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岩溶发育程度的研究

2012-09-29李世柏曹卫东

电力勘测设计 2012年5期
关键词:勘测岩溶钻孔

李世柏,曹卫东

(西南电力设计院,四川 成都 610021)

1 岩溶发育程度的现行判定方法

从目前对岩溶的认识、评价现状来看,处于经验多于理论、宏观多于微观、定性多于定量、抽象多于具体的阶段。

在以往的工程勘测中,对岩溶发育程度的评价及其等级的划分一直缺乏统一的标准。笔者在现行电力行业标准《火力发电厂岩土工程勘测规程》DL/T 5074-2006编制过程中,通过对长期以来岩溶厂址勘测工程经验的总结,并参考了《岩溶工程地质》(铁道部第二勘测设计院1984年)等有关文献的划分标准,提出了岩溶发育程度划分的等级及其判定标准,以达到半定量化评价的目的。

DL/T 5074-2006根据场地岩溶现象及钻孔线溶率、钻孔遇洞率、岩溶点密度等指标进行综合判定,其判定标准见表1。

表1 岩溶发育程度

钻孔线溶率、钻孔遇洞率、岩溶点密度等三项指标与场地岩溶现象、发育程度具有一定的关系,上述指标既是反映场地岩溶现象的外部表征,又是判定岩溶发育程度的重要依据。因此,只有在通过对上述指标以及场地岩溶现象进行综合分析的基础上,才能对岩溶发育程度作出合理的判定。

钻孔线溶率是指场地内各钻孔所揭示的溶蚀洞穴、溶蚀裂隙的总高度与进入碳酸盐类岩层的总进尺的百分比率。钻孔遇洞率是指发现溶蚀洞穴、溶蚀裂隙的钻孔数量与钻孔总数量的百分比率。岩溶点密度是指每平方公里场地范围内分布的岩溶洼地、漏斗、落水洞、竖井、以及水平溶洞、暗河、岩溶泉露头等各种地表岩溶形态的个数。

通常,钻孔线溶率、钻孔遇洞率主要反映的是地下岩溶发育程度,而地表岩溶发育程度仅仅根据岩溶点密度来反映往往是不够的,实际工程中,在判定场地岩溶发育程度时,还应该考虑溶蚀沟(槽)和石芽(林)之间(尤其是隐伏岩溶)的基岩面起伏程度。

2 工程勘测中岩溶发育程度的调查

为了解目前岩溶场地勘测中岩溶发育程度评价的现状,本文代表性地搜集了贵州、云南地区的大方、安顺、黔北、滇东、滇东二厂、兴义电厂等工程勘测报告中岩溶发育程度评价的实例,对其中36个工程场地或建筑地段进行调查、分析,调查结果现罗列见表2。

表2 岩溶发育程度调查结果

续表2

3 对岩溶发育程度判定标准的调整

3.1 钻孔岩溶率

自DL/T 5074——2006实施以来,发现表1-1在实际工程勘测中也存在一定的问题,如钻孔遇洞率与线溶率二者之间如何协调、二者孰轻孰重的问题,为便于今后工程评价,笔者认为有必要对表1进行一定的调整。

现将表2中所列不同岩溶发育程度的场地或地段进行分类统计见表3、表4、表5。

表3 溶强烈发育场地

表5 岩溶微弱发育场地

表4 溶中等发育场地

通过对表3、表4、表5中遇洞率、线溶率平均值、二者比值的分析,不难发现,岩溶发育程度由微弱、中等、强烈,其二者比值分别为9.3、25.6、32.2,表明岩溶呈微弱发育时遇洞率较低一般小于15%,当岩溶呈中等发育时遇洞率一般为15%~30%、当岩溶呈强烈发育时遇洞率一般为30%~40%,且增幅较小。

钻孔遇洞率和钻孔线溶率作为反映地下岩溶洞穴统计指标,可以用于评价场地岩溶发育规模,但用于评价岩溶发育程度时,鉴于其与钻孔线溶率之间自身存在一定的比例关系和指标重复性,且其指标往往受钻孔深度影响,故在评价岩溶发育程度时不再将其作为判定指标之一。

3.2 岩溶起伏程度与洞径规模划分

场地岩溶的发育程度不仅取决于地下岩溶洞穴的发育规模、发育频度,还取决于地表或地表浅部溶蚀基岩面的起伏程度,而洞径规模的大小对建厂的适宜性评价至关重要。

为规范、统一工程勘测中对基岩面起伏程度和溶洞规模的评价,结合多年来工程勘测报告中对溶蚀基岩面起伏程度和溶洞规模的描述和认识,并结合工程建设特点,本文拟对溶蚀基岩面起伏程度和溶洞规模进行量化,并统一规定(界定)如下:

溶蚀基岩面起伏程度划分:每10m×10m范围内,起伏大于10m为起伏剧烈、5m~10m为起伏大、2m~5m为起伏较大、小于2m为起伏较小。

之所以限定为每10m×10m范围,是因为其基本相当于1个独立基础的分布范围。在此范围内溶蚀基岩面起伏大小,基本反映了基岩面的倾斜程度或高低起伏程度。

洞径规模划分:洞径大于6m为大规模;洞径3m~6m为较大规模;洞径1m~3m为较小规模;洞径小于1m为小规模。

洞径规模的划分对岩溶场地稳定性评价和岩溶地基处理也有直接的影响。

3.3 推荐岩溶发育程度的判定标准

同时在工程勘测实践中发现,不同岩溶发育程度的岩溶点密度往往差异巨大,原标准表3中岩溶点密度标准偏低,有必要对原标准表3中岩溶点密度进行调整。

综上所述,在基于勘测实践的基础上,可对原标准表3进行一定修改、调整,以场地岩溶现象、岩溶点密度和钻孔线溶率等3项内容或指标作为岩溶发育程度的判定标准,且当同时满足其中2项内容或指标时,即可判定其岩溶发育程度。

现推荐新的判定标准见表6。

表6 岩溶发育程度

4 岩溶发育程度的作用与认识

4.1 岩溶地基处理费用匡算和估算

岩溶发育程度的不同,可直接影响岩溶地基处理(含桩基础)费用的差异,尤其在工程前期阶段进行工程费用匡算和估算时,由于缺乏依据,如果处理不当往往会造成且岩溶地基处理费用的重大失误。一般情况下,对于2台300MW机组的岩溶场地而言,当岩溶发育程度整体呈中等发育的,其地基处理费用一般在3千万左右,如贵州安顺电厂二期2台300MW机组用于岩溶地基处理费用约2~3千万元;当整体呈岩溶强烈发育时,2台300MW机组的地基处理费用一般在4~5千万元之间,如大方电厂4台300MW机组,场地岩溶整体呈中等~强烈发育,厂区地基处理中,用于岩溶地基处理的费用达9710万元。

4.2 钻孔岩溶指标有助于判断岩溶发育规模

钻孔遇洞率、钻孔线溶率及其二者之间比值变化,可以帮助我们分析判断岩溶发育规模和岩溶发育程度。

一般而言,钻孔遇洞率反映了岩溶洞(隙)出现的频率,钻孔线溶率则反映了岩溶洞(隙)出现的比例。如果遇洞率高、线溶率低,说明场地岩溶规模较小;反之,说明场地岩溶规模较大。如果遇洞率低、线溶率低,说明场地岩溶规模较小,且岩溶发育程度低。如果遇洞率高、线溶率高,说明场地岩溶规模较大,且岩溶发育程度高。

4.3 岩溶发育程度与场地岩溶现象的关系

场地岩溶现象既是判定岩溶发育程度的依据,又是岩溶发育程度判定的结果。即不同岩溶发育程度将表现出不同的场地岩溶现象,不同的场地岩溶现象反过来又可以判定为不同岩溶发育程度,二者呈辩证关系。且二者均是场地地表岩溶和地下岩溶的综合反映。

4.4 岩溶点密度与钻孔遇洞率、钻孔线溶率的关系

地表岩溶与地下岩溶有着密不可分的关系和必然的联系。一般而言,地表岩溶发育的场地,其地下岩溶往往也较发育。当然,岩溶发育阶段性、成层性、方向性的不同,可能会表现出一定的差异性。

岩溶点密度主要反映地表岩溶的发育程度。而钻孔遇洞率、钻孔线溶率则主要反映了地下岩溶的发育程度,且钻孔线溶率是岩溶发育程度判定的主要依据。

4.5 岩溶发育程度的分布特征

从表4中可看出,在搜集到的36个工程场地或建筑地段中岩溶发育程度呈不发育、微弱、中等、强烈和极强烈发育的比例分别占总数的2.5%、17%、53%和25%、2.5%。

图1 工程场地(或地段)岩溶发育程度分布图

见图1,中等发育程度的工程场地占了半数以上,发育程度呈微弱、强烈发育的逐渐减少,发育程度呈极强烈发育和不发育的比例很小,表现出正态分布特征。应该说这一比例基本客观地反映了目前岩溶发育程度的分布现状,由于选择厂址时主观上回避了发育程度呈极强烈发育的场地,又难以完全避开强烈发育的场地,因此,工程建设场地中岩溶呈中等发育程度的场地占了多数,是完全符合客观和主观规律的。

4.6 各阶段勘测中岩溶发育程度的变化

工程勘测中时常发现,随着勘测阶段的深化,可能出现岩溶发育程度逐渐增高的现象。如贵州大方电厂、滇东二期电厂均出现由初勘时的中等发育,变化成了施勘阶段的整体强烈发育。分析其原因,一方面是由于随着勘测阶段的推进,统计单元(场地或地段)逐渐变小,场地自身岩溶发育程度差异所造成;另一方面,由于勘测阶段推进,勘测工作量不断增大,统计样本也愈来愈大,岩溶发育程度的判定也就愈加准确所致。

[1]GB50021-2001,岩土工程勘察规范[S].

[2]DL/T 5074-2006,火力发电厂岩土工程勘测规程[S].

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