广州从化鳌头帽子岭地区岩溶发育特征及地面稳定性分区研究

2019-07-04苏丽薇

珠江水运 2019年11期

关键词：鳌头溶岩覆盖层

苏丽薇

摘要：本文介绍了广州从化鳌头帽子岭地区地质环境条件及岩溶发育特征，同时，根据区内岩溶发育强度、物探、覆盖层厚等地质环境因素，对研究区进行地面稳定性分区，并提出针对性的防灾减灾建议。

关键词：巖溶发育特征地面稳定性分区

中图分类号：P642.25

1.前言

自上世纪90年代，广州市从化区鳌头镇帽子岭地区出现地面塌陷情况，其中以鳌头镇中心石灰石场周边较集中分布。其中，中塘村地面塌陷始发于1991年4月，盛发于1998年，曾导致直接经济损失约100多万元，影响人数约215人，给当地居民的生产生活和生命财产安全带来不利影响，而以往有关该地区的地面塌陷及岩溶发育特征的研究并不多。因此，对北至鳌头变电站，南至帽山，东至火村，西至原棋杆第二水泥厂为界的帽子岭地区开展了岩溶地灾详查，为区内地质灾害防治及城乡规划、土地资源开发利用提供地质参考依据。

2.地质环境条件

研究区内地势总体相对较低，四周小山丘环绕，中部谷地较平坦。微地貌形态有剥蚀残丘及山间谷地两种地貌单元。区内存在多个采石场闭坑后形成的水塘。

在地质构造上，研究区处于印支构造旋廻之旗杆～人和复式向斜的南翼近核部位置。地层岩性主要为石炭系下统大塘阶石蹬子组（C1ds）灰岩、大理岩化灰岩和测水组（C1dc）砂岩、粉砂岩等。地下水为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩裂隙溶洞水三个基本类型。

3.岩溶发育特征

由于勘查区可溶岩出露较少，多呈隐伏型，其与周边非可溶岩的接触界面主要靠物探、钻探以及野外地质调查推断连结圈定。

3.1可溶岩特征

按出露条件，区内可溶岩分为覆盖型、埋藏型和裸露型三种类型。覆盖型、埋藏型可溶岩分布区内地表由第四系沉积层覆盖，中部低洼地带主要为粘性土、粉细砂等，残丘台地则多为粘性土。岩溶地面塌陷主要发生于覆盖型可溶岩分布范围内。

覆盖型可溶岩主要分布于中部洼地，地面高程38.7～47.0 m，可溶岩埋深4.45～10.1 m，大部分属于浅埋区（<10m），局部为中埋区（10～30 m）。埋藏型可溶岩主要分布于东、北和西部，主要埋藏于下石炭系测水组砂、页岩层之下，与测水组地层整合接触，南、北部局部与燕山三期花岗岩呈侵入接触，埋藏深度一般比覆盖型大，多属中埋区～深埋区。裸露型可溶岩主要分布于研究区东部鳌头中心石场，为人类工程开挖出露。

区内可溶岩以浅灰～灰黑色石灰岩为主，局部夹有角砾状灰岩、白云质灰岩和大理岩，多呈中厚层状，岩面起伏高差变化较大。岩溶发育，钻孔见洞率为60%，单孔岩溶率2.89～13.54%，单个最大溶洞高度4.1m，无充填或半充填泥砂、灰岩碎块，溶洞顶板厚度0.6～18.75m。串珠状溶洞发育，最多达6层。从钻探岩芯分析，浅表部溶蚀较发育，尤其是灰岩面溶沟、溶槽普遍发育。见图1。

3.2岩溶发育的分带性

区内岩溶在平面上可分为岩溶集中发育区和岩溶点状发育区。

岩溶集中发育区主要分布于下石炭系测水组砂岩、页岩与石蹬组灰岩整合接触带上灰岩浅埋埋藏区和灰岩与非可溶岩接触带，物探表现为电法正交点频繁出现或低阻率异常规模大等特点，地面表现为多处出现塌陷。岩溶点状发育区主要分布于勘查区中部洼地浅埋覆盖区，物探表现为局部出现低阻率异常，异常段不连续。

3.3溶（土）洞分布特征

揭露深度内，区内溶洞主要发育于34 m标高以上的灰岩中，集中分布于标高10～22m段。平面分布上则主要集中于下石炭系测水组砂岩、页岩与石蹬组灰岩整合接触带上灰岩浅埋埋藏区和灰岩与非可溶岩接触带附近；土洞则多发育于这些溶洞强发育带的灰岩面附近，土洞顶板距灰岩面距离为0.37～2.70m，局部地段土洞直接发育于灰岩面上。

4.地面稳定性分区

研究区地面稳定性由其下伏岩溶发育程度、地下水活动强烈程度及覆盖层土体的工程特性、厚度等控制。通过地面调查、工程钻探、物探及岩溶特征发育研究，大致将研究区划分为三个区，见图2。

①岩溶强～中等发育地面不稳定较易塌陷区（Ⅰ）

本区可进一步细分为岩溶强发育地面不稳定易塌陷区和岩溶中等发育地面较不稳定较易塌陷区。岩溶强发育地面不稳定易塌陷区分布于中部物探探测异常带和曾发生岩溶地面塌陷地质灾害的中塘村月光埔和冯新塘村一带，该区覆盖层较薄，土洞极易发展到地表附近，随时可出现地面塌陷。岩溶中等发育地面较不稳定较易塌陷区分布于勘查区中、西部一带，灰岩浅埋埋藏区和灰岩与非可溶岩接触带。覆盖层厚度一般7.0～15.0m，地下水位随自然季节变动情况下，土洞向上扩展的速度一般较慢，到达地表附近需较长，但目前该区岩溶地下水活动较强烈，故仍存在塌陷的危险。

②岩溶中等-弱发育地面较稳定不易塌陷区（Ⅱ）

分布于勘查区东部下石炭系测水组砂岩、页岩与石蹬组灰岩整合接触带，覆盖层厚度一般大于10m，但属岩溶较发育段，存在地面塌陷隐患。

③非可溶岩地面稳定区（Ⅲ）

分布于勘查区北部和南部一带，覆盖层厚度多数大于10m，属岩溶弱发育区段，近期内一般不易形成地面塌陷。

5.防灾减灾建议

①严禁区内石场的开采；合理开发利用地下水资源，建议禁止在房前、屋后和建筑物密集的村庄内钻井和抽取地下水；合理安排工矿企业选址，把工矿企业和生活区建设在岩溶相对不发育地段，避开塌陷区。

②对地面不稳定区应加强地面变形地段的房屋变形监测，开展地下水动态和地面变形监测；加强村民对岩溶塌陷地质灾害自我保护教育。

③对被岩溶塌陷和地面变形严重破坏的民房等建筑应将其拆除，不宜继续居住和使用；而已产生岩溶塌陷的地段不宜重新建筑。

6.结论

①通过地面调查、钻探、物探等手段，基本查明了帽子岭地区岩溶发育特征，并进行地面稳定性分区，提出针对性的防灾减灾建议，为区内地质灾害防治及城乡规划、土地资源开发利用提供了地质参考依据。

②广州从化鳌头帽子岭地区可溶岩出露较少，多呈隐伏型，岩溶塌陷地质灾害主要发生于研究区中部洼地覆盖型可溶岩分布范围内。

③根据区内岩溶发育强度、物探视电阻率的高低、覆盖层厚等地质环境因素，研究区可划分为岩溶强～中等发育地面不稳定较易塌陷区、岩溶中等-弱发育地面较稳定不易塌陷区、非可溶岩地面稳定区等3个区。