岩溶地区存在的特殊岩溶发育现象特性评价

边 磊 于生飞 张庆辉

(山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250100)

岩溶地区存在的特殊岩溶发育现象特性评价

边 磊 于生飞 张庆辉

(山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250100)

山东某电厂下伏基岩为碳酸盐岩，岩溶发育强烈，形成溶蚀发育带这一特殊的岩溶发育现象，通过工程地质钻探、原位测试及载荷试验等手段，对该电厂溶蚀发育带进行了综合评价。

岩溶，溶蚀发育带，平板载荷试验，地基承载力

0 引言

岩溶是一种复杂的不良地质现象，其空间发育规律复杂，对工程的危害后果十分严重，在山东某电厂勘察中，勘察成果揭露厂区下伏碳酸盐岩中发育有大量岩溶，岩溶发育程度为极强烈发育，局部地段溶沟溶槽及溶洞相互贯通，地层破碎，形成岩溶地区一种特殊的岩溶发育现象——溶蚀发育带。溶蚀发育带主要包括溶蚀发育强烈的岩石和岩溶，对于溶蚀发育强烈的岩石，节理裂隙发育，岩体破碎，多呈蜂窝状，岩溶一般为全充填岩溶，充填物为粘土混碎石及中粗砂。溶蚀发育带中岩溶相互贯穿，破坏了基岩的连续性，基坑开挖面多呈现粘性土包裹碎石、块石的状态，工程地质条件异常复杂。

1 工程概况

该区域下伏碳酸盐岩地层中节理、裂隙和溶洞发育，节理多被方解石脉充填，裂隙、溶洞大多为粘性土混砂土、碎石等充填，部分地段分布有空腹溶洞，沿裂隙面具溶蚀现象，部分地段岩石被溶蚀呈蜂窝状。

2 溶蚀发育带

根据区域地质资料、现场地质调查、工程地质钻探及物探资料揭示，场区内不良地质现象主要为岩溶，钻孔遇洞率84.2%，钻孔线溶率平均值为13.92%，岩溶发育程度为极强烈发育，且岩溶与岩溶相互贯穿，形成溶蚀发育带，其主要特征表现在：

1)从地质钻探岩芯上看，岩体沿裂隙面具有强烈溶蚀现象，发育有较多的溶孔、溶沟和溶槽，溶蚀孔洞一般被粘性土充填，少数空腹，局部部位溶沟、溶槽及溶洞相互贯穿连通，岩芯如蜂窝状，如图1所示。

2)从形态上看，岩体呈现泥石混杂的形式，开挖面含土量较高，易开挖，整体强度比岩溶充填物高，但远远不如发育有岩溶的岩石强度高，整个岩体多呈现粘性土包裹碎石、块石的状态，俗称“泥包石”现象。

3)从其组成成分上分析，该不良地质现象主要包括溶蚀发育强烈的岩石和岩溶两部分，对于溶蚀发育强烈的岩石，节理裂隙发育，岩体破碎，多呈蜂窝状；岩溶一般为全充填岩溶，充填物主要为可塑～硬塑状态的粘性土混碎石或中粗砂，少量岩溶为空腹岩溶和半充填岩溶。

这是在岩溶发育地区存在的一种工程地质条件及其特殊和复杂的不良地质现象体，由岩石、岩溶、岩溶充填物以及节理裂隙以不规则的形态组成，定义为溶蚀发育带，其工程力学性质较为复杂，与完整岩体、空腹岩溶和全充填岩溶地层均不同，其对工程的危害后果也极为严重，因此勘察过程中需要对其单独定层进行分析，其典型照片见图2。

3 溶蚀发育带地基承载力评价

由于溶蚀发育带在厂区中分布范围较广，其工程地质性质复杂，对地基基础的稳定性影响较大，因此，需正确评价此类地质现象的工程地质性质，以便对建筑物做成正确的地基基础设计。

3.1查表法

依据《工程地质手册》(第四版)表4-5-18，岩石的地基承载力可参考表1取值[3]。

表1 岩石地基承载力特征值fak kPa

本建筑地段地基岩石为中等风化石灰岩(硬质岩石)，根据表1，其地基承载力特征值为fak=1 000 kPa～2 500 kPa。

3.2单轴饱和抗压强度试验

为进一步了解岩石的物理力学性质，在现场采集大量岩块(局部含有溶蚀孔、槽)，进行室内单轴饱和抗压强度试验，根据岩石试验成果，按照GB 50007—2011建筑地基基础设计规范5.2.6条，计算基岩地基承载力特征值[4]。

fak=φr·frk。

其中，fak为岩石地基承载力特征值，kPa；φr为折减系数(根据溶蚀发育带岩体破碎程度，取0.1)；frk为岩石单轴饱和抗压强度标准值，计算结果见表2。

表2 根据单轴饱和抗压强度试验得出的地基承载力特征值

3.3现场浅层平板载荷试验

由于主厂房荷载较大，且地基持力层范围内普遍分布有溶蚀发育带，为更准确地评价其地基承载力，以验证该持力层承载力能否满足设计的要求，在溶蚀发育带地基进行了2个点的浅层平板载荷试验，试验采用直径为30 cm圆形刚性承压板。

表3 浅层平板载荷试验点的地基承载力特征值确定表

试验结果见1号，2号试验点的曲线(见图3，图4)，各浅层平板载荷试验点溶蚀发育带地层的地基承载力特征值取值如表3所示。

3.4溶蚀发育带地基承载力的确定

根据上述确定地基承载力的方法，综合对溶蚀发育带的地基承载力进行推荐，见表4。

表4 溶蚀发育带地基承载力确定表 kPa

从以上3种试验方法确定的承载力特征值可以看出，与平板载荷试验相比，查表法与单轴饱和抗压强度得出的承载力特征值均严重偏高，分析造成此严重差异的主要原因是：规范查表法中所涉及的岩石，以及岩体单轴饱和抗压强度试验所采取的岩样均为相对完整的岩块，这无疑均忽略了本工程溶蚀发育带地层中岩体溶蚀、破碎的典型特征。

综合分析上述试验的结果，本工程溶蚀发育带地基承载力特征值为560 kPa，同时建议：

1)对于溶蚀溶发育带，其物理力学性质指标及承载力特征值应按溶蚀发育带地层专门考虑，不可盲目采用完整岩石的指标，并应充分考虑充填岩溶对基础稳定性的影响。

2)由于溶蚀发育带的复杂性，在基坑开挖、基础施工的过程中，必要情况下需要增加施工勘察，以进一步摸清溶蚀发育带该特殊地层的分布情况，此外，在施工过程中应加强施工验槽工作和岩土工程监理工作。

4 结语

溶蚀发育带这一特殊地基的工程特性与完整岩体地基、空腹溶洞以及岩溶充填物地基迥然不同，尤其体现在地基承载力上，因此，在工程中将该地层单独划分出来进行专门评价是十分必要和重要的。对于此类溶蚀发育带，当基底主要为溶蚀发育强烈的岩石，开挖面呈现粘性土包裹碎石、块石的状态时，物理力学性质指标及承载力特征值应按溶蚀发育带考虑，并应充分考虑充填岩溶对基础稳定性的影响。当基底主要为充填岩溶，开挖面主要为粘性土时，物理力学性质指标及承载力特征值应按充填岩溶考虑。物理力学性质指标及承载力特征值参数选用时应特别注意完整岩石与溶蚀发育带的区别。

[1] 山东省地质矿产局.山东省区域地质志[M].北京：地质出版社,1991:105-122.

[2] 郭长宝,郭书泰,彭 涛,等.辽宁省大窑湾某建筑场地岩溶发育特征及工程地质评价[J].中国岩溶,2010,29(2):176-182.

[3] 工程地质手册编委会.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社,2006:395-417.

[4] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

Characteristicevaluationofaspecialadversegeologicalactioninthekarstsarea

BianLeiYuShengfeiZhangQinghui

(ShandongElectricPowerEngineeringConsultingInstituteCo.,Ltd，Jinan250100,China)

Rock in the engineering site of a power plant is a soluble carbonate rocks in Shandong, karsts development is very strong, forming a special adverse geological phenomenon-karsts belt. Through the engineering geological drilling, in situ test and load test and other methods, the karsts belt in the power plant was evaluated synthetically.

karsts, karsts belt, PLT, bearing capacity of foundation

1009-6825(2017)28-0071-03

2017-07-26

边 磊(1982- )，男，硕士，工程师

P642.25

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