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广东省连江西牛航运枢纽工程位于广东省英德市西牛镇上、下梁州河段之间,属于连江渠化工程的最后一个梯级。研究区地貌形态的空间分布严格受岩性和构造控制,表现为受侵蚀切割、剥蚀和堆积作用的产物。受地壳运动和流水切割影响,河床的底部出露泥盆系灰岩地层。该灰岩地层受岩溶影响,溶洞发育较为广泛,部分地区地面出现塌陷。由于枢纽工程的基础建于该套灰岩之上,岩溶也就成了直接影响该工程稳定性的重要因素。因此,本文通过对连江西牛航运枢纽工程地区的碳酸盐岩岩溶的研究旨在探究岩溶特征对工程建设的意义。
研究过程中,通过实地考察完成了调研、采样、划分岩性段和查明各种构造现象。此外,通过对钻孔资料的分析完成了各种岩层和构造相关资料的对比及岩溶垂直和水平分布特征的总结。通过对连江西牛航运枢纽工程地区野外露头岩层及钻孔资料的分析研究,得出研究区岩溶具有如下特征:
坝区岩溶地层主要为上泥盆统天子岭组地层,该岩层可以分为D3t-3、D3t-2和D3t-1三个岩段。滴盐酸反应结果显示,岩溶发育程度自D3t-1→D3t-3→D3t-2相对减弱,D3t-2在泥盆系灰岩在三个岩组中隔水性、工程力学性质相对最好。
岩溶率研究结果显示,D3t-3岩段中溶洞可分为三层,分别出现在>20m、9~19m和3~8m的标高范围内,这分别对应了标高为20m、15m、6m的三个古河床。从地质历史演化的方面来看,三个不同标高的古河床应该代表着三次地壳的垂向运动。
岩溶受构造所控制,溶洞表现为顺层发育,水平方向受NE和NW向断裂构造等的影响。同一岩层岩性基本一致,而NE、NW两组断裂构造密集地下水活动较强。岩层和地下水活动能力受构造所控制,这些因素最终决定了岩溶的分布。
食盐示踪剂进行溶洞连通试验结果显示,尽管zk27和zk29两钻孔的溶洞之间相互连通,但电站坝基下部的溶洞zk30和zk31却相互独立并未连通,这对坝基蓄水性是非常有利于的。
孔深.岩溶率关系研究显示,溶洞出现的峰值总体集中于10-35m,大于40m的钻孔均未发现有溶洞发育。在孔深为10~35m的范围内,岩溶率峰值出现在19m、23m和33m处。根据地层岩性和岩溶率对应关系,0~28m的孔深范围对应于D3t-3岩段内。33m左右孔深处的岩溶率峰值最高,说明该深度处岩溶发育最强烈,这应该对应着D3t-3与D3t-2两个岩段接触部位。据此,钻孔深度应该以至少到达D3t-2岩段顶部。
综上所述,泥盆系D3t-2岩段具有较好的隔水性和工程力学性质,对连江西牛航运枢纽工程有着非常重要的意义。勘察过程中,D3t-3岩段的岩溶分布规律是工程勘察的关键。
本文研究结果显示,加强对灰岩地区岩性特征的研究对工程建设有着重要的实际意义。充分掌握灰岩中岩性及岩溶的特征可以减少不必要的深孔钻探,这样可以在保证工程质量的前提下既缩短工程工期又可以减少不必要的经济耗费。