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摘要：拟建某高速公路在盆地附近穿越碳酸盐岩分布区，区内水文地质条件复杂，勘察过程中多处发现较大规模岩溶。基于对研究区水文地质条件的详细调查，并结合勘察资料，对盆地段岩溶发育特征及分布规律以及岩溶发育影响因素进行了详细分析，从而为高速公路治理方案的拟定提供了可靠的地质依据。
关键词：高速公路；盆地；岩溶发育特征；影响因素
中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号：
KARST DEVELOPMENT AND CHARACTERISTICS AT THE YANGLIN BASIN SECTION OF THE HANGXINJING EXPRESSWAY
Author1，PENG Ding-mao
Department , cityzip, China；2. Zhejiang Provincial Institute of Communications Planning, Design & Research, Hangzhou 310006, China)
Abstract：The section of one expressway crosses the area with carbonate rocks and hydrogeology in the area is complicated. This paper summarized the karst characteristics and distribution based on the local hydrogeological information as well as the geological investigation data, and then discussed the factors which affect or control the development of karst in the study area. The findings of this paper can be served as references for geological investigation and karst treatment in the areas with similar conditions along the Expressway.
Key words：Expressway；Basin; Karst characteristics; Influence factor
1工程概况
正在建设中的某高速公路位于浙江省西部开化境内，公路设计速度为100km/h，路基宽度26m，汽车荷载等级公路-Ⅰ级。在某盆地范围内岩溶发育，对公路建设影响较大。
2地质背景
2.1地形地貌
盆地南侧最高峰南华山海拔1162m，北侧游溪口背斜形成了天然分水岭，中部地形较为宽阔，近河床处为河漫滩，两岸分布河流冲积平原，宽数米到数千米不等。平原以西北向为主，成条带状展布。
2.2 基岩岩性
盆地内公路穿越碳酸盐岩地层主要为寒武系上统华严寺组和西阳山组，中统杨柳岗组，下统荷塘组、大陈岭组灰岩。寒武系上统西阳山组为深灰-灰黑色薄层状泥灰岩、灰岩，华严寺组为深灰色-厚层状条带状灰岩，条带状灰岩由灰岩与泥质灰岩间互组成。寒武系中统杨柳岗组为灰黑色、黑色中-薄层状含炭质泥灰岩、炭质页岩、白云质泥质灰岩。寒武系下统大陈岭组为深灰色厚层-块状泥质白云质灰岩、泥质白云岩，夹条带状泥灰岩，荷塘组为深灰色厚层-块状灰岩、薄层状含炭质泥质灰岩，上部为灰黑色-黑色薄层状含炭质硅质页岩，水平微层理发育。
2.3 地质构造
盆地位于下坞-油溪口背斜（走向北东60°，倾向东南，长14km）东南翼，发育次级褶皱，盆地中部冲积平原两侧呈向斜构造。区域发育顺沟的大断裂以及垂直沟方向的多组次级断裂，其中以平行褶皱分布的北东向断裂为主，规模较大。
图1 高速段地质构造纲要图
Fig 1 Schematic map of geological structure at the
basin section of the Hangxinjing Expressway
3水文地质条件
3.1 地下水类型及含水岩组
区域内地下水类型及富水性严格受地层岩性、地貌、构造控制。分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩裂隙岩溶水。
(1) 松散岩类孔隙水
含水岩组由全新统冲洪积砂砾石组成，上部为黄色粉质粘土、粉细砂，下部为稍密～中密状卵砾石、漂石，成狭长条带状分布于龙山溪两岸河漫滩。灰岩区溶蚀沟槽发育，局部深度可达30m左右。最大民井涌水量可达1000～5000t/d，富水性较好，与地表水联系密切。水质为HCO3-Ca、HCO3-Ca•Na型，矿化度0.01～0.48g/L。
(2) 基岩裂隙水
含水岩组主要为奥陶系-震旦系的钙质页岩、钙质泥岩、硅质页岩、砂岩、砂砾岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩等，常组成褶皱构造的核部或两翼地层，分布于盆地两侧中低山及丘陵。地下水主要赋存于构造裂隙中，富水程度取决于裂隙发育程度。水质为HCO3-Ca、HCO3-Ca•Na型，矿化度0.008～0.38g/l，煤系地层水质为HCO3-Ca•Mg、SO4-Ca•Na•Mg型，矿化度为0.26～0.7g/L。
(3) 碳酸盐岩裂隙岩溶水
含水岩组为寒武系灰岩，主要呈条带状展布于盆地中部。地下水赋存于岩溶裂隙中，含水岩组富水性不均一，主要受岩性、构造及地形地貌控制。富水性中等，水质为HCO3-Ca、HCO3-Ca•Mg型，矿化度0.03～0.27g/L。
3.2 地下水补、径、排条件
盆地主要河流为龙山溪，自西向东贯穿盆地中部，为区域内排泄基准面。盆地内地下水以碳酸盐岩裂隙水为主，主要补给受降雨、地表水及松散岩类孔隙水补给，补给区域主要以北侧游溪口背斜以南和南侧南华山以北为主。地下水径流受基岩裂隙及岩溶发育情况制约，地下水总体上由四周山区向盆地中部径流，排泄至龙山溪。
4岩溶发育特征及分布规律
盆地段现有初勘钻孔22个，详勘钻孔29个，大桥钻孔7个，共计58 个钻孔。根据钻孔统计资料，其中 23个钻孔揭露有溶洞，遇洞率39.7%，大多数溶洞有充填。溶洞规模不大，以1~5m溶洞为主，最大溶洞累计高度分别为11.65m（ZKC361）和15.2m（ZKS524A）。由钻孔剖面图（图2）可知，溶洞空间发育形态不规则，多呈串珠状。
图2 盆地ZKC361、ZKC362钻孔剖面图
Fig 2 Geological cross section along ZKC361 and ZKC362 at Yanglin Basi
将段中16个钻孔揭露的岩溶所处层位进行统计分析，见图3。得出岩溶发育层位主要集中在10-25m，可细分为三个主要层位，分别为10m、15m和22m。根據野外调查及勘察资料，其中叶南坞以南地区为岩溶相对更发育，钻孔揭露溶洞埋深达37.5m。岩溶最发育路段为K248~K250+600。
图3 段岩溶发育主要层位示意图
Fig 3 Vertical distribution of Karst caves at Yanglin basin
5. 岩溶发育影响因素分析
5.1 地下水类型及含水岩组
地层岩性对岩溶发育影响可溶性岩层是发生溶蚀作用的基础和前提条件。寒武系各组地层在盆地中部、北部区域广泛分布。经统计，第四系下覆基岩中以寒武系华严寺组灰岩为主，为深灰色中－厚层条带状灰岩与泥质灰岩互层，其中灰岩连续厚度较大，为中等-较强透水层，与其余岩组相比更利于岩溶发育，盆地所穿越地区中岩溶最发育路段基岩岩性多为华严寺组灰岩。但华严寺组灰岩与泥质灰岩互层，属不纯碳酸盐岩，因此在一定程度了制约了岩溶发育规模，难以形成具有较好连通性的大规模溶洞。
5.2地质构造对岩溶发育影响
地质构造包括断裂和褶皱，对地下水循环运动的途径和方向起着重要的控制作用，因而对岩溶发育产生影响[1]。盆地内主要受NE向褶皱与平行褶皱分布的北东向大断裂，以及北西向的断裂影响。构造作用产生的岩体裂隙为岩溶发育提供了空间条件，为地下水径流提供条件，也增大了岩石与水的接触面积，进一步加强了地下水对碳酸盐岩的溶蚀作用，利于岩溶发育。段受不同构造作用影响，基岩面起伏不平，高速公路不同路段岩溶发育程度不同，溶洞发育层位相差较大。叶南坞一带山体野外调查中发育断层三角面，为两条断层交汇处，岩体破碎，岩溶最为发育且岩溶发育层位最深。
5.3地下水对岩溶发育影响
地下水对岩溶发育的影响体现为地下水对碳酸盐岩的侵蚀能力。只有当CO2溶入水中形成碳酸，或水中含有其他酸类时，水才对碳酸盐岩具有明显的侵蚀能力。具有一定侵蚀能力的水在碳酸盐岩中停滞而不交替，终将因碳酸盐溶与水中成为饱和溶液而丧失其侵蚀性，因此，水的流动是保证岩溶发育的充要条件[2]。地下水动力条件的改变,是产生岩溶塌陷的主导因素[3] [4]。
龙山溪由西向东贯穿盆地，为区域内排泄基准面。盆地冲积平原属于地下水排泄带，其地势较低，有利于来自各径流通道的岩溶水向此带汇集，地下水量较大，径流较快，对碳酸盐岩的侵蚀作用较强，利于岩溶发育。
6.结束语
综上所述，盆地岩溶较发育，但岩溶发育规模不大，岩溶发育层位主要集中在 10~ 25m，岩溶发育不均一性强，溶洞空间形态以小规模单体溶洞及串珠状溶洞为主。从岩溶影响因素来看，盆地区域内灰岩厚度较大、构造作用强烈、地下水径流较快，为岩溶的发育提供了有力条件。其中岩性中灰岩与泥质灰岩夹层，不纯的灰岩制约了岩溶发育规模，复杂强烈的地质构造作用使岩溶发育不均一性强，岩溶发育层位变化大。
参考文献：
[1] 邹成杰 张汝清 光耀华等. 水利水电岩溶工程地质[M]. 第八版.成都:水利水电出版社， 1994：17-18.
[2] 王大纯 张人权 史毅虹等. 水文地质学基础[M].北京: 地质出版社, 2006：126-127.
[3] 张丽芬 曾夏生 姚运生等. 我国岩溶塌陷研究综述[J].中国地质灾害与防治学报,2007,18(3):127-130.
[4] 杨立中 王建秀. 国内外岩溶塌陷研究的发展及我国的研究現状[J].中国地质灾害与防治学报,1997,(SO):6-10
关键词：高速公路；盆地；岩溶发育特征；影响因素
中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号：
KARST DEVELOPMENT AND CHARACTERISTICS AT THE YANGLIN BASIN SECTION OF THE HANGXINJING EXPRESSWAY
Author1，PENG Ding-mao
Department , cityzip, China；2. Zhejiang Provincial Institute of Communications Planning, Design & Research, Hangzhou 310006, China)
Abstract：The section of one expressway crosses the area with carbonate rocks and hydrogeology in the area is complicated. This paper summarized the karst characteristics and distribution based on the local hydrogeological information as well as the geological investigation data, and then discussed the factors which affect or control the development of karst in the study area. The findings of this paper can be served as references for geological investigation and karst treatment in the areas with similar conditions along the Expressway.
Key words：Expressway；Basin; Karst characteristics; Influence factor
1工程概况
正在建设中的某高速公路位于浙江省西部开化境内，公路设计速度为100km/h，路基宽度26m，汽车荷载等级公路-Ⅰ级。在某盆地范围内岩溶发育，对公路建设影响较大。
2地质背景
2.1地形地貌
盆地南侧最高峰南华山海拔1162m，北侧游溪口背斜形成了天然分水岭，中部地形较为宽阔，近河床处为河漫滩，两岸分布河流冲积平原，宽数米到数千米不等。平原以西北向为主，成条带状展布。
2.2 基岩岩性
盆地内公路穿越碳酸盐岩地层主要为寒武系上统华严寺组和西阳山组，中统杨柳岗组，下统荷塘组、大陈岭组灰岩。寒武系上统西阳山组为深灰-灰黑色薄层状泥灰岩、灰岩，华严寺组为深灰色-厚层状条带状灰岩，条带状灰岩由灰岩与泥质灰岩间互组成。寒武系中统杨柳岗组为灰黑色、黑色中-薄层状含炭质泥灰岩、炭质页岩、白云质泥质灰岩。寒武系下统大陈岭组为深灰色厚层-块状泥质白云质灰岩、泥质白云岩，夹条带状泥灰岩，荷塘组为深灰色厚层-块状灰岩、薄层状含炭质泥质灰岩，上部为灰黑色-黑色薄层状含炭质硅质页岩，水平微层理发育。
2.3 地质构造
盆地位于下坞-油溪口背斜（走向北东60°，倾向东南，长14km）东南翼，发育次级褶皱，盆地中部冲积平原两侧呈向斜构造。区域发育顺沟的大断裂以及垂直沟方向的多组次级断裂，其中以平行褶皱分布的北东向断裂为主，规模较大。
图1 高速段地质构造纲要图
Fig 1 Schematic map of geological structure at the
basin section of the Hangxinjing Expressway
3水文地质条件
3.1 地下水类型及含水岩组
区域内地下水类型及富水性严格受地层岩性、地貌、构造控制。分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩裂隙岩溶水。
(1) 松散岩类孔隙水
含水岩组由全新统冲洪积砂砾石组成，上部为黄色粉质粘土、粉细砂，下部为稍密～中密状卵砾石、漂石，成狭长条带状分布于龙山溪两岸河漫滩。灰岩区溶蚀沟槽发育，局部深度可达30m左右。最大民井涌水量可达1000～5000t/d，富水性较好，与地表水联系密切。水质为HCO3-Ca、HCO3-Ca•Na型，矿化度0.01～0.48g/L。
(2) 基岩裂隙水
含水岩组主要为奥陶系-震旦系的钙质页岩、钙质泥岩、硅质页岩、砂岩、砂砾岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩等，常组成褶皱构造的核部或两翼地层，分布于盆地两侧中低山及丘陵。地下水主要赋存于构造裂隙中，富水程度取决于裂隙发育程度。水质为HCO3-Ca、HCO3-Ca•Na型，矿化度0.008～0.38g/l，煤系地层水质为HCO3-Ca•Mg、SO4-Ca•Na•Mg型，矿化度为0.26～0.7g/L。
(3) 碳酸盐岩裂隙岩溶水
含水岩组为寒武系灰岩，主要呈条带状展布于盆地中部。地下水赋存于岩溶裂隙中，含水岩组富水性不均一，主要受岩性、构造及地形地貌控制。富水性中等，水质为HCO3-Ca、HCO3-Ca•Mg型，矿化度0.03～0.27g/L。
3.2 地下水补、径、排条件
盆地主要河流为龙山溪，自西向东贯穿盆地中部，为区域内排泄基准面。盆地内地下水以碳酸盐岩裂隙水为主，主要补给受降雨、地表水及松散岩类孔隙水补给，补给区域主要以北侧游溪口背斜以南和南侧南华山以北为主。地下水径流受基岩裂隙及岩溶发育情况制约，地下水总体上由四周山区向盆地中部径流，排泄至龙山溪。
4岩溶发育特征及分布规律
盆地段现有初勘钻孔22个，详勘钻孔29个，大桥钻孔7个，共计58 个钻孔。根据钻孔统计资料，其中 23个钻孔揭露有溶洞，遇洞率39.7%，大多数溶洞有充填。溶洞规模不大，以1~5m溶洞为主，最大溶洞累计高度分别为11.65m（ZKC361）和15.2m（ZKS524A）。由钻孔剖面图（图2）可知，溶洞空间发育形态不规则，多呈串珠状。
图2 盆地ZKC361、ZKC362钻孔剖面图
Fig 2 Geological cross section along ZKC361 and ZKC362 at Yanglin Basi
将段中16个钻孔揭露的岩溶所处层位进行统计分析，见图3。得出岩溶发育层位主要集中在10-25m，可细分为三个主要层位，分别为10m、15m和22m。根據野外调查及勘察资料，其中叶南坞以南地区为岩溶相对更发育，钻孔揭露溶洞埋深达37.5m。岩溶最发育路段为K248~K250+600。
图3 段岩溶发育主要层位示意图
Fig 3 Vertical distribution of Karst caves at Yanglin basin
5. 岩溶发育影响因素分析
5.1 地下水类型及含水岩组
地层岩性对岩溶发育影响可溶性岩层是发生溶蚀作用的基础和前提条件。寒武系各组地层在盆地中部、北部区域广泛分布。经统计，第四系下覆基岩中以寒武系华严寺组灰岩为主，为深灰色中－厚层条带状灰岩与泥质灰岩互层，其中灰岩连续厚度较大，为中等-较强透水层，与其余岩组相比更利于岩溶发育，盆地所穿越地区中岩溶最发育路段基岩岩性多为华严寺组灰岩。但华严寺组灰岩与泥质灰岩互层，属不纯碳酸盐岩，因此在一定程度了制约了岩溶发育规模，难以形成具有较好连通性的大规模溶洞。
5.2地质构造对岩溶发育影响
地质构造包括断裂和褶皱，对地下水循环运动的途径和方向起着重要的控制作用，因而对岩溶发育产生影响[1]。盆地内主要受NE向褶皱与平行褶皱分布的北东向大断裂，以及北西向的断裂影响。构造作用产生的岩体裂隙为岩溶发育提供了空间条件，为地下水径流提供条件，也增大了岩石与水的接触面积，进一步加强了地下水对碳酸盐岩的溶蚀作用，利于岩溶发育。段受不同构造作用影响，基岩面起伏不平，高速公路不同路段岩溶发育程度不同，溶洞发育层位相差较大。叶南坞一带山体野外调查中发育断层三角面，为两条断层交汇处，岩体破碎，岩溶最为发育且岩溶发育层位最深。
5.3地下水对岩溶发育影响
地下水对岩溶发育的影响体现为地下水对碳酸盐岩的侵蚀能力。只有当CO2溶入水中形成碳酸，或水中含有其他酸类时，水才对碳酸盐岩具有明显的侵蚀能力。具有一定侵蚀能力的水在碳酸盐岩中停滞而不交替，终将因碳酸盐溶与水中成为饱和溶液而丧失其侵蚀性，因此，水的流动是保证岩溶发育的充要条件[2]。地下水动力条件的改变,是产生岩溶塌陷的主导因素[3] [4]。
龙山溪由西向东贯穿盆地，为区域内排泄基准面。盆地冲积平原属于地下水排泄带，其地势较低，有利于来自各径流通道的岩溶水向此带汇集，地下水量较大，径流较快，对碳酸盐岩的侵蚀作用较强，利于岩溶发育。
6.结束语
综上所述，盆地岩溶较发育，但岩溶发育规模不大，岩溶发育层位主要集中在 10~ 25m，岩溶发育不均一性强，溶洞空间形态以小规模单体溶洞及串珠状溶洞为主。从岩溶影响因素来看，盆地区域内灰岩厚度较大、构造作用强烈、地下水径流较快，为岩溶的发育提供了有力条件。其中岩性中灰岩与泥质灰岩夹层，不纯的灰岩制约了岩溶发育规模，复杂强烈的地质构造作用使岩溶发育不均一性强，岩溶发育层位变化大。
参考文献：
[1] 邹成杰 张汝清 光耀华等. 水利水电岩溶工程地质[M]. 第八版.成都:水利水电出版社， 1994：17-18.
[2] 王大纯 张人权 史毅虹等. 水文地质学基础[M].北京: 地质出版社, 2006：126-127.
[3] 张丽芬 曾夏生 姚运生等. 我国岩溶塌陷研究综述[J].中国地质灾害与防治学报,2007,18(3):127-130.
[4] 杨立中 王建秀. 国内外岩溶塌陷研究的发展及我国的研究現状[J].中国地质灾害与防治学报,1997,(SO):6-10