岩溶地基与基础-地基工程地质恶化的原因

岩溶或称“喀斯特”，它是石灰岩、泥灰岩、白云岩、大理岩、石膏、岩盐层等可溶性岩石受水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙、暗河、石芽、漏斗、钟乳石等奇特的地面及地下形态的总称，如图10-2所示。

图10-2　岩溶岩层剖面示意图

1—石芽、石林；2—漏斗；3—落水洞；4—溶蚀裂隙；5—塌陷洼地；6—溶沟、溶槽；7—暗河；8—溶洞；9—钟乳石

岩溶地区由于有溶洞、暗河及土洞等，可能造成地面变形和地基陷落，发生水的渗漏和涌水现象，使场地工程地质条件大为恶化。实践表明：土洞对建筑物的影响远大于溶洞，其主要原因是土洞埋藏浅，分布密，发育快，顶板强度低，因而危害也大。有时在建筑施工阶段还未出现土洞，却由于建筑后改变地表水和地下水的条件而产生新的土洞和地表塌陷。

在岩溶地区，红粘土层常覆盖在基岩表面，其中可能有土洞发育。实际上，红粘士与岩溶、土洞三者之间有不可分割的联系。红粘土由于其物理力学性质的特点以及厚度多变而具有特殊的工程性质。

我国岩溶地区分布很广，其中以黔、桂、川、滇等省最为发育，其余如湘、粤、浙、苏、鲁、晋等省均有规模不同的岩溶。

1.岩溶发育的条件

岩溶的发育与可溶性岩层、地下水活动、气候条件、地质构造及地形等因素有关，前两项是形成岩溶的必要条件。若可溶性岩层具有裂隙，能透水，且位于地下水的侵蚀基准面以上，而地下水又具有化学溶蚀能力时，就可以出现岩溶现象。岩溶的形成必须有地下水的活动，因为，当富含CO2的大气降水和地表水渗入地下后，不断更新水质，就能保持着地下水对可溶性岩层的化学溶解能力，从而加速岩溶的发展。在大气降水丰富及潮湿气候的地区，地下水经常得到地表水的补给，由于来源充沛，因而岩溶发展也快。从地质构造来看，具有裂隙的背斜顶部和向斜轴部、断层破碎带、岩层接触面和构造断裂带等处，地下水流动快，因而也是岩溶发育的有利条件。地形的起伏直接影响着地下水的流速和流向，凡地势高差大的地区，地表水和地下水流速大，水对可溶性岩层的溶解和冲蚀作用就进行得强烈，从而加速岩溶的发育。

在各种可溶性岩层中，由于岩石的性质和形成条件不同，故岩溶的发育速度也不同。在一般情况下，石灰岩、泥灰岩、白云岩及大理岩中发育较慢。在岩盐、石膏及石膏质岩层中发育很快，经常存在有漏斗、洞穴并发生塌陷现象。岩溶的发育和分布规律主要受岩性、裂隙、断层以及可溶性不同的岩层接触面的控制。其分布常具有带状和成层性。当不同岩性的倾斜岩层相互成层时，岩溶在平面上呈带状分布。相应于地壳升降的次数，就会形成几级水平溶洞。两层水平溶洞之间一般都有垂直管状或脉状溶洞连通。(www.xing528.com)

2.岩溶地基稳定性评价和处理措施

在岩溶地区首先要了解岩溶的发育规律、分布情况和稳定程度，查明溶洞、暗河、坑穴的界限以及场地内有无出现涌水气淹没的可能性，以便作为评价和选择建筑场地、布置方案时参考。下列地段属于工程地质条件不良或不稳定的地段：①地面石芽、溶沟、溶槽发育、基岩起伏剧烈，其间有软土分布；②有规模较大的浅层溶洞、暗河、漏斗、落水洞；③溶洞水流通路堵塞造成涌水时，有可能使场地暂时被淹没。在一般情况下，应避免在上述地区从事建筑，如果一定要利用这些地段作为建筑场地时，应采取必要的防护和处理措施。

在岩溶地区，如果基础底面以下的土层厚度大于地基沉降计算深度，且不具备形成土洞的条件时，或基础位于微风化的硬质岩表面，对于宽度小于lm的竖向溶蚀裂隙和落水洞近旁地段，可以不考虑岩溶对地基稳定性的影响。当溶洞顶板与基础底面之间的土层厚度小于地基沉降计算深度时，应根据洞体大小、顶板形状、厚度、岩体结构及强度、洞内充填情况以及岩溶地下水活动等因素进行洞体稳定性分析。如地基的地质条件符合下列情况之一时，对三层及三层以下的民用建筑或具有5t及5t 以下吊车的单层厂房，可以不考虑溶洞对地基稳定性的影响：①溶洞被密实的沉积物填满，其承载力超过150kPa 且无被冲蚀的可能性；②洞体较小、基础尺寸大于溶洞的平面尺寸，并有足够的支承长度；③微风化的硬质岩石中，洞体顶板厚度接近或大于洞跨。

如果在不稳定的岩溶地区进行建筑，应结合岩溶的发育情况、工程要求、施工条件、经济与安全的原则，考虑采取如下处理措施。

（1）对个体溶洞与溶蚀裂隙，可采用调整柱距、用钢筋混凝土梁板或桁架跨越的办法。当采用梁板和桁架跨越时，应查明支承端岩体的结构强度及其稳定性。

（2）对浅层洞体，若顶板不稳定，可进行清、爆、挖、填处理，即清除覆土，爆开顶板，挖去软土，用块石、碎石、粘土或毛石混凝土等分层填实。若溶洞的顶板已被破坏，又有沉积物充填，当沉积物为软土时，除了采用前述挖、填处理外，还可根据溶洞和软土的具体条件采用石砌柱、灌注桩、换土或沉井等办法处理。

（3）溶洞大，顶板具有一定厚度，但稳定条件较差，如能进入洞内，为了增加顶板岩体的稳定性，可用石砌柱、拱或用钢筋混凝土柱支撑。采用此方法，应着重查明洞底的稳定性。

（4）地基岩体内的裂隙，可采用灌注水泥浆、沥青或粘土浆等方法处理。

（5）地下水宜疏不宜堵，在建筑物地基内宜用管道疏导。对建筑物附近排泄地表水的漏斗、落水洞以及建筑范围内的岩溶泉（包括季节性泉）应注意清理和疏导，防止水流通路堵塞，避免场地或地基被水淹没。