文曉慧

（湖南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，長(zhǎng)沙410007）

湘西南某鎮(zhèn)巖溶塌陷自1979年至今，已累計(jì)產(chǎn)生731處塌陷坑，地面塌陷變形區(qū)面積約7.5 k m2，分布在該鎮(zhèn)7個(gè)村，嚴(yán)重威脅140戶1 035人生命財(cái)產(chǎn)安全，其中50戶居民房屋已成危房，急需避讓。當(dāng)?shù)卮迕癫辉敢怆x開故土，為了保障居民生命財(cái)產(chǎn)安全和今后生產(chǎn)生活需要，迫使當(dāng)?shù)卣趦烧唛g選擇一個(gè)平衡點(diǎn)，如何在高易發(fā)區(qū)中尋找安置避讓居民場(chǎng)地就成為當(dāng)?shù)卣毙杞鉀Q的難題。本文對(duì)該鎮(zhèn)避讓安置場(chǎng)地選址勘查進(jìn)行分析論述。

1 巖溶塌陷區(qū)地質(zhì)條件

1.1 地形地貌與地層分布

該區(qū)為侵蝕堆積河谷準(zhǔn)平原地貌單元，呈南高北低之勢(shì)，最高點(diǎn)為鸞鳳山，最低處位于泉交河支流的河床。地層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，上覆第四系沖洪積層，具二元結(jié)構(gòu)，上部為粉質(zhì)粘土、含礫粉質(zhì)粘土；下部為砂土、砂礫土、礫石土，厚2.5～15 m，局部達(dá)27 m。下伏二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興灰?guī)r，含硅質(zhì)巖與硅質(zhì)灰?guī)r互層，下統(tǒng)茅口組灰?guī)r。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)以發(fā)育多期活動(dòng)斷層為特征，斷層走向多與巖層走向線一致，同一斷層傾向多變，斷層傾角陡、變化大，破碎帶寬度大、發(fā)育深，控制了本區(qū)巖溶發(fā)育帶的分布。

1.3 巖溶發(fā)育特征

地表溶隙及溶孔：發(fā)育于灰?guī)r中的溶隙，單條溶隙長(zhǎng)度由1～3 m余不等，部分達(dá)5 m余，隙寬一般為1～10 cm，少數(shù)可達(dá)30 cm左右；發(fā)育深度一般在0.5～1.0 m之間，局部可達(dá)2.0 m左右。裂面常呈舒緩波狀，部分裂面略呈鋸齒狀、階步狀或平直狀。

巖溶漏斗：發(fā)育灰?guī)r中。形狀近似碟形，直徑6～8 m，深＞4.0 m，表面溶蝕強(qiáng)烈。

地下溶洞：根據(jù)區(qū)域勘查資料，32個(gè)基巖孔中，遇到大小溶洞76個(gè)，土洞4個(gè)。洞高一般0.5～1.5 m，最高達(dá)15.2 m。其中，55個(gè)為無(wú)充填溶洞，11個(gè)為半充填溶洞，10個(gè)為全充填溶洞。均由粘土、細(xì)砂、砂礫石及灰?guī)r、砂巖、硅質(zhì)巖碎塊等全充填至半充填。

根據(jù)鉆孔資料，溶洞頂板最薄僅0.7 m，從區(qū)內(nèi)塌陷之多而密，推斷塌陷區(qū)淺（表）層溶洞不僅強(qiáng)烈發(fā)育，而且開口較多。

地下溶隙及溶孔：依據(jù)區(qū)域內(nèi)32個(gè)鉆孔資料，28個(gè)鉆孔遇溶孔、溶隙，溶孔溶隙較發(fā)育。

溶孔常呈蜂窩狀，次為星點(diǎn)狀，一般連通性較好，溶孔直徑一般0.2～2.5 cm，深0.5～1.0 cm，以鈣、泥質(zhì)半充填－無(wú)充填為主。

溶隙多由裂隙溶蝕而成，鉆孔揭露，溶隙寬一般0.2～1.0 cm，傾角5°至垂向均有，其發(fā)育多以縱向?yàn)橹?，溶隙面一般凹凸不平，多附有鐵泥質(zhì)，以半充填為主。

地下晶洞：多發(fā)育于標(biāo)高－50 m以下，呈星點(diǎn)狀或蜂窩狀，附有鐵、錳或鈣質(zhì)沉淀物，受構(gòu)造影響，沿易溶巖體方解石脈發(fā)育。

1.4 安置場(chǎng)地選址

在巖溶塌陷高易發(fā)區(qū)選址基本原則：①不能大量占用基本農(nóng)田；②土地?zé)o權(quán)屬糾紛；③選址區(qū)邊界以外200 m范圍內(nèi)地表無(wú)塌陷坑的歷史記錄；④場(chǎng)地附近有區(qū)域勘查鉆孔；⑤查閱歷史上在該區(qū)域找礦勘查資料。

綜合上述基本原則，最后確定在該鎮(zhèn)兩村交界地帶選擇2 h m2（其中1.67 h m2林地、0.33 h m2耕地）作為首期搬遷避讓安置場(chǎng)地，并對(duì)場(chǎng)地開展選址勘查工作。

2 勘查方法及工作部署

根據(jù)區(qū)域資料及當(dāng)?shù)氐貙臃植技皫r溶發(fā)育特征，選擇物探＋鉆探綜合勘查方法，確定安置場(chǎng)地編制勘查方案，根據(jù)勘查方案部署勘探剖面線，開展勘查工作，具體采用勘查方法如下：

2.1 高密度電法

高密度電法適用于觀測(cè)與研究某一垂直斷面或某一地塊下空間的電阻率變化，兼具剖面法和測(cè)深法的功能，是進(jìn)行地層劃分、探測(cè)隱伏斷層構(gòu)造、巖溶空洞等的一種有效手段。具有工作效率高、信息量豐富、橫向分辨率高的特點(diǎn)，對(duì)裂隙及破碎帶、溶蝕區(qū)的探測(cè)有良好效果。

在場(chǎng)地區(qū)布置實(shí)測(cè)縱剖面1條，長(zhǎng)100 m，橫剖面共9條，總長(zhǎng)1 500 m。測(cè)點(diǎn)距L＝5.0 m，共300點(diǎn)。

2.2 對(duì)稱四級(jí)電測(cè)深

對(duì)稱四極電測(cè)深法：是以地殼中巖石、礦石的電阻率差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，觀測(cè)和研究人工電場(chǎng)的變化和分布規(guī)律，進(jìn)而解決構(gòu)造、水文、工程地質(zhì)問題以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等的一組電法勘察方法。在巖溶探測(cè)中，電測(cè)深法是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的工程物探方法［1]，可以較準(zhǔn)確地確定溶洞空間位置。

根據(jù)具體工作的要求，設(shè)計(jì)供電極距AB／2及相應(yīng)測(cè)量極距MN／2的變化序列，每改變一次供電極距，測(cè)量一次UMN及I，計(jì)算相應(yīng)的K值及視電阻率值ρS，繪制每個(gè)測(cè)點(diǎn)的ρS與AB／2的關(guān)系曲線。

在場(chǎng)地區(qū)布置實(shí)測(cè)電測(cè)深點(diǎn)120個(gè)，實(shí)測(cè)深度100～120 m。

2.3 淺層地震折射波法

淺層地震勘察P波折射法是通過在地面人工激發(fā)地震波，此波遇到不同地層的分界面時(shí)，產(chǎn)生一定能量的折射波并沿該界面?zhèn)鞑ズ蠓祷氐孛妫?jīng)埋置在地面的檢波器接收后輸入地震儀，通過地震儀進(jìn)行信號(hào)放大和采樣后將波形數(shù)據(jù)記錄于磁盤。通過計(jì)算機(jī)和人工對(duì)接收到的地震波的時(shí)間、相位和振幅等信息進(jìn)行分析和解釋，計(jì)算出地層的界面速度和埋深，并根據(jù)縱波速度判斷地質(zhì)異常。

此法對(duì)斷層及其破碎帶比較敏感，判斷較準(zhǔn)確。淺層地震折射波法也是目前探測(cè)隱伏巖溶現(xiàn)象的一種很有效方法。

根據(jù)勘察工作目的以及場(chǎng)地地形和地質(zhì)情況，工作中采用折射法相遇追逐觀測(cè)系統(tǒng)，使用24道淺層地震勘探儀接收和記錄地震波。外業(yè)采集數(shù)據(jù)的工作參數(shù)為：

采樣間隔：0.25 ms，采樣點(diǎn)數(shù)：2 048點(diǎn)，記錄長(zhǎng)度：512 ms，接受道數(shù)：24道，檢波點(diǎn)距：5.0 m，排列長(zhǎng)度：115.0 m，追逐距離：30～50 m ，激發(fā)方式：18磅大錘錘擊激發(fā)，儀器設(shè)備：R－24道淺層地震儀。

采用淺層地震方法實(shí)測(cè)縱剖面3條，總長(zhǎng)360 m，測(cè)點(diǎn)數(shù)72個(gè)。

2.4 鉆孔驗(yàn)證

鉆孔驗(yàn)證物探成果，具有直觀明了的效果。同時(shí)結(jié)合采樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，獲取判斷場(chǎng)地物理力學(xué)指標(biāo)及粉砂及粘礫含量指標(biāo)。

場(chǎng)地區(qū)依據(jù)物探結(jié)果布置了4個(gè)驗(yàn)證孔，為了更加準(zhǔn)確確定場(chǎng)地巖溶塌陷易發(fā)程度，增加場(chǎng)地安全保險(xiǎn)系數(shù)，在場(chǎng)地邊緣增補(bǔ)了一個(gè)鉆孔，結(jié)合該場(chǎng)地邊緣已有的1個(gè)勘查孔確定該場(chǎng)地巖溶塌陷的易發(fā)性。

3 勘查結(jié)果分析

3.1 高密度電法

場(chǎng)地橫剖面間距按25 m布置，縱剖面間距50 m，探測(cè)結(jié)果顯示1條橫剖“U”型低阻異常，5條橫剖有低阻異常。WG1剖面1條溶溝，1個(gè)溶槽。

物探測(cè)線1在距測(cè)線起點(diǎn)133～143 m處見“U”型低阻異常，距測(cè)線163～172 m處見一閉合高阻異常（圖1）。

圖1 120／18電測(cè)深成

3.2 對(duì)稱四級(jí)電測(cè)深

測(cè)點(diǎn)01～22：沿線覆蓋層厚度變化較大，距測(cè)線起點(diǎn)135 m后見低阻異常，結(jié)合鉆探資料，推測(cè)為溶蝕溝槽或巖溶發(fā)育區(qū)（圖2）。

3.3 淺層地震折射波法

1號(hào)線：見一處波速異常，沿線覆蓋層厚度變化較大，距測(cè)線起點(diǎn)18～25 m推測(cè)為溶溝（圖3）。

2號(hào)線：見一處波速異常，沿線覆蓋層厚度變化較大，距測(cè)線起點(diǎn)0～10 m推測(cè)為溶溝。

3號(hào)線：未見明顯物探異常。

3.4 鉆孔驗(yàn)證情況

通過4個(gè)鉆孔驗(yàn)證，4個(gè)鉆孔在低阻異常點(diǎn)都揭露了溶洞、溶溝及溶槽，其中鉆孔ZK1在孔深31.9～32.4 m、35.3～35.7 m揭露了2個(gè)溶洞，但溶洞直徑不大。說明物探資料準(zhǔn)確可靠。

從物探結(jié)果分析，整體覆蓋層比較穩(wěn)定，總厚度達(dá)25～30 m。所測(cè)得的低阻異常較多，推測(cè)在探測(cè)區(qū)溶蝕溝槽發(fā)育。場(chǎng)地范圍內(nèi)主要發(fā)育一條北西－南東向溶蝕溝槽，一般呈現(xiàn)為連續(xù)低阻，深度在25～35 m左右，局部深達(dá)40 m。另外前人勘查資料中位于集中安置場(chǎng)地東北角（距安置場(chǎng)地紅線僅50 m）的ZK19孔0～24.7 m為第四系覆蓋層，24.7～92.3 m為茅口灰?guī)r（P1 m）。在厚度僅67.6 m的茅口灰?guī)r中揭露了17個(gè)溶洞，可見溶洞相當(dāng)發(fā)育，但溶洞埋深32.6 m以下，埋深較大，對(duì)一般的安置房建筑不會(huì)造成太大影響。

圖2 四級(jí)電測(cè)深ρs等值線圖及解釋圖

圖3 淺層地震成果圖及解釋圖

4 結(jié)論及建議

（1）根據(jù)勘查結(jié)果，搬遷避讓集中安置場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有滑坡、泥石流、地面塌陷、地面開裂變形等影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的不良工程地質(zhì)作用，物探測(cè)線及鉆孔控制范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)跡象，雖根據(jù)前人資料及本次勘查發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地內(nèi)溶洞、溶溝、溶蝕裂隙發(fā)育，但溶洞埋深較大，洞徑較小，溶溝、溶槽中發(fā)育的軟土僅局部分布，且上部有較厚一層粉質(zhì)粘土作為保護(hù)層，孔深30 m以內(nèi)沒有嚴(yán)重的巖溶發(fā)育現(xiàn)象，是相對(duì)較穩(wěn)定區(qū)域，基本適宜建5層以下安置房。

（2）根據(jù)《湘西南某鎮(zhèn)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治勘查報(bào)告》中ZK19孔資料，搬遷避讓集中安置場(chǎng)地32.6 m以下巖溶發(fā)育，因本次勘查深度有限，未對(duì)深部巖溶進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，建議在進(jìn)行集中安置房建筑設(shè)計(jì)前，先對(duì)集中安置場(chǎng)地做詳勘，查明深部巖溶發(fā)育規(guī)律，再進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。

實(shí)踐證明：巖溶塌陷高易發(fā)區(qū)可以通過合適的勘查手段尋找到安全島，對(duì)于土地資源日益緊張的今天，在農(nóng)民不愿意離開世世代代賴以生存的土地情況下，選擇在巖溶發(fā)育高易發(fā)區(qū)尋找安全地帶建設(shè)避讓安居房不失是一個(gè)權(quán)衡矛盾的最佳選擇。

［1]張進(jìn)國(guó)，夏訓(xùn)銀，王洪生，等.巖溶塌陷區(qū)綜合物探方法的應(yīng)用效果［J].勘察科學(xué)技術(shù)，2011，（1）：56－58.

［2]鄧凱，沈云發(fā)，鄧玉池.綜合物探方法在高速公路巖溶塌陷探測(cè)中應(yīng)用分析［J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2012，9（1）：54－57.

［3]陳燦華，陳邵求.電測(cè)深法在巖溶塌陷中的應(yīng)用［J].中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，31（1）：9－12.