广花盆地覆盖型岩溶发育等级划分探讨_彭功勋.pdf

广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2023年3月第30卷 第3期MAR 2023Vol.30 No.3DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2023.03.0050引言我国是亚洲地区岩溶分布最广泛的国家，岩溶区总面积达 344万 km2，其中覆盖型岩溶约占 1/3，面积达 115万km21-3。覆盖型岩溶对工程建设场地和地基的稳定性影响较大4-6，可造成桩基的陷落7、地面塌陷等地质灾害，是岩溶地区勘察、设计和施工需要关注的重点。一个场地的岩溶发育强度定性主要通过岩溶发育等级划分实现。岩溶发育等级的合理划分是岩溶区勘察的重要一环，涉及到项目的选址、造价预算、基础型式选择、溶洞处理方案和应急处理预案等相关工作。但是，目前相关的国家和地方技术标准在岩溶发育等级划分标准上相互不一致8-10，且均未说明划分标准所依据的研究成果。本文拟通过对广州-花都盆地（简称“广花盆地”）覆盖型岩溶发育情况的相关数据统计，研究此类岩溶发育等级划分的合理标准，为今后类似场地岩溶发育等级划分提供参考依据。1当前技术标准的相互差异目前，对于岩溶发育等级划分主要有三本技术标准，分别是：岩溶地区建筑地基基础技术标准：GB/T512382018 8，建筑地基基础设计规范：GB 50007201111与其相同）、岩溶地区建筑地基基础技术规范：广东省标准 DBJ/T 15-136-20189和 广西岩溶地区建筑地基基础技术规范：广西壮族自治区地方标准DBJ/T 4510。根据这三本标准，对于覆盖型岩溶的发育等级划分，主要通过线岩溶率和钻孔见洞隙率两个指标进行判定，具体如表 1所示。表1中，线岩溶率是指钻遇岩溶洞隙长度之和占钻遇可溶岩总长度的百分比，见式；钻孔见洞隙率是指钻遇岩溶洞隙钻孔数占钻遇可溶岩钻孔总数的百分比，见式。线岩溶率=钻孔所遇岩溶洞隙长度之和钻孔穿过可溶岩的总长度100%钻孔见洞隙率=钻遇岩溶洞隙钻孔数钻遇可溶岩钻孔总数100%由表 1可见，文献 8 和文献 9 在线岩溶率指标的划分界限一致，除此之外，三本标准的划分界限互不相同。其中，线岩溶率指标的界限值，文献 8 和文献 9 文献 10；钻孔见洞隙率指标的界限值，文献10 文献 9 文献 8。这就导致技术人员在工程应用中存在困惑，有必要针对性开展相关研究。广花盆地覆盖型岩溶发育等级划分探讨彭功勋，许韬，李承海，宋健，刘晓婷（广州市市政工程设计研究总院有限公司广州510060）摘要：鉴于当前国内几本岩溶技术标准在岩溶发育等级划分上的差异，文章在统计广花盆地灰岩区64个工程项目、4 243个钻孔的岩溶发育数据基础上，探讨了广花盆地覆盖型岩溶区的岩溶发育等级划分标准。研究认为，广花盆地覆盖型岩溶的发育等级宜主要以线岩溶率为主要判别指标，以钻孔见洞隙率为次要判别指标；线岩溶率指标宜采用文献 10 的3%、10%界限值；广花盆地工程项目岩溶发育等级划分优先推荐采用文献 10 线岩溶率指标+文献 9 见洞隙率指标的综合方案（方案4），也可考虑采用文献 10 线岩溶率指标+文献 8 见洞隙率指标的综合方案（方案3）。关键词：覆盖型岩溶；岩溶发育等级；线岩溶率；见洞隙率中图分类号：TU42文献标志码：A文章编号：1671-4563（2023）03-017-04Discussion on Classification of Overburden Karst Development Grade in Guanghua BasinDiscussion on Classification of Overburden Karst Development Grade in Guanghua BasinPENG Gongxun，XU Tao，LI Chenghai，SONG Jian，LIU Xiaoting（Guangzhou Municipal Engineering Design&Research InstituteGuangzhou 510060，China）AbstractAbstract：In view of the difference of karst development grade in several domestic karst technical codes，based on the statistics of karstdevelopment data of 64 engineering projects and 4 243 boreholes in the limestone area of Guanghua Basin，the classification standard ofkarst development grade in overlying karst area of Guanghua Basin is discussed.The study shows that the development grade of overlyingkarst in Guanghua Basin should be judged mainly by linear karst rate and be secondly judged by borehole porosity rate.The limit values of3%and 10%of literature 10 should be used for linear karstification index.The classification of karst development grade of engineering project in Guanghua Basin is preferred to recommend the comprehensive scheme（scheme 4）of using the liner karst rate index of literature 10and the borehole porosity rate index of literature 9，the comprehensive scheme（scheme 3）of using the liner karst rate index of literature10 and the orehole porosity rate index of literature 8 is also acceptable.Key wordsKey words：overlying karst；karst development grade；liner karst rate；borehole porosity rate作者简介：彭功勋（1973-），男，博士，正高级工程师，主要从事岩土工程方面的勘察、设计、检测监测和研究工作。E-mail：17彭功勋，等：广花盆地覆盖型岩溶发育等级划分探讨MAR 2023 Vol.30 No.32023年3月 第30卷 第3期本文拟在该地区完成的64个工程项目、4 243个碳酸盐岩区钻孔资料的基础上，分析三本技术标准两大判别指标界限设定的合理性，寻求得到一个总体最优的划分标准。2广花盆地地质条件广花盆地地处珠江三角洲北缘，包括广州市白云区西部和花都区大部，面积1 092 km2，处于华南褶皱系粤中凹陷区11。盆地内以沉积岩地层为主，分布大面积可溶性碳酸盐岩，包括灰岩、泥灰岩、炭质灰岩、白云岩、白云质灰岩、灰岩质角砾岩等，主要分布于二迭系下统栖霞组、石炭系中上统壶天群、石炭系下统石磴子组和泥盆系上统天子岭组地层中，少量分布于白垩系上统三水组或大塱山组、第三系莘庄组等地层中12-13，总分布面积达510.5 km2 3，12。区内岩溶发育，因普遍上覆第四系松散地层，故岩溶一般为覆盖型或埋藏型；而鉴于工程项目钻探深度一般较小，故所揭示的岩溶以覆盖型为主。广花盆地以珠江支流流溪河三角洲为其主体，属似复式向斜盆地，复式背斜、向斜呈NE-SW向条带状展布；同时，盆地断层总体走向N20N252。盆地地势平坦，区内水网发达，地下水丰富，地下水位埋深约0.39.6 m12-13。研究显示2，广花盆地背斜、向斜的核部及断层附近地下水最丰富，岩溶也最为发育；地下水径流方向大致与背斜、向斜核部走向平行，从北东向南西排泄，岩溶平面发育方向也大致如此走向。3各技术标准不同岩溶发育指标判别结果比较为探讨岩溶发育等级划分标准，统计了区内64个工程项目总计4 243个碳酸盐岩区钻孔的数据。对于64个工程项目，按线岩溶率统计的结果如表 2所示，按钻孔见洞隙率统计的结果如表3所示。由表 2可见，若线岩溶率20%作为岩溶强发育指标，则约有45%的项目达到强发育；若按线岩溶率10%作为岩溶强发育指标，则有73%左右的项目达到强发育。而由表 3可见，若按见洞隙率60%作为岩溶强发育指标，那么仅有25%的项目达到强发育；若按见洞隙率45%或30%作为岩溶强发育指标，则有 59%或 73%左右的项目达到强发育。两相对照，线岩溶率10%和见洞隙率30%作为岩溶强发育指标，所得到的岩溶强发育项目比例极为接近；即从强发育指标界限看，文献 10 的线岩溶率指标和文献 8的见洞隙率指标较为匹配。按不同标准，线岩溶率或见洞隙率超过强发育指标的项目比例统计如图1所示。而依据表 2，若线岩溶率3%作为岩溶弱发育指标，则约 6%的项目属于弱发育；若按线岩溶率5%作为岩溶弱发育指标，则约9%的项目属于弱发育。而由表 3可见，若按见洞隙率10%作为岩溶弱发育的指标，那么约5%的项目属于弱发育；若按见洞隙率15%或30%作为岩溶弱发育的指标，则约 9%或 27%的项目属于弱发育。两相对照，对于岩溶弱发育指标，线岩溶率3%对应见洞隙率10%，或者线岩溶率5%对应见洞隙率15%，两种指标所得到的岩溶弱发育项目比例较为接近；即从弱发育指标界限看，文献 10 的线岩溶率指标和文献8的见洞隙率指标较为匹配，文献 8-9 的线岩溶率指标和文献 9 的见洞隙率指标较为匹配。按不同标准，线岩溶率或见洞隙率低于弱发育指标的项目比例统计如图2所示。为进一步比较不同标准的判别结果，按三本技术标准对64个项目判别岩溶发育等级后，将岩溶强发育表2各线岩溶率区间的项目统计Tab.2Statistic of Projects in Various Range ofLiner Karst Rate线岩溶率范围/%数量比例/%346.33523.15101117.210201828.1202945.3表3各钻孔见洞隙率区间的项目统计Tab.3Statistic of Projects in Various Range ofBorehole Porosity Rate见洞隙率范围/%数量比例/%1034.7101534.715301117.23045914.145602234.4601625.0表1三本技术标准关于岩溶发育等级划分的指标比较Tab.1Comparison of Indexes for Classification ofKarst Development Grades in Three Technical Standards技术标准判别指标岩溶发育等级强发育中等发育弱发育文献 8线岩溶率/%202055钻孔见洞隙率/%30301010文献 9线岩溶率/%202055钻孔见洞隙率/%45451515文献 10线岩溶率/%101033钻孔见洞隙率/%60603030图1线岩溶率或见洞隙率超过强发育指标的项目比例统计Fig.1The Proportion of Projects with Liner KarstRate or Borehole Porosity Rate Exceeding StrongDevelopment Index线岩溶率见洞隙率强（文献 10）见洞隙率或线岩溶率/%岩溶率超过某值的项目占比/%010100强（文献 10）01