论文部分内容阅读
近年来，随着浙江省高等级公路的快速发展和公路网建设的延伸，部分线路难以避免地向水文地质条件复杂的山岭重丘延伸，特别是在浙西北的碳酸盐岩地区，由于岩溶分布、存在形式、空间变化等的复杂性，给高速公路的工程建设与运营管理带来了不少问题。公路勘察的不同阶段其需求与目的亦有所不同:选址阶段需利用有限的地质资料对全区地质背景进行评价，选取一条最为安全、合适的线路;初勘和详勘阶段，已有大量的钻孔、物探和室内试验数据，需详细分析隐伏岩溶区的岩溶发育特征和岩溶塌陷易发性，为后期安全施工和运营提供理论依据。
现有的公路岩溶塌陷易发性研究少有结合以上两个阶段而展开的研究。因此如何针对公路的选址、初勘和详勘阶段，制定一套适用于浙西北高速公路隐伏岩溶区地质背景评价和塌陷易发性评价的指标体系，对公路的选址规划和安全建设运营具有重要意义。评价指标体系的建立也使得今后高速公路隐伏岩溶区的布置勘察工作更具有针对性。
本论文以在建的杭（州）新（安江）景（德镇）高速公路建德寿昌至开化白沙关段为例，首先，从公路的选址目的出发，充分利用现有的水文地质资料和钻孔数据，分析研究区内的基本地质背景条件，制定选址时所需的地质背景评价指标体系，为今后类似地质背景的公路选址提供理论依据。然后，针对公路的初勘和详勘阶段，分析已有的初勘、详勘钻孔资料和岩土体实验数据，总结杭新景高速公路岩溶发育特征和岩溶塌陷影响因素，建立岩溶塌陷易发性评价指标体系。最后，对两个典型路段的岩溶塌陷易发性进行计算，并对结果加以评价和反向验证，以期该指标体系能为浙西北隐伏岩溶区线性工程建设中处理类似问题提供方案参考与技术支撑。本论文的主要研究内容与结果如下:
1.从大的地质背景条件出发，定性研究杭新景高速公路沿线的地层岩性、地质构造和水文地质条件，结合钻孔揭露溶洞的遇洞率和线岩溶率，制定公路选址时所需的线路基本地质背景评价指标体系。该指标体系所含指标有基岩岩性、构造条件、地形条件和水文地质条件，其中构造条件又包括距断层距离、断层性质、断层规模和褶皱部位。建好评价指标后，选取线路中上方互通A和B方案作对比计算分析，利用该指标评价出B方案的地质背景优于A方案，更适合互通的建设。
2.利用公路初勘和详勘的各类文字报告、钻孔资料等，研究杭新景高速公路空间岩溶发育特征，为最终的岩溶塌陷易发性评价指标体系作数据分析和支撑。研究内容有:基岩面溶蚀特征、地质构造和地下水的补径排对岩溶平面分布影响、隐伏岩溶垂向发育的成层性、地下溶洞的规模及充填特征。其中地下水补径排对岩溶发育影响以杨林盆地为典型研究区，研究表明地下水的集中排泄区岩溶发育最为集中，且发育规模较大。其它研究成果主要为:沿线63.08％的隐伏溶洞埋深在5～20m，46.77％的溶洞规模小于1m，63.85％的溶洞处于充填状态。
3.从“岩-土-水”的角度分析杭新景高速公路岩溶塌陷隐患，建立公路初勘和详勘阶段所需的岩溶塌陷易发性评价指标体系。总结研究区的岩溶发育条件、基岩岩性、第四系覆盖层特征和水文地质条件，并结合空间岩溶发育的数据统计，选取11个影响因子:岩体破碎程度、岩溶发育情况、溶洞顶板至基岩面距离、溶洞规模、溶洞充填情况、充填物性质、上覆第四系盖层厚度、第四系盖层土体类型、地下水距基岩面距离、地下水位变幅和地下水的径流强度。根据初勘和详勘钻孔资料，结合其他学者的研究成果，进一步分析以上11个影响因子的分级标准，多数影响因子划分为四个等级，各区间值都是经过详细的数据统计，针对浙西北隐伏岩溶发育情况而划分。
4.建立高速公路隐伏岩溶区岩溶塌陷易发性指标体系后，遵循岩溶塌陷易发性评价的五大原则，参考专家经验预测法和众多作者的岩溶塌陷易发性评价成果，合理分配各指标的权重，最终采用最为简便有效的打分法，按照塌陷易发性的大小，将分数划分为岩溶塌陷高易发性、中易发性、低易发性和不易发性四个区间。
5.选取太真洞和杨林镇两个典型隐伏岩溶发育路段，统计线路的钻孔资料，对其作岩溶塌陷易发性评价，将评价结果进行对比分析，分析高易发区和低易发区的“岩-土-水”特征。评价结果显示，太真洞5个钻孔中，3个属中易发性，2个属低易发性;杨林镇30个遇洞钻孔,1个属高易发性，20个中易发性，9个低易发性。虽然太真洞较杨林镇路段岩溶发育强烈，但岩溶塌陷的隐患却较杨林镇小，是由于除了基岩岩性、岩溶发育情况等影响因素外，第四系覆盖层以及地下水的埋深、径流强度等其它因素，都是岩溶塌陷易发性的重要指标，评价时需要综合考虑。