样本数较少，存在一定的偶然性。随着统计样本的增加，钻孔遇孤石率更加科学、客观，更能反应孤石发育程度。

4结语

花岗岩地区在工程建设中的主要不良地质现象为孤石的发育，本文根据“钻孔遇孤石率”及“单孔遇孤石个数”两个评估指标提出了孤石发育程度分级标准。利用孤石发育程度分级标准，对广东揭阳至惠来高速公路初勘的勘察成果，按工点对孤石的发育程度进行了分级评估。并根据分级评估，对进一步查明孤石分布范围，选取有针对性的勘察方法有指导意义。

参考文献

[1]冯涛等 广东花岗岩地段球状风化地下分布特征分析[J] 铁道建筑 2007.

[2]广东揭阳至惠来高速公路初步设计阶段工程地质总说明[R].广州：广东省公路勘察规划设计院有限公司，2011.