目前對巖溶發育深度這一問題的認識,由于探測技術手段的局限性而處于感性認識階段。對于“深巖溶”,目前尚未有確切的界定。宜萬鐵路出現的“深巖溶”,暫作如下分類:區域深巖溶、 局部深巖溶、層間深巖溶、構造深巖溶、獨立單管式深埋巖溶(深埋管道流)、深埋古巖溶。
一、區域深巖溶
發育于區域地下水位以下的巖溶,即淺層巖溶帶(垂直滲流帶+水平循環帶)以下的深部循環帶發育的巖溶(屬傳統定義的深巖溶),稱之為區域深巖溶。
在當地排泄基面以下的深巖溶,其巖溶水不受當地排泄基面制約,一般為靜態水,巖溶亦不發育;只有當它向更遠的排泄基面排泄運移時,由于存在水的循環活動而巖溶相應發育。由于該帶深部巖溶水的活動微弱(往深部更趨微弱),所以相應巖溶發育的深巖溶亦微弱。
二、局部深巖溶
考慮到鐵路隧道設計、施工的需要,將局部特殊水文地質條件環境下發育的特別深厚的巖溶發育帶(垂直滲流+水平循環帶)、厚度大于200m的深巖溶,稱之為局部深巖溶。
三、層間深巖溶
在背斜山地臺原補給→兩翼分流→遇阻水層阻隔匯聚或層間富水層“吸納”匯聚→縱向徑流→不受當地排泄基面制約向更遠的排泄基面排泄的條件下,于聚水層間發育的較深的巖溶,稱為層間深巖溶。如大支坪隧道工程區進口端有三個相對獨立的水文地質單元:水洞坪封閉洼地單元、水谷壩槽谷單元、向家坪洼地單元,發育不同類型的層間深巖溶 (圖2-16) 。
圖2-16大支坪地區水文地質平面縮圖
1.地表河流;2.推測暗河及流向;3.分水嶺;4.巖溶洼地
圖2-17水洞坪封閉洼地單元巖溶發育剖面示意圖
(1)水洞坪封閉洼地單元。為支井河岸坡近旁的大型巖溶封閉洼地(匯水面積6km2),降雨匯水集中注入,快速順巖層走向排泄,水營力劇烈,隨著支井河的不斷下切,垂向巖溶化快速發育,致巖溶發育深度較大,巖溶發育深度達200m(圖2-17)。
(2)水谷壩槽谷單元。水谷壩槽谷為順陡傾巖層發育的縱向谷,縱向谷匯水面積較大,匯聚滲漏,地表槽谷溪溝成干谷,滲漏水于谷底巖層層間匯聚,縱向徑流,向更遠的排泄基面排泄,遠處排泄基面不斷下切,水流相應適應性下切,促成局部層間深巖溶的發育,隧道處巖溶發育深度達260m(圖2-18)。
(3)向家坪洼地單元。棲霞組(P1q)、茅口組(P1m)灰巖夾于志留系(S)碎屑巖與吳家坪組(P2w)頁巖等阻水層之間,志留系碎屑巖組成山地分水嶺,棲霞、茅口組灰巖位于分水嶺坡腳,組成低地,構成縱向串珠狀封閉洼地負地形。志留系山地降雨形成的徑流、地下水皆匯聚于該灰巖層,連同自身地表的入滲水,受吳家坪組阻水層阻隔而匯聚,循縱向徑流,向更遠的排泄基面排泄,由于地殼不斷上升,水流不斷下切,巖溶發育有利于向深部擴展,隧道處巖溶發育深度達300m(圖2-19)。
圖2-18水谷壩槽谷單元巖溶發育剖面示意圖
圖2-19向家坪洼地單元巖溶發育剖面示意圖
相應隧道標高處發育的巖溶區段為:DK130+500~DK132+100(水洞坪單元區)、DK132+100~DK133+700(水谷壩單元區)、DK133+700~DK134+400(向家坪單元區);巖溶發育形態如圖2-20所示;溶腔充填物主要為軟黏土夾砂、砂夾卵石(圖2-21)。
圖2-20大支坪隧道溶腔平面形態圖
圖2-21大支坪隧道溶腔充填物
DK132+990溶腔,在I線發育范圍為DK132+940~DK133+035,長95m;在II線發育范圍為IIDK132+912~IIDK133+020,長約108m。迂回導坑揭示裂隙溶腔,分別為PDK132+940、PDK133+000左邊墻。
四、構造深巖溶
構造深巖溶,為受構造控制而發育的深巖溶。在地質構造強烈地帶,如斷裂帶、緊密背斜褶皺核部等部位,由于巖體受構造強烈擠壓,被破裂結構面強烈切割而遭破壞,有利于巖溶水的循環活動,提供了巖溶水的活動空間,其水營力強度、溶蝕作用強度都較一般地區大,為巖溶發育向深部擴展創造了有利條件。構造深巖溶的特點:一般不局限于特定的地層層位,只要存在構造破碎帶都有可能發育較深的巖溶。同等條件下,構造帶發育的強度、深度比其他一般地區大。巖溶、深巖溶的發育方向受構造帶的走向控制,沿構造帶走向延展。
斷裂帶深巖溶,因斷裂帶巖體破碎,往往成為巖溶地下水局部集中、強烈交替循環、導水滲流等的場所,相應伴隨發育深巖溶。如別巖槽隧道工程區茨竹埡斷層,為一區域性正斷層,斷于巴東組(T2b)碎屑巖與嘉陵江組(T1j)灰巖之間。據JZ-別3深鉆孔揭露:孔深80.88~89.63m、95.55~98.77m、270.87~274.22m發育充填型溶洞。孔深309m以下還可見溶孔。地下水位埋深235.5m。
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