岩溶地区路线

科技工作者之家 2020-11-17

岩溶地区路线(karst region route)是指在岩溶地貌分布地区布设的路线。由于可溶性岩层长期受流水的化学作用与机械作用形成沟槽、裂缝、空洞及暗河等特殊地貌。对局部严重,不易查明的地段应子绕避,选择溶蚀程度较轻,岩溶发育较弱的地段通过。对较大的断层破碎带,可溶岩与非可溶岩相接触的地带、碳酸盐类岩石同某些金属矿床相接触的地带等要避开,或使路线与其正交通过。路线必须走溶洞上部时要验算顶板承载能力。桥梁基础要防止误落在暗穴顶板上面。

简介岩溶地区路线(karst region route)是指在岩溶地貌分布地区布设的路线。由于可溶性岩层长期受流水的化学作用与机械作用形成沟槽、裂缝、空洞及暗河等特殊地貌。对局部严重,不易查明的地段应子绕避,选择溶蚀程度较轻,岩溶发育较弱的地段通过。对较大的断层破碎带,可溶岩与非可溶岩相接触的地带、碳酸盐类岩石同某些金属矿床相接触的地带等要避开,或使路线与其正交通过。路线必须走溶洞上部时要验算顶板承载能力。桥梁基础要防止误落在暗穴顶板上面1。

岩溶及岩溶地貌单元概述岩溶是指石灰岩等可溶性岩层,在流水的长期化学作用下和机械作用下,产生的特殊地貌形态和水文地质现象。

我国西南各时期发育的岩溶地貌景观,类型齐全,特征典型分布广阔。云南路南石林、四川兴文石林、贵州地下宫、桂林的山水等早已闻名遐尔。

岩溶形态类型很多,有石芽、溶沟、溶蚀裂隙、漏斗、溶蚀洼地、坡立谷、溶蚀平原、溶蚀残丘、孤峰、峰林、槽谷、落水洞、竖井、溶润、暗河、天生桥、岩溶湖、岩溶泉和土洞等。岩溶形态虽然多种多样,但在一定的地质和水文地质条件下,相互间存在着密切的内在联系,形成不同的地貌组合形态。

地质构造对岩溶发育的影响主要表现于地质构造中的褶皱、断裂决定着岩层的出璐、岩层产状和裂隙发育程度,影响到岩层的富水性、透水性,从而控制着岩石的溶蚀强度、岩溶形态的规模、延伸方向、分布形式以及水平和垂直方向上岩溶发育的差异性2。

不同岩溶地貌单元选线1.溶原、孤峰平原、峰林谷地区的选线

由于长期的溶蚀与夷平作用,相对高差较小,溶蚀基准面相对抬升,地下溶蚀网络发育,水位埋藏浅,且具有自由水面,第四系地层广为分布。适应于基准面的岩溶发育深度一般在潜水面附近,离地面下约20m-30m。基岩中的隐伏岩溶,常有洞穴、竖井、天窗、溶隙、溶缝等开口岩溶形态。当地表河、塘、湖水面及地下水位人为或自然地发生变化时,极易导致岩溶地面塌陷,破坏地基稳定危及安全。因此公路线位置的选择应注意:

(1)路线避开抽水井可能产生的最大降落漏斗范围。在降落漏斗范围内,由于水力坡度大,地下水流速快,水力作用强烈,有利于压强差的形成,导致岩溶塌陷。

(2)路线选在扭盖土较厚的地段。较厚的扭盖土成拱作用好,不易发生塌陷,或者需较长的时间才能塌陷至地面。根据调查的事例及模糊统计分析,土层厚度大于30m较为安全。

(3)路线宜避开多元土层结构地段、避开近期发生过岩溶地面塌陷的地段。

(4)路线宜避开地表水与地下水变化幅度较大的地段。且路线以路堤通过,其填料以碎石为宜。

2.溶丘洼地与峰丛洼地区的选线

洼地普遍具有松散覆盖土层,虽常分布有漏斗,落水洞和岩溶泉等,但雨季仍是易于积水成塘。且洼地间的娅口往往是断裂破碎带其下常有暗河通道。故选择公路路线位里应注意:

(1)公路靠山,标高略高于最大洪水位。为避免洼地雨季积水淹没路基将路线向山靠近并提高标高是有利的。

(2)路线宜避开垭口中心,选在地质条件较好的一侧。垭口是工程造价和地质条件权衡的焦点。

(3)位于洼地、谷地中的线,除应考虑上述某些事项外,宜以桥跨越,以免遭受岩溶塌陷及岩溶水危害。

3.地形分水岭区的选线

分水岭地区公路应以地下工程为主。

(1)路线位于地下分水岭地带。多数由碳酸岩盐构成的地形分水岭,其走向往往与构造线走向一致。分水岭与地形分水岭垂直,岩溶发育相对微弱,公路可选在此地带通过。

(2)路线平面位置选择于岩溶负地形之间,剖面上穿过垂直带。地下岩溶地表洼地多与漏斗、竖井及落水洞等负地形相连,具有显著的垂直分带性,将路线选在岩溶负地形之间和剖面位于垂直带中通过,可避免大溶洞或涌水、涌泥、涌沙的危害。

4.岩溶河谷区选线

河谷区指两岸坡脚与枯洪水位之间的地带。

(1)公路线位选在岩溶发育较弱的一岸。河谷水面一般是地区的溶蚀基准面或排泄基准面。岩溶发育强烈的一岸,岩溶水较为集中常发育大洞穴或多层溶洞,且雨季时排泄带的水盆猛增,给工程造成淹没、坍塌沉落等危害。

(2)提高路线剖面高程,离开排泄带。当路线选在排泄带一岸时宜作外露工程,少作隐蔽工程。无论何种工程,平面上远离排泄带,剖面高程越高越有利。

5.河谷抖坡地区选线

河谷斜坡指河岸坡脚以上至山顶面间的地带。路线除选择岩溶发育较弱的一带外,还应注意选在如下部位:

(1)路线宜位子负地形之间及垂直带通过。为避开大润穴或大涌水、涌泥砂的危害,因此将路线平面选于负地难之间,剖面高程选择于垂直带中比水平带中优越。

(2)路线宜向河谷谷坡外移于岩溶安全带中通过。以河谷为岩溶水的排泄地带,当路线走行于负地形之间及垂直带中有困难或增大工程时,路线可向河谷谷坡外移干岩溶安全带中。

(3)早期河流以侧蚀作用发育于谷地上的层状岩溶地带,路线宜靠山里通过。由于构造或岩性的制约当其地壳间歇上升,河谷间切后,在河谷两岸的谷坡上,悬挂着层状的早期无水干溶洞。它与山顶面的岩溶无任何联系,其横向的发育范围随向山里延伸而减弱。因此路线位置应移向山里通过,以避开洞穴1。

其他岩溶地质条件下的选线1.路线应进免在碳酸盐岩与非碳酸盐岩的接触带中延伸

接触带处由于非碳酸岩盐的阻隔有利于地下水的富集,岩溶作用强烈。沿接触带走向上常发育着串珠状的多种岩溶形态及暗河,地下水也具有承压性等。因此路线宜避开在接触带中延伸,必要时以大交角通过。如为岩层平缓的接触带时路线剖面高程应高于或低于接触带通过。

2.路线避开有利于岩溶发育的构造带

褶皱轴和断层构造带及其交汇处有利于岩溶的发育,路线应力求避开。地表岩溶形态众多经比较后将路线选在河流北岸,避开了断裂带。

3.路线避开网状洞穴和巨大空洞区

这类洞穴常发育于岩层平缓、质纯、层厚、断裂密集或交叉的地带,或地形切割剧烈,且地表水与暗流有水力联系的地段。处理这类溶洞颇为困难,或付出较高代价,甚至会达到现有技术能力无法克服的程度,迫使改移路线。

4.隧道选址应避让地下河区

对于隧道选址,针对岩溶水常表现为管道性质,应充分考虑平面、纵面,采用避让地下澎,正确确定隧道位置3。

岩溶区隧道与平峒位置选择为排水和疏干的需要,选择时应注意:

(1)当隧道位于地下分水岭地带及垂直渗流带中其纵向坡度可自由选择。

(2)当隧道位于水平流动带及溶隙水带中,其纵向坡度应采用“∧” 形坡。

(3)平行导坑应设于地下水来向一侧,以截流地下水达到疏干隧道的目的。其纵坡的选择常与隧道一致,标高低于隧道至少0.2m2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学

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