西南山區(qū)工程地質(zhì)條件對機(jī)場工程建設(shè)的適宜性研究

陶紅波

（貴州建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州貴陽 551400）

我國西南山區(qū)工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，由于近期構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈，河流下切，形成了高山峽谷地貌。溝谷兩岸多陡坡，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體破碎，崩塌、滑坡、泥石流等物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育［1］。另外，強(qiáng)烈的巖溶作用破壞了原有的巖體機(jī)構(gòu)，形成各種各樣的巖溶洞等現(xiàn)象，原有的巖體強(qiáng)度大大降低，從而引起各種地基變形破壞，嚴(yán)重影響地基穩(wěn)定性［2］。在此類巖溶現(xiàn)象發(fā)育的地區(qū)開展機(jī)場建設(shè)等重大工程，巖溶引起的巖體強(qiáng)度弱化必然給工程帶來困難，對此必須認(rèn)真對待，否則會造成重大損失［3］。隨著國家經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國西南地區(qū)的民用航空事業(yè)也在快速發(fā)展。據(jù)《全國民用機(jī)場布局規(guī)劃》，在2020年之前將在西南片區(qū)規(guī)劃建設(shè)民用機(jī)場達(dá)52個(gè)。在西南地區(qū)建設(shè)大型民航基礎(chǔ)設(shè)施，工程地質(zhì)問題愈來愈多，有時(shí)甚至成為整個(gè)建設(shè)工程的技術(shù)核心和投資重點(diǎn)［4］。本文以西南某區(qū)域內(nèi)的地形地貌、地層、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件、不良地質(zhì)現(xiàn)象以及巖溶發(fā)育特征為主要研究內(nèi)容進(jìn)行分析與總結(jié)，為該類區(qū)域開展機(jī)場工程的勘察、設(shè)計(jì)和施工建設(shè)提供參考。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌 研究區(qū)位于西南云貴高原東側(cè)斜坡地帶，為山脈與凹陷過渡區(qū)。地勢中西部較高，北南部較低，最高點(diǎn)海拔1680m，最低點(diǎn)海拔543m；地貌類型多樣，喀斯特地貌大面積分布，丘陵、山地、盆地相間分布。研究區(qū)東部一帶主要為峰叢洼地，出露地層主要為石炭、二疊系灰?guī)r、白云巖。巖溶強(qiáng)發(fā)育，溶丘多呈渾圓狀、饅頭狀。在其緩坡上常發(fā)育溶溝、溶槽、石芽等，溶丘多沿巖層走向及斷裂走向呈串珠狀排列；研究區(qū)及西側(cè)一帶主要為溶丘洼地，出露巖層為三迭系下統(tǒng)、中統(tǒng)灰?guī)r、白云巖。其特征地形波狀起伏，殘丘低矮圓滑，呈饅頭狀，山頂及山坡上覆少量殘積物，溶洼多呈碟形分布，溶洼地帶次生紅粘土層較厚。

1.2 地層分析 研究區(qū)地層的分布以中生界的三疊系最廣，上古生界的二疊系次之。下古生界的寒武系、奧陶系集中分布于北部，中下志留統(tǒng)在研究區(qū)北部有出露。上古生界的泥盆系除以條帶狀呈北東向出露外，尚偏集于研究區(qū)西南和東南角；上古生界除泥盆系地層有分布外，還有石炭系的部分層位零星分布于研究區(qū)內(nèi)北部；中生界的中下侏羅系，在南部和北部呈條帶分布，上白堊系散布于研究區(qū)東北部；第四系零散分布，分布地點(diǎn)主要在河流沿岸、緩坡臺地等。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造 研究區(qū)具有復(fù)雜多樣的構(gòu)造形跡。構(gòu)造帶以北東為主，南北次之，局部顯東西向。褶皺多寬緩，斷層傾角陡至中等。北東向構(gòu)造以斜跨中部復(fù)向斜為主體，由三疊、二疊系地層組成。南北向構(gòu)造西南隅發(fā)育次級褶皺，其余地區(qū)散見與箱狀背斜配套的斷裂；北東東向正斷層在研究區(qū)附近較為發(fā)育，大多傾向南東。

1.4 水文地質(zhì)條件

1.4.1 地表水 研究區(qū)處于1條地表河上游右岸各支流的分水嶺地帶，河長40.8km，平均比降7.5‰，集水面積293km2，沿途支流上游以左岸居多，下游多為右岸支流，主要支流中河長超過10km、積水面積超過20km2的有4條?？萜诤樗粯?biāo)高約為998.56m，100年1遇洪水位1003.27m，300年1遇洪水位1004.09m；區(qū)內(nèi)的水塘分布較少，其中，水塘面積在0～1000m2的有6處，面積在1000～2000m2范圍內(nèi)的有7處，面積在2000～3000m2范圍內(nèi)的有1處，面積大于3000m2的有2處，其中最大面積為19000m2。

1.4.2 地下水 研究區(qū)地下水主要靠大氣降水滲入補(bǔ)給。地下水類型主要為碳酸鹽巖巖溶水，其次為基巖裂隙水，局部為松散堆積層孔隙水。區(qū)內(nèi)含碳酸鹽巖巖溶水的主要為三疊系下統(tǒng)灰?guī)r、白云巖。由于巖石成分、單層厚度和結(jié)晶粒度不同，巖溶的發(fā)育程度和富水性也不相同。三疊系下統(tǒng)薄層石灰?guī)r中，溶洞、地下巖溶系統(tǒng)強(qiáng)烈發(fā)育，富含巖溶水；白云巖地層內(nèi)溶洞、地下巖溶系統(tǒng)的發(fā)育程度相對較弱；基巖裂隙水含水巖組，出露于背、向斜的翼部，主要含水空間為白云巖風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙，呈片狀分布，裂隙水主要賦存白云巖風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙，該巖組富水性較弱；松散堆積層孔隙水分布于地表河及其支流兩岸坡，主要為粘土夾洪沖積砂土層，總厚度為0～17m。

1.4 不良地質(zhì)現(xiàn)象 研究區(qū)內(nèi)出露基巖主要為碳酸鹽巖，上覆殘坡積粘土層，主要不良地質(zhì)作用現(xiàn)象有巖溶、土洞，區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖溶洞極為發(fā)育，土洞主要發(fā)育于各地下巖溶系統(tǒng)分布區(qū)，由巖溶系統(tǒng)反復(fù)充放水作用而成；分布于溶蝕溝谷及緩坡臺丘上的殘坡積粘土，自然條件下基本穩(wěn)定，但在填方碾壓堆載條件下，其穩(wěn)定性可能會變差；區(qū)內(nèi)地形起伏大，東部一帶地表沖溝、槽谷較發(fā)育，均為淺切沖溝。

2 巖溶的形成條件及發(fā)育特征

2.1 古地理環(huán)境 研究區(qū)絕大部分地區(qū)早三疊世的沉積發(fā)育齊全，且與二疊紀(jì)為連續(xù)沉積，早二疊世底部沉積有砂巖、泥巖、頁巖；區(qū)內(nèi)出露的碳酸鹽巖主要為早三疊世各相區(qū)的灰?guī)r、白云巖。特有的沉積環(huán)境，造就了該地區(qū)特殊而復(fù)雜的地層，為巖溶發(fā)育提供了基本物質(zhì)條件。

2.2 碳酸鹽巖分布特征 研究區(qū)范圍內(nèi)出露三疊系下統(tǒng)地層中，含碳酸鹽巖的地層有：三疊系下統(tǒng)青巖相區(qū)第2段第1層灰色薄層至中厚層狀灰?guī)r，夾紫紅色灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，出露厚度大于100m；第2段第2層中厚層狀灰白云巖，出露厚度為大于50m；此外，研究區(qū)西側(cè)出露有三疊系下統(tǒng)的白云巖；研究區(qū)內(nèi)出露的碳酸鹽巖主要為石灰?guī)r，且純度較高，易溶解的化學(xué)成份和礦物成份較多，微觀結(jié)構(gòu)上以細(xì)晶為主。

2.3 新構(gòu)造運(yùn)動 研究區(qū)晚近期構(gòu)造運(yùn)動以繼承性間歇隆起運(yùn)動為主，并伴隨有掀斜運(yùn)動。新構(gòu)造運(yùn)動控制了巖溶地貌發(fā)育有顯著的“向深性”。巖溶在發(fā)育過程中，巖溶地下水處于埋藏較深的狀態(tài)，由于地殼的新構(gòu)造抬升運(yùn)動，制約巖溶發(fā)育的排水基準(zhǔn)面不斷下降，從而使巖溶水向深部垂直發(fā)育，在巖溶地貌景觀上表現(xiàn)出了深邃的峽谷，深的封狀洼地，深陷的漏斗，豎井和落水洞，使之巖溶水經(jīng)常處于埋藏較深的狀態(tài)中。

新構(gòu)造運(yùn)動在本區(qū)的巖溶地貌發(fā)育過程中起主導(dǎo)作用，導(dǎo)致巖溶地貌具有層狀發(fā)育的特點(diǎn)。這種層狀地貌代表了一定的地貌發(fā)育階段，河流因地貌強(qiáng)烈抬升而迅速下切，因此干流呈峽谷或箱形谷。

2.4 巖溶總體發(fā)育特征 根據(jù)巖溶發(fā)育條件分析，在侵蝕基準(zhǔn)面以上，巖溶發(fā)育以垂直發(fā)育為主。在侵蝕基準(zhǔn)面附近，巖溶以水平發(fā)育為主，從場區(qū)地下水出露特征分析，局部發(fā)育小型水平巖溶系統(tǒng)。研究區(qū)地層巖性以碳酸鹽巖為主。碳酸鹽巖微觀結(jié)構(gòu)以微～細(xì)晶為主，為本區(qū)巖溶發(fā)育提供了良好的巖性條件。場區(qū)巖體近直立節(jié)理裂隙較發(fā)育，以NE向張性裂隙為主，其次為近NW向剪張裂隙，透水性好，有利于巖溶的發(fā)育。場區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動以間歇性抬升為主，區(qū)內(nèi)地下巖溶發(fā)育高程與地表夷平面的次級停歇期呈很好的對應(yīng)關(guān)系。地表巖溶的平面分布及外部形態(tài)受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性因素等控制明顯。區(qū)內(nèi)地表巖溶以溶溝溶槽、石芽、落水洞、漏斗為主。溶溝溶槽、石芽遍布于場區(qū)，溝槽走向與碳酸鹽巖節(jié)理面、巖層層面走向基本一致；巖溶洼地、巖溶漏斗、落水洞等沿碳酸鹽巖地層發(fā)育，其長軸往往指示巖層層面走向、節(jié)理面走向或構(gòu)造線方向。

3 結(jié)論

研究區(qū)地形起伏大，地表淺切低緩沖溝、槽谷較為發(fā)育。地貌類型為巖溶地貌，場區(qū)內(nèi)無滑坡、崩塌、泥石流、砂土液化等重大工程地質(zhì)問題，經(jīng)相關(guān)工程處理后，巖土條件較適宜機(jī)場建設(shè)。本區(qū)地處地表河上游右岸各支流的分水嶺地帶，若機(jī)場填方邊坡區(qū)擠占河道后，將造成被擠占河道之上河水位雍高，對填方邊坡區(qū)影響較大，應(yīng)加強(qiáng)防洪影響分析及設(shè)計(jì)。同時(shí)地下水主要類型為松散層孔隙水、基巖裂隙水及巖溶水，主要接受大氣降水補(bǔ)給。地下水埋深總體較大，對機(jī)場工程影響較小，但局部淺埋地帶對工程影響明顯。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)巖溶總體特征顯示，其中巖溶穩(wěn)定性問題是最突出的工程地質(zhì)問題。