巖溶地區(qū)水文地質(zhì)條件勘察的重要性研究

李宏飛

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽蚌埠 233000）

水文地質(zhì)調(diào)查是巖土工程地質(zhì)勘察的重要組成部分，也是巖土工程地質(zhì)條件評價不可或缺的內(nèi)容。不同地區(qū)的水文地質(zhì)條件是不同的，同一地區(qū)的水文地質(zhì)條件在不同的時間段、季節(jié)等條件下也存在差異。因此，為了確保擬建工程的安全性，必須加強水文地質(zhì)條件的調(diào)查工作。碳酸鹽巖地區(qū)的水文地質(zhì)條件與砂巖區(qū)、花崗巖區(qū)的存在明顯差異，且碳酸鹽巖地層受水文地質(zhì)條件影響更加明顯。因此，在巖溶地區(qū)（碳酸鹽巖地區(qū)）研究水文地質(zhì)條件極為重要。鑒于此，本文結(jié)合巖溶地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查實例，分析水文地質(zhì)條件研究在巖溶地區(qū)的重要性。

1 研究區(qū)域巖溶地質(zhì)條件

巖溶地區(qū)的地質(zhì)條件與其他區(qū)域（砂巖區(qū)、花崗巖區(qū)等）的地質(zhì)條件存在明顯的差異，因此，研究巖溶區(qū)的水文地質(zhì)條件不能局限在研究狹小的范圍內(nèi)，而應(yīng)該是分析其區(qū)域巖溶的地質(zhì)條件，重點調(diào)查碳酸鹽巖地層的空間展布形態(tài)以及出露范圍，區(qū)域斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造等的疊加破壞。同時，根據(jù)碳酸鹽巖巖性的差異以及構(gòu)造分布規(guī)律等評價巖石類型以及巖溶含水介質(zhì)，如含水層類型等，進而評價含水層在水平延伸方向以及垂直傾向方向的變化規(guī)律。此外，在研究區(qū)域巖溶地質(zhì)條件時，應(yīng)加強地形地貌變化規(guī)律的研究，如研究區(qū)是位于區(qū)域巖溶地層單元的分水嶺還是匯水區(qū)域內(nèi)。如某擬建區(qū)域位于中二疊統(tǒng)棲霞組厚層微晶灰?guī)r內(nèi)，該灰?guī)r局部含有少量的燧石結(jié)核，層厚約90～140m等，富水性強，在研究區(qū)水文地質(zhì)單元劃分中屬于弱含水層；補給來源為大氣降水，主要沿著巖溶裂隙以及構(gòu)造裂隙補給，向碳酸鹽巖地層形成的向斜軸部聚集，并沿著軸部裂隙向碳酸鹽巖傾向方向排泄。

區(qū)域巖溶地質(zhì)條件研究中應(yīng)加強巖溶地區(qū)地下水的補徑排條件，這是由于巖溶地區(qū)一般發(fā)育巖溶地貌，且以巖溶裂隙水為主，補給通道較發(fā)育，受地表水體的影響較大，尤其是大氣降水。同時，由于巖溶地區(qū)各種裂隙極為發(fā)育，導(dǎo)致小裂隙逐漸發(fā)展成為大裂隙，進而發(fā)展形成地下暗河等。故在巖溶地區(qū)需加強補徑排條件的研究工作，才能確保巖土工程條件評價的合理性。

2 調(diào)查巖溶發(fā)育規(guī)律

巖溶地區(qū)水文地質(zhì)條件調(diào)查主要針對的巖溶發(fā)育規(guī)律，巖溶發(fā)育規(guī)律主要包括調(diào)查區(qū)內(nèi)巖溶的形態(tài)特征以及空間分布規(guī)律、蓄水構(gòu)造、地下巖溶管道以及巖溶裂隙、洞穴類型、結(jié)構(gòu)以及形態(tài)特征等，查明巖溶地區(qū)是否存在地下暗河等。因此，巖溶地區(qū)水文地質(zhì)條件調(diào)查至關(guān)重要。同時，巖溶發(fā)育規(guī)律也是評價巖溶地區(qū)是否再存地下暗河以及較大范圍地下水的主要依據(jù)之一。巖溶發(fā)育規(guī)律研究中對巖溶地區(qū)裂隙的統(tǒng)計以及綜合研究至關(guān)重要，包括斷裂、褶皺、節(jié)理、巖層層面等軟弱結(jié)構(gòu)面，上述軟弱結(jié)構(gòu)面是巖溶裂隙發(fā)育的主要部位。

如某巖溶地區(qū)，為查明該區(qū)域深部巖溶發(fā)育規(guī)律，進行了電法測量（圖1）。由圖1可知：該剖面充電點7歸一化[ΔU/(MN×I)]曲線零值點主要集中在116.5點附近，推測該區(qū)域所對應(yīng)的地下水系與充電點7（干溝上游消水坑）可能連通。為驗證該含水層的正確性，在該剖面上布置2個鉆孔進行驗證（ZK14.7-114、ZK14.7-118）。

ZK14.7-114鉆探結(jié)果表明：0～27.0m主要為黃色粘土，夾少許白云巖團塊巖溶被水或者泥漿填充、裂隙含水；27m以下主要為淺灰、灰色厚層塊狀粉中晶白云巖，該層含巖溶裂隙—溶洞水，其中36～37m裂隙發(fā)育，39～2m為溶洞。ZK14.7-116鉆探結(jié)果表明：0～27m為褐黃色泥土夾灰、灰白色灰?guī)r團塊，為回填層；27～45m主要為淺灰、灰色厚層塊狀粉中晶白云巖，該層含巖溶裂隙—溶洞水，富水性強，45～51m為溶洞，抽水試驗結(jié)果表明該孔水量大于463.62t/d。綜合分析認為：剖面上覆地層雜填土夾白云巖團塊、厚度約27m；下伏地層為三疊系下統(tǒng)茅草鋪組淺灰、灰色厚層塊狀粉中晶白云巖、巖溶裂隙發(fā)育，含巖溶裂隙—溶洞水。

3 研究水位變化特征

巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)條件受補給影響較大，容易引起水位的變化，這是由于巖溶地區(qū)的地下水以巖溶裂隙水為主，在地下水形成之前，由于斷裂、褶皺、節(jié)理以及巖層層面等薄弱區(qū)域的影響，使得地表水體沿著上述薄弱區(qū)域進行下滲，由于水的溶解作用，導(dǎo)致上述裂隙逐漸擴大，進而形成廣泛而發(fā)育的巖溶裂隙，隨著巖溶作用的不斷持續(xù)，巖溶裂隙逐漸擴大，進而與周邊的裂隙逐漸溝通，形成地下溶穴、溶洞等，最終形成地下暗河等。因此，巖溶地區(qū)的地下水與地表水之間的溝通性較好，所以該區(qū)域的地下水水位明顯受地表水體的影響，進而導(dǎo)致水位變化較大。若擬建區(qū)域位于巖溶地區(qū)，則需要對該區(qū)域的水位變化進行充分的估計，這是由于一個區(qū)域的地下水水位是處于動態(tài)變化過程中的，不同季節(jié)地下水位是存在較大差異的（圖2），而巖土工程條件受地下水影響較大。因此，查明擬建區(qū)域地下水位變化和最大地下水水位是提高巖土工程勘察質(zhì)量的基礎(chǔ)。巖土工程勘察中地下水位的變化對擬建工程的影響主要體現(xiàn)在：①若地下水位變化較明顯，則在基坑開挖過程中可引起突水、涌水等事故，主要原因在于地下水位的突然增高使得上覆巖土層的靜壓力降低[3]；②對巖土層結(jié)構(gòu)的影響，若巖土層一直處于飽水狀態(tài)，當?shù)叵滤幌陆得黠@時，則容易造成原來飽水狀態(tài)的巖土層逐漸失水，進而降低了巖土層的物理力學性能，極易引起擬建區(qū)域的不穩(wěn)定沉降。

圖2 巖溶地區(qū)地下水變化示意圖

4 結(jié)束語

綜上所述，巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)條件是復(fù)雜的，研究水文地質(zhì)條件對準確評估巖溶地區(qū)工程地質(zhì)條件意義重大。巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)條件受地貌、巖性、構(gòu)造以及大氣降水的影響較為明顯，一般來說，潮濕多雨地區(qū)的巖溶地貌較發(fā)育，而干旱少雨區(qū)域的巖溶地貌不發(fā)育，對擬建工程的影響相對較小。本文以舉例的方式分析了巖溶地區(qū)水文地質(zhì)條件研究的重要性，同時為巖溶地區(qū)水文地質(zhì)條件調(diào)查研究提供參考，為更加準確地評估巖溶地貌對擬建區(qū)域的影響提供指導(dǎo)。