深埋复杂岩溶区地质灾害与治理

1作者简介:作者简介:张运标，男，高级工程师、1939年10月出生，注册工程师、勘察研究院副总工程师。主要从事水文地质，岩土工程及地质灾害防治研究及勘察，曾获工程勘察国家金奖一项，部、省级奖数十项。张运标〔深圳市勘察研究院深圳518026〕摘要深圳市东部供水隧洞掘进至龙岗区横岗镇西坑村边时突然涌水，涌水量200m3/h，引起西坑老屋村井水枯槁、大面积沉降，局部塌陷、房屋倒塌。为查明地面塌陷、房屋倒塌原因，深圳市水务局邀请在深圳的水文地质、工程地质专家进行研讨，专家一致认为塌陷与岩溶关系密切，但查1：50000深圳地质图及隧洞详勘报告，老屋村地下并无岩溶地层。专家认为地层判断有错误，建议采用物探与钻探相结合的勘察手段，查清隧洞涌水点前方－西坑谷地及老屋村沉降范围地层岩性及水文地质条件。市水务局委托深圳市勘察研究院在隧洞轴线经过的西坑谷地段补孔13个，老屋村沉降、塌陷范围补孔33个，并结合钻孔CT物探及钻孔抽水试验进行勘察。勘察结果证实西坑老屋村沉降范围是埋藏型岩溶盆地，隧洞涌水点是岩溶盆地地下水的排泄口，并查清了隧洞穿越岩溶区的长度、岩溶发育程度及发育规律，建议采用全断面小导管超前注浆加固、堵水方法进行隧洞施工，结果顺利穿过了复杂岩溶地段及断裂破碎带，老屋村再未出现沉降、塌陷现象。关键词地面塌陷地面沉降岩溶盆地溶槽堆积物深圳市东部供水网络干线工程用于统筹解决深圳市的缺水问题，是深圳市城市供水系统的重要组成局部。工程起点在松子坑水库11号坝下部，终点为该市西部的西沥——铁岗水库。输水建筑以隧洞为主，全线采用重力流输水方式。一号隧洞供水网络干线从碧岭谷地南缘汤坑村附近进洞，在深圳水库沙湾大望桥北侧出洞，全长17958m，隧洞断面净宽4.2m，净高5.3m。隧洞穿越西坑村北侧，该段地面高程82.0m，设计隧洞底板高程40.2m，埋深42.0m。据隧洞详勘报告，该段8~10m以下为下石炭统测水组下段绢云母片岩，石英粉砂岩等，未发现大塘阶石磴子组大理岩、大理岩化灰岩。一号隧洞由东向西掘进至西坑村北部F38断裂破碎带时〔2000年5月3日〕洞内突然涌水，涌水量约200m³/h，因大量地下水被排出地表，引起西坑老屋村水井水位大幅下降或枯槁，距隧洞掘进面前方200m处—老民居倒塌，地面塌陷，陷坑直径4m，深度不详，四周民居墙壁倾斜、开裂、地面沉降开裂，总变形区面积约7.3万m²。沉降2~5mm。该处地面塌陷时出现在晚上，轰隆一声巨响，人们以为发生大地震，纷纷离家到开阔地带。第二天一早，市、区领导奔赴现场视察，召集设计、施工及在深勘察单位会议，分析地面塌陷、房屋倒塌原因，委托深圳市勘察研究院与市水务局研究隧洞轴线及塌陷范围的补充勘察，查清隧洞突水，地面塌陷原因，在老屋村变形范围布孔33个，在利用原隧洞轴线钻孔根底上按间距15~25m补孔13个，对隧洞岩溶区的钻孔结合电磁波CT探测及钻孔抽水试验，同时进行地表详查，以便有针对性地进行治理。壳一、叉西坑迅盆地农地质初环境扔1．锹地形皱地貌绸西坑董村位裙于深捉圳市印最高肥峰趁—瞧梧桐设山北桥麓，轨四面汁环山葛，中馆部低闹洼，笛为一论完整伍的低照山～辟高丘在陵盆惕地，著四周属分水虹岭高翼程史29放0.倦0~卷94景3.口7m钩，盆疑地中信间高旺程逐82善.0洞~1代22席.0夕m检，汇掏水面葡积仆8.蚀15逼km挎²。锯受北岛西向污断层着影响扰，北歪部有身东西在宽2珍70券m脆的低虾洼带炊，成籍为地微表水肝，地歌下水吐的排究泄口迹，河窜流出晒口处殃高程奔80透.0式m顾，地尸表水舒由南辛向北置流经倡安良络谷地幅排入倡龙岗宏河。毫2．斜地层洁岩性唇西坑蕉盆地蝶四周让地层纱为上棵侏罗惹统高披基坪俊群凝凭灰岩那、下危石炭洗统测列水组象绢云醉母片介岩、占泥质斩粉砂淋岩、断泥盆摸系上怎统碎肯屑岩心及燕诞山期它花岗梯岩。谈盆地考中下狐部约箱10龟万售m²站〔顾老屋宵村范个围〕赏地面眼以下方9.僵5~三49慈.6掘m故，一骨般筛15鸟.0常~3昼9.妈8m科为下虽石炭岗统大村塘阶冠石磴倒子组矛大理闪岩、卸大理尊化灰完岩，俊其上狂部覆键盖砂拿卵石乡层樱1.痛3~浪11较.2床m裤，上扭更新攀统冲叼洪积冈含砾额粉质负粘土音2.轿9~前23黎.8舰m案，部谦分地煌段分粒布有逐测水隶组绢抹云母唉片岩丙、泥说质粉状砂岩踪风化叼残积豪的粉涌质粘颂土及千溶槽泡堆积拿含砾请粉质多粘土概。隧枕洞轴欣线部警位〔猴盆地摩出口精处〕偏大理负岩及午大理训岩化困灰岩逗埋藏级于测举水组告绢云区母片呼岩、胡泥质押粉砂揭岩下尖部闭20蚊.7螺~5撇5.亏5m群以下意，揭梅露宽狼度约浆15戒0m找。受碌北西贫向断网裂影博响其醉西北路部与座早白侧垩世址燕山猎四期嗓花岗慧岩侵壤入接瘦触，绞东北阀部与常泥盆片系碎佣屑岩睡接触肥。浊3．戒地质洒构造亮西坑痰盆地茶地层丽总体你走向月NE墙30拥~7您0轧º，举倾向厦NW轮29某0~举34斯0么º，筹倾角酬36骡~6拼0踏º。肿受南咳东及萝北西剩花岗赏岩体斑的侵永入挤奇压，叨形成只北东吩向背尘斜，套背斜姑轴部轻的绢穴云片昆岩、遵泥质摊粉砂欺岩被殃风化始剥蚀拦，山磁洪冲笋刷，希背斜傲核部派的石违磴子低组大宣理岩饱，大蔬理岩司化灰者岩，酸局部雨与冲倾洪积子层接趋触，处背斜池西北律翼的感测水距组绢艘云母笛片岩昌、泥纲质粉抖砂岩吊，构河成西松坑盆底地的扒西北略部隔炒水边瓦界〔姓图1鹅〕。呜1-兆花岗盲岩水事量贫撒乏裂续隙含械水层出;2萌-凝可灰岩退及变剩质砂揉岩、估页岩够、绢阳云母脊片岩连隔水自层；摔3-堵大理之岩化侄灰岩小水量颈丰富劣裂隙悲溶洞撒含水嚼层；攀4-运分水瓦岭界票线；绑5-突张扭赠性断钩裂及叔产状吃；6唱-压泊扭性喂断裂疾；7持-地香层界屯线；胡8-说岩溶混塌陷鼓点；厨9-舰抽水及试验窃钻孔研，左掌分子当为孔催号，菜分母瓜为静省止水兰位埋境深〔抬m〕狭，右币分子遍为水严位降销低〔显m〕乌，分弦母为赖涌水色量〔相l/尖s〕锋。纷图1逮深圳跑市横塘岗镇赏西坑怪村基膨岩水屡文地慎质图臂Fi正g.小1幻R恰oc厚k鬼hy膊dr画ol谣og猴ic污al去m惹ap绿o约f钻We视st收T巨un吧ne签l陆Vi轨ll咳ag催e,棍H灶en吨gg宏an银g嫁To扁wn重o吉f徐Sh击en骨zh龟en手4．贡断裂如构造薯西坑拜盆地系主要科分布踪NE刑和N熟W向嗽两组让断裂颂。屯北东红向断踪裂：况主要困有三屯条，霞走向医NE宾50劈º上左右旗，倾框向N蚀W、洞倾角被50青~6培0玉º热，盆欣地北劝西侧霉一条撇，与段隧洞卡轴线岗斜交劣，距石离涌铅水点跌约8羊00罢m迁，为婚花岗影岩与摊测水搅组的料接触驰断裂曲。盆并地中控下部非有两散条，命距离刮涌水具点4既00菜m民以外涌，与喊隧洞闲轴线信斜交暂，两伐条断筒裂在凤盆地韵中被医第四在系覆建盖，轮此次拖勘察森中未抹揭露樱，盆零地东号西山固坡露陕头可厕见，蓄破碎蓬带厚嗓度2摄0~加30欲m诱。叔北西预向断脚裂〔邻隧洞赚详勘说报告脉称F质38羞〕：惹走向盲NW周31钥0震º咳，倾般向S负W，先倾角尽约液5害0赵º，僚该断芬裂错命断了鲁上述洒三条跟NE返向断兵裂及喷盆地广背斜微构造伶，水里平错额距1汗50净~2觉00范m盖，被炉隧洞璃补勘钉钻孔午12俱、间13湖、1识4号贞揭露瓶，破存碎带菠揭露剥厚度援8.轿0~粉15誓.0课m耐，构错造岩员为碎植裂岩娇夹薄牙层糜帮棱岩亿及角煮砾岩惑，被朝后期趁花岗奥岩、泛石英躲岩脉房侵入细充填见，断损裂上毕盘大欠理岩怀破碎泽、灰共岩矽月卡岩等化、蛮岩溶甚裂隙满极发瓦育，车见溶惧洞3震个，扮最大痛溶洞坑高乒22游.4撑m痛，见庄溶洞谅异常捆带7旷处，届异常安带宽柳5.黎0~尘10捕.0链m舱，高府1.感5~签6.穷0m立。构泄成西倾坑岩鬼溶盆墓地的秩地下验水通奋道。构5．堵岩溶葵发育独特征皱西坑纺盆地侨地面冒变形胳范围澡内施疫工钻躺孔3汗3个训，隧成洞轴菊线补卸勘1箩3个课，共闷46俊个，兆见大坑理岩物、大壮理岩温化灰春岩钻齿孔3嚼9个崇，一唇般钻门孔揭弹露灰苦岩厚趁度轿3.揪0~庸6.彩0m瓣，隧轿洞补蜓勘钻黎孔1温1~狠14晚号揭垒露灰君岩厚秤度衔24扛.4帜~4驳0.亦4m触，总透揭露劣灰岩骗厚度相22固5.劲41慰m迎，见唇溶洞傲钻孔互10剥个，渐共1河0个悼溶洞学及7缺处溶忧洞异膨常带研，一夜般溶棵洞高凯0.孝4~皱2.设3m淋，最拍高犹22张.4河m今，溶姑洞总平高〔负含溶奇洞异污常带奔〕已47醒.9认m异，占渐揭露阴灰岩馅厚度画的惨21仇%腐。见颤溶槽隶堆积揭物钻昌孔2贼6个颜，占雁67钢%，见一般喂溶槽凭堆积序物厚不度省11杯.0之~1绿7.凡0m便，最挪大厚推度2泳6屯m办。大枝理岩扔、大帖理岩捉化灰摄岩顶乱板一贯般埋匪深扎15转.0淋~3症9.详8m毯，最封浅起9.臭5m区，最致深货55东.5驱m地。灰垒岩顶抹板起丹伏变瞧化大期，两押钻孔正之间辛高差旋，一办般讲11行.0反~1津7.沸0m奖，最留大庄26巷.0配m那么。塌友陷点消四周未40惧m惠范围筝内灰饼岩顶艘板埋吸深相白差更呜大，皇两孔奴之间滥相差避15物.0像~3租2.刃5m秩。塌俗陷点裁处〔快W2贱8孔绕揭露声〕溶肿槽堆列积物翻直接混与砂皆卵石幸层接毯触，辰构成柱地下迟水的视垂直照通道股。末北西冰向断惰裂带刮灰岩货破碎终、岩威溶发园育，跪沿隧糊洞轴甲线垂朱直断佳裂走想向施赛工钻拖孔4弱个，沉见溶故洞4她个，巩溶洞默异常阀带7叮处，铃一般种溶洞掌高〔当含异悦常带栋高〕帅1.呀5~遗6.坡0m纷，最诊高紫22积.4当m洁，溶鸽洞总想高伶40悉.0沿m搁占揭诉露灰建岩厚骆度4絮7％诵〔图旦2〕假。干6．畏水文湿地质鞠特征砖西坑鞋盆地掌四面距环山践有利种于地祝表水摄、大堤气降烦水向皆盆地腹中下恰部〔絮西坑粗老屋剖村〕淡集中僻，盆下地四揪周为贯上侏兽罗统逐凝灰很岩、助下石从炭统辨测水怀组和企泥盆练系上篮统碎选屑岩归及燕取山期麦花岗发岩，付组成低良好糟的隔酬水边闻界，袄且隧满洞北洁侧为凉背斜炕西北瞧翼测历水组节绢云瞒母片兵岩、葵泥质谨粉砂抓岩隔璃水层谈。盆示地中键部普懂遍分厦布一典层砂世卵石郊层、祥厚度交1.讯3~补11送.2跳m剩、埋致深丈0.渔0~缠4.辫1m奋，含泼丰富涨的孔股隙潜扰水，湿其下杰有一固层第顽四系处上更伟新统晌冲洪侄积含搬砾粉史质粘锻土〔掏厚度返2.康9~搅15狡.2腰m纵〕及忙残积尤砂质笋粉质御粘土知〔始3.亲0~国18漆.6叙m础〕隔堪水层窑，往辫下为捞溶槽束堆积闻物或在大理获岩及沟大理膨岩化知灰岩夹，灰摧岩中垄溶洞县裂隙来发育母，地咏下水掉丰富怜，据莫隧洞尼轴线似钻孔拳抽水影试验挥单位昌涌水削量慢56摆.4北2m阁³/着d.弟m戏，渗招透系自数帽36爹.2衬m/兴d白。朝二、棉地面蛮变形黑、局治部塌轨陷分荷析贱1．盗西坑定村变辟形区穴位于塞盆地两的中嗽下部周，是谎地表推水、观地下描水的击富集冰区，去盆地败中下卖部普映遍有塌一层撤〔厚捡度勿1.倚3~萍11栋.2讽m骄〕砂怜卵石翅层，较该层感含丰肝富的动孔隙利潜水跪，地启下水孟位埋舱深菠0.绝21牛~2鸦.6血8m畏，暴服雨后樱大部裂分地半带水逝位上垄升至讽近地搁表，逢局部最溢出剪地面租，如唯老屋苹门前猫水井监暴雨跑后自靠流，摊该层磁埋深延0.础0~狼4.摆1m应，直旁接受崭地表济水及男降水贴补给添。塌抹陷点窄处砂拨卵石云层直汤接覆雅盖在咐溶槽侧堆积挖物之饼上，木构成蒸砂卵惯石层司孔隙伟潜水漂与岩灰溶水任的垂赛直通氏道。击2．拣西坑茶老屋浑村多涝为1折~2牌层用喘自制喘土砖涨砌筑静的百尖年老纯屋，扮根底调是采架用当随地坡欲积滚补石、丽块石评用石内灰砂字浆砌强筑而禽成，掠一般逆砌置湖在砂顺卵石疲层之猴上，食由于污根底背长期浆受地嫁下水铁浸蚀混，大盏局部牲已软角化，代土砖奉已湿妈化变惑软，些其下没部已势局部适剥蚀好，有寒局部妄老屋扒已倾封斜、讲开裂袭、成劫为危以房，冶大部孝分村略民已仗搬离腿老屋圣，到鹊地形检较高科处建柴新居宪，老任屋村屠租给虑外来嫁人员帖居住通。肃3．亿塌陷填点距盈离隧刮洞突康水点戴直线埋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