巖溶地區(qū)地質(zhì)問題淺析

胡?，q

（上海同是科技股份有限公司 上海浦東新區(qū) 201209）

巖溶地區(qū)地質(zhì)問題淺析

胡?，q

（上海同是科技股份有限公司 上海浦東新區(qū) 201209）

巖溶地貌是指由于水對可溶性巖石進行的化學(xué)溶蝕作用和流水沖蝕、潛蝕以及崩塌等物理作用而形成的地貌。對巖溶地區(qū)的庫區(qū)壩基及滲漏進行詳細分析，能保證水庫正常效益的發(fā)揮。本文簡明扼要地概括如何針對巖溶地區(qū)工程地質(zhì)問題的一些常用方法。

巖溶地貌；水利樞紐；巖溶滲漏；壩基穩(wěn)定；處理措施；實例分析

1 國內(nèi)外巖溶地區(qū)水利樞紐工程發(fā)展概述

從1845年法國在巖溶地區(qū)修建第一座壩以來的100多年間，南斯拉夫、美國、前蘇聯(lián)、意大利、土耳其等國，在巖溶地區(qū)修建了大型水利水電工程130多座[2]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和防滲處理經(jīng)驗的不斷積累，20世紀50～60年代，西班牙、瑞士等國修建了100～150m的高壩多座；70年代以后，前蘇聯(lián)、南斯拉夫、土耳其、墨西哥等國修建了200m以上的高壩5座[3]。

1954年官廳水庫的建成和1955年云南六郎洞水電站的興建，拉開了我國在巖溶地區(qū)興建水利水電工程的序幕。20世紀50年代末期，我國在巖溶地區(qū)已修建了一大批中小型20工程。20世紀60～70年代，貓?zhí)犹菁壦娬炯耙慌鷫胃咴?0m以上或庫容1億m3以上大中型水庫的建成，為我國在巖溶地區(qū)建壩建庫積累了豐富的經(jīng)驗。20世紀80年代初，烏江渡電站的建成，標志著我國在巖溶地區(qū)興建高壩大庫登上了一個新的臺階。

隨后，成功建成了紅水河大化水電站、黃泥河魯布革水電站、紅水河巖灘水電站、南盤江天生橋二級水電站、清江隔河巖水電站、三岔河普定水電站、烏江東風(fēng)水電站、黃河萬家寨水電站、南盤江天生橋一級水電站及西電東送項目烏江洪家渡、引子渡、索風(fēng)營等大中型水電站。

建國以來，在巖溶地區(qū)成功的修建了50余座大中型水利水電工程，總裝機容量585萬kW，總蓄水量358億m3。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國在巖溶地區(qū)修建的壩高70m以上或庫容1億m3以上的大型水電工程有20座，基本上都是成功的。

2 巖溶地貌形成條件及存在的主要工程地質(zhì)問題

2.1 巖溶地貌形成條件

2.1.1 大量的可溶性巖石

巖溶地貌形成的根本條件，最主要的是這里有其發(fā)育的主體。大量的碳酸鹽巖、硫酸鹽巖和鹵化鹽巖在流水的不斷溶蝕作用下，在地表和地下形成了各種奇特的溶洞。巖溶（喀斯特）景觀。從溶解度上看，鹵化鹽巖>硫酸鹽巖>碳酸鹽巖；由于碳酸鹽巖種類較多，其各類巖石溶解度隨著難溶性雜質(zhì)的多少而定，石灰?guī)r>白云巖>泥灰?guī)r。從巖石結(jié)構(gòu)分析，結(jié)晶質(zhì)巖石晶粒愈大溶解度愈小；等粒巖比不等粒巖溶解度要小。

2.1.2 巖石的透水性

巖石具有一定的孔隙和裂隙，它們是流動水下滲的主要渠道。巖石裂隙越大，巖石的透水性越強，巖溶作用越顯著。在溶洞中，巖溶作用愈強烈，溶洞越大，地下管道越多，巖溶地貌發(fā)育越完整，并且形成一個不斷擴大的循環(huán)網(wǎng)。

2.1.3 流水的溶蝕和動力作用

水的溶蝕能力來源于二氧化碳（CO2）與水結(jié)合形成的碳酸（H2CO3），二氧化碳是喀斯特地貌形成的功臣，水中的二氧化碳主要來自大氣流動、有機物在水中的腐蝕和礦物風(fēng)化。下面幾個化學(xué)方程式反映了巖溶作用的進行：

（1）和（2）式為第一步化學(xué)反應(yīng)，主要形成了碳酸和碳酸根離子。

（3）式主要為H+與CaCO3反應(yīng)生成HCO3-離子，從而使CaCO3溶解。這2步反應(yīng)在大自然間是十分復(fù)雜的過程，因為溫度，氣壓，生物，土壤等許多自然條件制約著反應(yīng)的進行，并且這些反應(yīng)都是可逆的，水中的二氧化碳增多，反應(yīng)向右進行，就有利于CaCO3的分解；巖溶作用進行比較容易，反之則不利于巖溶作用。

流動的水溶蝕性更強烈一些，這是因為水中的二氧化碳需要得到及時的補充，水的溶蝕作用才能順利進行，水的溶蝕能力才得以鞏固加強。同時，流動的水帶動河底砂礫對巖石進行機械侵蝕，并保持地下水循環(huán)通暢，這樣更有利于巖溶作用的深入，即流水的動力作用。

2.2 巖溶地區(qū)主要工程地質(zhì)問題

2.2.1 地基穩(wěn)定性及塌陷問題

在巖溶地區(qū)，由于地表覆蓋層下有石芽溶溝，巖體內(nèi)部有暗河、溶洞，建筑物的地基通常是很不均勻的。上覆土層還常因下部巖溶水的潛蝕作用而塌陷，形成土洞。土洞的塌陷作用常常是突然發(fā)生的。土洞出現(xiàn)的地區(qū)往往就是地下巖溶發(fā)育的區(qū)域。

工業(yè)與民用建筑物的壓力作用范圍多在地面以下10m左右。所以，建筑物的地基既涉及上覆土層，也涉及下伏基巖。巖溶區(qū)的土層特點是厚度變化大，孔隙比高。因此，地基很容易產(chǎn)生不均勻下降，從而導(dǎo)致建筑物傾斜甚至破壞。

2.2.2 滲漏和突水問題

地區(qū)的巖體中有許多裂隙、管道和溶洞，在進行水庫、大壩、隧道、基坑等工由于巖溶程活動時，如存在承壓水并有富水優(yōu)勢斷裂作為通道，則可能會遇到地下突水而導(dǎo)致基坑、隧道等工程的排水困難甚至淹沒，也可能因巖溶滲漏而造成水庫無法蓄水。

在不穩(wěn)定的巖溶地區(qū)修建變電站時，應(yīng)注意與工程實際情況相結(jié)合、與巖溶的發(fā)育情況相結(jié)合、與施工條件相結(jié)合、與經(jīng)濟與安全相結(jié)合，綜合考慮。對于單層溶洞，一般為在溶洞上澆筑頂板，使得溶洞的頂板能滿足上部荷載的承載要求。對于重疊溶洞，則可以合理的調(diào)整平面布置，避免它，如果實在避開不了，可以采用大跨梁對其進行跨域，也可采用土層、碎塊石及其他建筑材料對其填筑。

3 結(jié)語

一直以來，如何在巖溶地區(qū)建庫建壩都是水利樞紐工程的重點和難點。由于巖溶地區(qū)的獨特地質(zhì)特征，因此在巖溶地區(qū)修建水利樞紐工程會遇到非巖溶地區(qū)不一樣的問題。充分了解掌握巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，及時給出解決對策，并實施相應(yīng)的工程措施，都可以保證巖溶地區(qū)水利工程的正常建立與長期運營，以便有利于獲取最佳技術(shù)效果和經(jīng)濟效果，從而提高在巖溶地區(qū)修建水庫的可靠性和可能性。

[1]黃靜美.巖溶地區(qū)水庫滲漏問題及壩基防滲措施研究[D].四川大學(xué)，2006.

[2]孫維兵.黃河羊曲水電站壩址巖溶發(fā)育特征及對工程影響研究[D].成都理工大學(xué)，2008.

[3]簡武.成都市關(guān)口水庫右岸鄰谷滲漏分析[D].成都理工大學(xué)，2007.

TU7

A

1004-7344（2016）21-0184-01

2016-7-2

胡?，q，男，水工環(huán)中級，本科，從事工民建巖土工程和軌道安全咨詢工作。