铁路岩溶工程地质勘察技术：垂直分带性分析成果

2．4．2　垂直分带性

岩溶作用的垂直分带现象取决于岩溶水循环的分带，而岩溶发育的程度取决于水的交替强度和水的溶蚀性这两个因素。在垂直循环带和季节循环带中，水的交替强度无疑是最高的，在水平循环带，水交替的强度随着深度的增加而有规律地降低，而在深循环带中，通常水的交替数值是极小的。由此可以得出一个规律：地下水的交替强度随着深度的加大而减小。但在垂直循环带中水经常是不饱和的，这一情况对岩溶发育有一定影响。至于水的溶蚀性也是随着深度的加大、渗透途径的加长而逐渐减少。在垂直循环带中溶蚀性的水与可溶岩相互作用，并在流向季节循环带的途中开始降低本身的溶蚀能力。由此可见，根据岩溶水交替强度和侵蚀性随着深度增加而减弱的上述特性，使得岩溶作用的强度也具有随着深度的增加而逐次降低的垂直分带现象。

在垂直循环带中岩溶水自上而下的垂直流动，主要发育有漏斗、落水洞、竖井等垂直岩溶形态；在季节循环带中，地下水既有垂直运动，也有水平运动，因此，岩溶既有垂直岩溶形态，也有水平岩溶形态；在水平循环带中地下水基本上是水平运动，因此，溶洞、暗河等水平岩溶形态较发育，但在接近排水谷底的部分，水具有减压性质，常有放射性的岩溶形态；在深循环带中，地下水流动缓慢，岩溶形态的形成过程也非常缓慢，长期作用的过程中，形成规模不大的小溶洞和溶孔。由此可见，地下岩溶的形态也具有垂直分带的特征。

岩溶是水营力长期不断侵蚀、溶蚀作用下的产物，与水动力活动密切相关。岩溶水一般向地区最低水面排泄，该最低水面一般为河流的水面，因此，河流的水面即是岩溶水的排泄基面。岩溶水为适应其排泄基面，总是力争以最短的距离向河谷排泄，因而岩溶水的运动方向以垂直河谷走向为主（地下水分水岭两侧的岩溶水向河谷排泄）。河谷横断面上，河流水面（排泄基面）至岩溶地下水分水岭水面标高之间的连线，形成岩溶水向排泄基面排泄的流动水面，其地表与流动水面之间的埋深厚度即是受排泄基面控制的岩溶水的竖向活动深度，即通常谓之的岩溶发育深度。该范围可分成两个带：

垂直循环带：位于地表以下至丰水期潜水面以上，岩溶水以垂直运动为主；发育的岩溶多以垂直形态为主。

水平循环带：为垂直循环下部的地下水位流动及其水位季节变化范围。岩溶以水平形态为主。(www.xing528.com)

宜万铁路工程区该带的厚度、特征等受多种因素控制，各处差异较大，主要体现在：

（1）同一地区、同一排泄基面的横断面上的厚度变化。上述两个分带自排泄基面至分水岭之间的地下水面逐渐抬升，愈接近分水岭抬升愈快，坡度愈陡，因此，在横断面方向上该带的厚度（岩溶发育深度）可因地而异。

（2）上述岩溶发育分带及其涉及深度受碳酸盐岩岩溶层组类型制约。在相同的地质环境、相同的水动力条件下，容易被溶蚀的岩体岩溶发育分带涉及深度较大。纯碳酸盐岩层组＞不纯碳酸盐层组＞非碳酸盐岩层组；灰岩＞白云岩＞泥灰岩等。

（3）碳酸盐岩的间互型层组类型，其上述岩溶发育分带深度变化复杂。由于间互型层组中存在非碳酸盐岩（阻水层），岩溶水活动受到干扰、限制，水动力条件因变化着的地质水文环境而异，从而使所在区域岩溶发育分带深度发生变化。如大支坪隧道地区：分水岭东西两侧为支井河、野三河（河流走向与褶皱轴向平行，为纵向型河流），隧道进口至水谷坝槽谷段，由于嘉陵江组（T₁j）地层中间夹的相对阻水层（泥灰岩等）、吴家坪组（P₂w）阻水层等的阻水作用，阻隔了间互层间岩溶地层岩溶的水力联系，并使间互层间的岩溶水无法向两侧的支井河、野三河排泄，被逼沿纵向（地层走向）运移，向更远的横向河（野三河横切河溪）排泄，加大了岩溶发育深度。间互而相对独立的岩溶水系统，其岩溶发育程度及发育深度亦存在差异，如水谷坝槽谷嘉陵江组（如DK132＋900）区段地下水位接近隧道标高；而向家坪洼地区夹于P₂w（吴家坪组）与S（志留系）阻水层之间的栖霞组—茅口组（P₁q—P₁m）岩溶层组地段的地下水位（岩溶发育深度）高出隧道标高180m；同一隧道两段的岩溶发育深度相差大于100m。

（4）不同的构造部位由于构造切割、破碎程度不同，储水条件及水力活动条件等的不同，岩溶发育深度差异明显。如齐岳山背斜核部及西侧的德胜场槽谷，由于它们之间存在一层较厚的泥灰岩阻水层，形成两个相对独立的岩溶水文地质单元：齐岳山背斜单元、德胜场槽谷单元。齐岳山背斜褶皱为紧密褶皱，岩层陡立，核部裂隙发育，透水性强，岩溶水沿纵向、横向活动都强烈，循纵、横方向排泄较畅通，岩溶化速度较快，加大了岩溶发育深度，岩溶发育标高至1 124～1 182m（地面标高约1 680m），岩溶发育深度达500m。德胜场暗河系统水文地质单元位于背斜西翼，非断层带地段的灰岩倾角约45°，裂隙发育一般，岩溶水为纵向排泄，相对排泄基面为德胜场暗河的响水洞出口，标高900m，受该排泄基面控制，岩溶发育标高至1 290m（地表标高1 343m），非断层地段的灰岩岩溶发育深度仅53m；齐岳山背斜核部和临近翼部岩溶发育深度相差大于400m。