黔江機(jī)場擬建區(qū)區(qū)域巖溶災(zāi)害勘察及治理對策

林義華 張小洪

(重慶川東南地質(zhì)工程勘察設(shè)計院,重慶 400038)

黔江機(jī)場擬建區(qū)區(qū)域巖溶災(zāi)害勘察及治理對策

林義華 張小洪

(重慶川東南地質(zhì)工程勘察設(shè)計院,重慶 400038)

將高密度電法和鉆探方法相結(jié)合，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，通過相互驗證，準(zhǔn)確查找到機(jī)場擬建區(qū)域內(nèi)的巖溶災(zāi)害位置，并基于黔江機(jī)場不同的巖溶災(zāi)害類型及特征，提出了相應(yīng)的治理措施，該方法在黔江機(jī)場地基處理中發(fā)揮了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，為機(jī)場建設(shè)提供了有力保障。

巖溶勘察，高密度電法，鉆探，巖溶治理

0 引言

重慶市黔江機(jī)場位于重慶市東南部，東臨湖北省咸豐縣，南連重慶市酉陽自治縣，西接重慶市彭水自治縣，北接湖北省利川市。境內(nèi)山多地廣、氣候溫和、雨量充沛、植物繁生。根據(jù)相關(guān)地質(zhì)調(diào)查，該區(qū)域灰?guī)r和泥灰?guī)r廣布而在這些可溶性碳酸鹽巖分布的地質(zhì)環(huán)境中，常常會發(fā)育大量溶溝、溶槽及溶洞等溶蝕地貌[1]。巖溶及落水洞塌陷是機(jī)場運行過程中的主要地質(zhì)災(zāi)害，為此，探明巖溶和落水洞的準(zhǔn)確位置并采取相應(yīng)的治理措施對于機(jī)場的穩(wěn)定正常運行十分重要。

據(jù)相關(guān)資料調(diào)查，黔江機(jī)場地區(qū)巖溶及落水洞廣泛分布。因鉆探成本較高，想要獲得機(jī)場區(qū)域內(nèi)完整的巖溶發(fā)育及分布，受鉆探數(shù)量的限制，很難完全查明區(qū)域內(nèi)所有的巖溶分布位置。為此本機(jī)場巖溶災(zāi)害勘察過程中，采用鉆探和高密度電法相結(jié)合的方式，這樣既可以彌補(bǔ)鉆探成本高[2-5]，又可以精確確定勘察區(qū)域內(nèi)的巖溶分布狀況，在黔江機(jī)場勘察中效果明顯。

1 機(jī)場擬建區(qū)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 地形地貌

機(jī)場位于黑山山脈和龔家山山脈之間的一寬緩的槽谷中隆起的丘嶺和溶蝕洼地地帶，兩側(cè)山脈脊嶺諸峰高程在800 m～1 000 m。機(jī)場場區(qū)則位于槽谷底部偏東側(cè)，跑道軸線為北25°東，以可溶性巖層為主，形成了本區(qū)特殊的巖溶地貌，即溶丘洼地低山地貌。

1.2 地層巖性

在擬建場區(qū)及周邊揭露的地層主要有：第四系全新統(tǒng)殘坡積成因的種植土、淤泥、粉土及粘性土和崩坡積成因的碎石土；白堊系正陽組的鈣質(zhì)礫巖與鈣泥質(zhì)粉砂巖、三疊系須家河的砂巖及巴東組的灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥巖。多屬可溶巖類，因此形成較多溶蝕洼地、漏斗及小型溶溝、溶槽，局部呈石芽狀態(tài)。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

由野外調(diào)查與區(qū)域地質(zhì)資料可知，本地區(qū)以褶皺為主，無較大斷裂。場區(qū)向斜軸向北20°～30°東，軸面向北西傾斜，形成西翼陡、東翼緩的較緊湊不對稱向斜。場區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)次級褶皺、斷層和破碎帶，區(qū)內(nèi)向斜巖層產(chǎn)狀一般變化不大，向斜西翼傾向90°～142°，一般108°～120°，傾角48°～83°；東翼傾向270°～308°，傾角4°～45°，其兩翼向軸部傾角逐漸變緩。

1.4 氣象、水文

黔江地區(qū)屬亞熱帶山地濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫13.4 ℃，年平均降雨量1 261 mm，相對濕度80%左右。

2 機(jī)場擬建區(qū)巖溶災(zāi)害勘察

2.1 主要勘察方法

高密度電法采用陣列方式測量獲得大量高精度數(shù)據(jù)，再用二維反演方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并配以計算機(jī)實現(xiàn)圖像重建，所得到的層析圖像具有分辨率高、信息量大和易于解釋推斷等特點，使異常分辨率比常規(guī)的直流電阻率法有了明顯提高。隨著高密度電法在儀器、軟件、方法上的逐漸完善，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了不斷擴(kuò)展，特別在堤壩隱患探測、巖溶及采空區(qū)探測、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等方面效果比較顯著。

將整個機(jī)場擬建區(qū)域劃分成網(wǎng)格，利用高密度電法和鉆探相結(jié)合，在網(wǎng)格線的交點處設(shè)置高密度電法鉆探測點，通過高密度電法查找異常區(qū)域，尋找可能的巖溶和落水洞的位置。利用高密度電法物探和鉆探相結(jié)合的辦法，先用物探測定場址內(nèi)巖溶洞、落水洞的分布區(qū)域或地下的異常點及異常地段，然后在物探測定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行鉆探，鉆探孔深應(yīng)進(jìn)入基巖5 m左右為宜，發(fā)現(xiàn)溶洞、落水洞的地段，在其周圍增加鉆孔，確定巖溶洞、落水洞的分布范圍。從而確保整個機(jī)場建設(shè)區(qū)域的巖溶能夠準(zhǔn)確探明，為機(jī)場的正常運行提供保障。

2.2 主要勘察結(jié)果

圖1給出了R8位置處利用高密度電法探測的剖面圖，利用高密度電法得到的巖溶初、詳勘物探成果按上述物探異?？尚哦容^高的一、二類異常，統(tǒng)計于表1，同時將鉆探勘察巖溶與高密度電法發(fā)現(xiàn)的巖溶進(jìn)行對比驗證，從而確保物探成果準(zhǔn)確。高密度電法測試揭露區(qū)內(nèi)有17個巖溶發(fā)育異常帶，但在跑道軸線兩側(cè)各120 m范圍內(nèi)，無異常呈現(xiàn)，均為零散分布的異常點，異常主要分布于K2Z1地層內(nèi)，說明該范圍內(nèi)地表調(diào)查的巖溶發(fā)育呈“斷頭型”的單獨體系。從表1可以看出，高密度電法探測的巖溶位置通過地勘鉆探得到了驗證，說明高密度電法在黔江機(jī)場地勘中效果明顯。

表1 黔江機(jī)場擬建區(qū)巖溶分布點

3 機(jī)場擬建區(qū)域巖溶災(zāi)害治理

黔江機(jī)場擬建區(qū)域探明巖溶洞穴共計17處，機(jī)場場地的巖溶穩(wěn)定性及其工程處理問題是地基處理與土石方工程迫切需要解決的巖土工程技術(shù)問題。通過地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，機(jī)場擬建區(qū)域巖溶發(fā)育主要特點：巖溶較發(fā)育，但連通性差，且多在槽谷邊緣處發(fā)育；平場后溶洞頂板殘留厚度一般不小于10 m；節(jié)理裂隙發(fā)育處巖溶現(xiàn)象發(fā)育，巖溶多充填；巖溶發(fā)育呈“斷頭型”的單獨體系，溶洞內(nèi)未見明顯的崩塌、掉塊等現(xiàn)象，且在晴天洞內(nèi)干燥；擬建場區(qū)巖溶發(fā)育多集中在高程590 m～622 m之間。

針對機(jī)場擬建區(qū)域工程地質(zhì)特點及巖溶分布和發(fā)育規(guī)律，機(jī)場擬建區(qū)域巖溶治理方式主要采取如下方式[6-10]，黔江機(jī)場擬建區(qū)域巖溶洞具體治理措施如下：

1)巖溶漏斗、落水洞的處理：巖溶漏斗往往為水流匯集區(qū)，填充土體物理力學(xué)性質(zhì)較差。如果條件允許，可通過強(qiáng)夯或換填等方式處理。在換填時應(yīng)預(yù)留氣孔，避免由于地下水的突變而引起真空吸蝕作用的產(chǎn)生。填土及填土地基采取分層強(qiáng)力夯實及分層碾壓等處理辦法，逐層檢驗，保證工程質(zhì)量，其強(qiáng)夯參數(shù)應(yīng)由正式大面積強(qiáng)夯前的現(xiàn)場試夯確定。建議在清挖填方區(qū)表層土后，對于巖溶洞有微承壓現(xiàn)象，建議將泉水用盲溝或涵洞輸導(dǎo)排出場外，對巖溶漏斗位置拋填碎塊石，再回填夯實。對于土層過深的漏斗，可采取灌漿的方式處理，以提高土體的強(qiáng)度及整體性。

2)溶洞、土洞的處理：根據(jù)溶洞的延伸方向、規(guī)模大小等特征，可以采用梁板跨越、灌漿或者換填土等方式處理。當(dāng)溶洞是周邊的主要排水通道時，建議通過蓋板跨越的方式處理，以減小對巖溶水系統(tǒng)的改變。規(guī)模較小且豎向發(fā)育的裂隙型溶洞，或者平場后洞頂巖層厚度小于洞頂塌落高度及洞頂巖層厚度小于5 m或小于洞跨的地段，建議炸開頂板用碎石塊回填或用梁板跨越，從而節(jié)約成本。頂板厚且難以開挖的不穩(wěn)定溶洞，可以利用高壓注漿對機(jī)場擬建區(qū)域溶洞進(jìn)行加固處理，注漿采用混凝土充填為主，可適當(dāng)加入粉煤灰和膨潤土。

3)巖溶水的處理：巖溶水的處理宜以疏導(dǎo)為原則。通過明渠、盲溝或涵洞的方式疏排地表、地下水,以控制巖溶的進(jìn)一步發(fā)育。

4)洼地清方后，再開挖換填：當(dāng)巖溶處于洼地區(qū)域時，首先對洼地填方區(qū)進(jìn)行表面清理，清除表層植物層、淤泥等軟弱土，再開挖巖溶洞進(jìn)行回填土處理，同時要做好分層回填，分層夯實。

4 結(jié)語

黔江機(jī)場擬建區(qū)域地處巖溶發(fā)育地區(qū)，地形及工程地質(zhì)條件復(fù)雜。巖溶成為影響機(jī)場正常運行的關(guān)鍵因素，基于高密度電法和鉆探法相結(jié)合，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，利用二者相互驗證，準(zhǔn)確查找機(jī)場擬建區(qū)域內(nèi)的巖溶洞，為擬建機(jī)場地區(qū)地質(zhì)勘察提供準(zhǔn)確依據(jù)。針對黔江機(jī)場擬建區(qū)不同的巖溶洞類型和特征采取針對性的治理措施，從而保障機(jī)場的正常安全運行，該方法在黔江機(jī)場地基處理中發(fā)揮了顯著的效益，為機(jī)場建設(shè)提供有力保障。

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Qianjiang airport planned area karst disaster survey and countermeasures research

Lin Yihua Zhang Xiaohong

(ChongqingSoutheastSichuanGeologicalandEngineeringSurveyandDesignInstitute,Chongqing400038,China)

This article combines the high density resistivity method and drilling method, give full play to the advantages of both, through the mutual authentication, accurately locate the planned area of karst disaster at the airport. Based on different karst disaster types and features of Qianjiang airport, put forward the corresponding measures, the method in the Qianjiang airport ground treatment has played a significant economic benefit, provides a powerful guarantee for airport construction.

karst survey, high density resistivity method, drilling, karst governance

2015-04-23

林義華(1972- )，男，高級工程師； 張小洪(1971- )，男，高級工程師

1009-6825(2015)19-0044-02

P642.25

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