淺析斷層對安順組碳酸鹽巖地基工程特性的影響

羅廷勇

摘要：碳酸鹽巖安順組廣泛分布于貴州地區(qū)。巖溶現(xiàn)象等復(fù)雜的工程地質(zhì)問題對建筑地基工程特性產(chǎn)生重大影響，尤其在斷層和巖溶的雙重不良地質(zhì)作用的影響下，建筑地基的工程條件變得愈加復(fù)雜。本文結(jié)合貴州美術(shù)館建設(shè)項目，從多角度分析斷層和巖溶對場地地基工程特性的影響。結(jié)果顯示，安順組碳酸鹽巖地層中，斷裂構(gòu)造對巖溶的影響主要表現(xiàn)在巖溶發(fā)育方向與斷裂破碎帶走向相同。斷裂構(gòu)造對安順組巖石地基的軟質(zhì)巖石的影響程度大于硬質(zhì)巖石。斷裂構(gòu)造的存在使安順組碳酸鹽巖地基巖體結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化，對地基穩(wěn)定性有不利影響，采取一定的處理措施可以對非活動斷裂碳酸鹽巖地基加以利用。

Abstract： Carbonate Anshun Formation is widely distributed in Guizhou area. The complex engineering geological problems such as karst phenomena have a significant impact on the engineering properties of the building foundation， especially under the influence of the double bad geological action of fault and karst， the engineering conditions of the building foundation become more and more complicated. Based on the construction project of Guizhou Museum of Art， this paper analyzes the influence of faults and karst on the engineering characteristics of site. The results show that the influence of fault structure on karst in the carbonate formation of Anshun Formation is mainly in the same direction of karst development and fracture zone. The fault structure has a greater effect on the soft rock of the Anshun rock foundation than hard rock. The existence of the fault structure makes the rock structure of the Anshun Formation carbonate bed more complicated， having adverse effect on the stability of the foundation. We can adopt certain treatment measures to make use of the non-active fractured carbonate foundation.

關(guān)鍵詞：斷層；巖溶；安順組碳酸鹽巖；地基工程特性

Key words： fault；karst；Anshun carbonate rock；foundation engineering characteristics

中圖分類號：P548 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0127-03

0 引言

碳酸鹽巖安順組在貴州地區(qū)廣泛分布。該地層整合于關(guān)嶺組玻屑凝灰?guī)r之下，大冶組石灰?guī)r之上，三者構(gòu)成一套淺水海相白云巖組合。國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略以來，廣大的貴州山區(qū)新建了各類基礎(chǔ)設(shè)施，安順組地層中常見的巖溶、斷層等地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)構(gòu)成大型構(gòu)筑物的嚴(yán)重威脅。期間在安順組地層中就存在著許多諸如巖溶現(xiàn)象等復(fù)雜的工程地質(zhì)問題對建筑地基工程特性產(chǎn)生重大影響，尤其在斷層和巖溶的雙重不良地質(zhì)作用的影響下，建筑地基的工程條件變得愈加復(fù)雜。本文結(jié)合貴州美術(shù)館建設(shè)項目，從多角度分析斷層和巖溶對場地地基工程特性的影響。

1 工程概況

貴州美術(shù)館項目位于貴陽市北京西路，場地地質(zhì)構(gòu)造上處于貴陽向斜北部轉(zhuǎn)折端東翼，下伏基巖為三疊系下統(tǒng)安順組中厚層狀構(gòu)造白云巖及泥質(zhì)白云巖。擬建構(gòu)筑物地上三層地下一層，場地地層主要為雜填土、紅粘土和下伏基巖。其中紅粘土根據(jù)狀態(tài)可分為硬塑、可塑和軟塑三個亞單元土體，基巖根據(jù)風(fēng)化程度及巖性可分為強風(fēng)化白云巖、中風(fēng)化白云巖、強風(fēng)化泥質(zhì)白云巖及中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖四個單元巖體。在場地南東側(cè)有一條隱伏逆斷層F1通過，該斷層為非活動性斷層，斷層的影響破碎帶為1m左右，破碎帶成鈣質(zhì)膠結(jié)。場地地質(zhì)構(gòu)造如圖1所示。

2 斷層與碳酸鹽巖巖溶發(fā)育規(guī)律的聯(lián)系

巖溶的發(fā)育是主要是由于具有溶蝕能力水的長期循環(huán)交替對可溶性巖石的破壞和改造[1]，其受當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等因素的影響。碳酸鹽巖地層中巖溶發(fā)育的方向主要受控于巖石原生構(gòu)造結(jié)構(gòu)面和巖層面，次生結(jié)構(gòu)面相對而言對巖溶的發(fā)育影響較小。貴州美術(shù)館項目場地巖溶現(xiàn)象主要表現(xiàn)為巖溶洼地及存在巖溶洞體，巖溶洼地現(xiàn)象主要分布于場地北、西兩側(cè)，巖溶洞體則分布于場地南、東側(cè)隱伏逆斷層F1附近。 （圖2）

根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，巖溶發(fā)育方向與斷層發(fā)育走向近似相同，距離斷層越近巖體中存在的巖溶洞體的數(shù)量及規(guī)模相對越多，可見在安順組地層中巖溶洞體發(fā)育主要受控于斷層破碎帶的影響。

3 斷層對巖石地基力學(xué)指標(biāo)的影響

為分析斷層對地基力學(xué)指標(biāo)的影響程度，試驗選取了距離該場地約1.5公里處貴陽市老百貨大樓改造項目的工程巖土物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行對比分析。兩項目場地地層均屬于三疊系下統(tǒng)安順組，美術(shù)館項目安順組白云巖與泥質(zhì)白云巖是不整合接觸關(guān)系，老百貨大樓改造項目安順組白云巖與泥質(zhì)白云巖是互層關(guān)系。巖石的力學(xué)參數(shù)如表1所示，表中Ⅰ表示美術(shù)館場地，Ⅱ表示老百貨大樓場地。

從表1中可以看出對于白云巖來說，兩場地巖石物理力學(xué)指標(biāo)變化不大，近似相同。而泥質(zhì)白云巖除了容重相近以外，由于斷層的影響其他物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)特別是粘聚力及飽和單軸抗壓強度變化幅度很大，同時也反映出斷層對較軟巖泥質(zhì)白云巖物理力學(xué)指標(biāo)的影響程度大于較硬巖白云巖。

4 斷層對碳酸鹽巖地基穩(wěn)定性的影響

地基的穩(wěn)定性受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水等諸多因素的影響。對于均質(zhì)的巖石地基而言，地基的失穩(wěn)模式為地基的整體剪切破壞[2]。對于碳酸鹽巖地基的穩(wěn)定性而言，該類巖石本身屬于沉積巖，其巖體中不僅存在巖層結(jié)構(gòu)面，同時在受到地質(zhì)構(gòu)造的綜合作用下，巖體中常發(fā)育節(jié)理裂隙等次生結(jié)構(gòu)面，地基的失穩(wěn)模式為地基的沿軟弱結(jié)構(gòu)面剪切滑移破壞。特別是在斷裂構(gòu)造作用下，碳酸鹽巖其巖體結(jié)構(gòu)受到更大的破壞，產(chǎn)生較多的節(jié)理裂隙，為具有溶蝕能力的水提供更通暢的流通通道。在水的不斷作用下，在斷裂構(gòu)造破碎帶附近形成強烈的條帶狀溶洞，而溶洞的存在對地基的穩(wěn)定性不利[3]，換言之?dāng)嗔褬?gòu)造的存在總體來說對碳酸鹽巖地基穩(wěn)定性不利。

5 斷層地基的處理措施

斷層的存在對場地地基穩(wěn)定性有不利影響，但并不是有斷層的存在就不適宜擬建筑物建筑。非全新活動斷裂可不采取避讓措施，當(dāng)淺埋且破碎帶發(fā)育時可按不均勻地基處理[4]。國內(nèi)許多重要工程如鐵路、公路、機場等的建筑場地都曾遇到過斷層，只需要采取一定的工程措施是可以對非活動斷層地基加以進(jìn)行利用的，貴州美術(shù)館項目采用降低斷層附近柱位地基持力層承載力，并加強該區(qū)域建筑構(gòu)造連接措施，自工程投入使用至今安然無恙。

總結(jié)已有工程實踐可以知道，對于基礎(chǔ)荷載較小的建筑物往往可以對斷裂破碎帶進(jìn)行換填處理后利用；對于基礎(chǔ)荷載較大的建筑物可采用樁基礎(chǔ)置于穩(wěn)定基巖上，基礎(chǔ)上部加強結(jié)構(gòu)連接措施來提高整體建筑物抗震效果，即可對斷裂地層地基進(jìn)行利用。

6 結(jié)論

①安順組碳酸鹽巖地層中，斷裂構(gòu)造對巖溶的影響主要表現(xiàn)在巖溶發(fā)育方向與斷裂破碎帶走向相同。

②斷裂構(gòu)造對安順組巖石地基的軟質(zhì)巖石的影響程度大于硬質(zhì)巖石。

③斷裂構(gòu)造的存在使安順組碳酸鹽巖地基巖體結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化，對地基穩(wěn)定性有不利影響，采取一定的處理措施可以對非活動斷裂碳酸鹽巖地基加以利用。

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