广西科技师范学院学报
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广西柳州经合山至南宁高速公路吾排隧道工程地

1 地质概况

根据工程地质测绘、物探及钻探揭露隧址区出露地层主要为第四系残坡积层(Qel+dl)、二叠系下统茅口阶(P1m)含燧石灰岩、硅质白云岩。隧址区大地构造位于广西“山字型”构造马蹄形盾地西北部,见图1(崔萌,2018;姜伏伟,2017)。主要区域构造形迹为古万断层(F4)、加陆向斜(G1)及额山背斜(G2)。隧址区及周边构造较为发育,多发生于中生代时期,现构造运动趋于稳定,调查未发现新构造活动迹象,区域稳定性较好。根据《中国地震动参数区划图(GB-2015)》,项目所在区域地震动峰值加速度为0.05 g,地震动反应谱特征周期为0.35 s,对应地震基本烈度为Ⅵ度,构造物可依据地震基本烈度相应设防。

2 不良地质作用

2.1 岩溶

(1)岩溶形态及其特征

总体来看,隧址区及周边岩溶个体形态种类较多,地表、地下形态发育较齐全,如溶沟、溶槽、溶孔、石芽、溶洞、消水洞、溶蚀裂隙、溶蚀洼地等(李淑贞,2016;蒋昱州,2016)。

①溶沟、溶槽

主要发育于隧道洞口的基岩裸露斜坡以及洞身南段出露的岩溶石峰山脚。溶沟、溶槽规模较大,宽、深几十厘米至几米不等,分布于斜坡上的溶沟、溶槽,多为第四系残坡积土充填,并伴生灌木丛;而发育于洼地底部一带的溶沟、溶槽则往往与下伏的岩溶管道相连,从而形成消水洞。

②溶孔

为可溶岩里形成的溶蚀小孔,局部呈峰窝状,孔径1~5 mm 不等,溶孔之间尚未连通,是溶蚀裂隙的初期阶段。

③溶蚀裂隙

溶缝、溶隙等多沿构造节理裂隙、岩层面溶蚀形成,裂隙表面可见褐黄色铁质氧化,局部可见方解石脉,多见溶蚀残留物半充填或全充填。

③溶蚀洼地

图1 吾排隧道地质构造纲要图

岩溶洼地是隧址区内分布最为普遍的岩溶形态,以圆形、椭圆形居多,如从最低坳口算,洼地深度一般在50~200 m,深陷型洼地可深达200~300 m。圆形及椭圆形的洼地一般呈倒锥型(漏斗形),直径通常100~200 m,底部堆积5~20 m 厚度不等的溶余残、坡积黏土。洼地底部一般均向一侧倾斜,低处常是消水洞发育处,是洼地地表水转入地下的通道所在(陈新建,2016;周龙茂,2008)。一般来说,高洼地的面积一般较小,圆形为主,且底部形态一般呈漏斗状,底面积较小,斜坡面积较大,基岩裸露;高程较低的洼地,其规模一般较大,多呈椭圆形,底部较平坦,常有黏土或含碎石粉质黏土堆积。

⑤溶洞

隧址区除进口段及南部出露的裸露石峰外,其余地段第四系覆盖土层厚度较大,植被较发育,因此,隧道进、出口及隧道洞身段可见洞口的溶洞并不多见,溶洞发育特征主要以地下浅埋型为主,如SK2、SK3 号钻孔揭露的串珠状溶洞,全充填或半充填可-软塑黏土及少量原岩风化碎块,在局部地段由于岩溶(溶洞)发育,利于地下水的集中径流,串联而形成地下河岩溶管道,并向地表延伸而形成消水洞或天窗。

⑥消水洞

隧址区进口、洞身段附近的岩溶洼地有两处消水洞(编号S07、S09),是洼地地表水转入地下的通道所在,汇水后分别通往能容地下河上、下游。消水洞S07 位于ZK71+850~ZK72+080 路段洼地东部边缘,洞口高程约279 m,勘察期间有水淹现象,水流量约0.895L·s-1;消水洞S09 位于ZK73 +000~ZK73+160 路段洼地东南角,进水洞口不明显,高程约340 m,勘察期间未见水位。

(2)岩溶发育规律

①岩溶在平面上的发育特征

岩溶洞穴发育的方向性极强,其发育与地貌位置及地下水运移方向有关。在斜坡地带、谷地两侧,地下水活动较弱,因此,溶洞数量相对较小,规模也较小;峰丛洼地中,地下水活动频繁,因此,溶洞分布相对集中,且规模较大(王万昌,2006;张小军,2012;杨艳娜,2009.)。

根据地面调查、物探成果及钻探揭露显示,隧址区内岩溶强烈发育,发育于隧道洞身分布的沟谷地带,左线里程为ZK72+040~ZK72+200、ZK72+550~ZK73+500,右线里程YK72+060~ZK73+450 地段。具体位于ZK72+550~ZK72+680、ZK72+760~ZK72+860、ZK73+010~ZK73+140、ZK73+240~ZK73+300段,物探成果显示为岩溶异常发育,形态以溶蚀裂隙及溶洞发育为主,标高120~310 m,岩溶发育深度大,施工揭露10 个至基岩的钻孔(含3 个初勘钻孔)中,遇洞率为40%,线岩溶率为8.55%,而在隧道出口处附近的CK3 号钻孔揭露2 个土洞,亦主要集中分布于上述区域,钻孔揭露溶洞、土洞情况见表1。