粤港澳大湾区城际线路广州东至花都天贵工程某标段岩溶发育特征及分布规律研究

喻珊林

（广东省有色地质环境中心，广东广州  510080）

摘要：岩溶问题对地铁建设风险、进度、投入均有影响，研究岩溶发育特征及分布规律研究对岩溶区地铁建设风险控制、提高进度、降低投入有积极意义。本文基于粤港澳大湾区城际线路广州东至花都天贵工程方石站（不含）至马鞍山公园站（不含）钻孔资料，深入分析了岩溶发育的发育特征、分布规律，结果表明：质纯、刚性强的灰岩岩溶发育；靠近褶皱轴部地段岩溶发育；断裂带附近岩溶发育；可溶岩与非可溶岩交界面岩溶发育；岩溶主要发育于地下水强循环带，洞高大的溶洞充填率高，洞高小的溶洞充填率低。

关键词：岩溶；发育特征；分布规律

引言

粤港澳大湾区城际线路广州东至花都天贵工程方石站（不含）至马鞍山公园站（不含）标段，沿线下穿白云区人和镇（方石村、大巷村、凤和村、横沥村）、花都区新雅街（石塘村、东莞村、新村、邝家庄村）、新华街田美村，线路长11.23km。沿线为广花冲洪积平原地貌，大部分区域分布可溶岩，岩溶发育分布不均匀。本文依据本标段初、详勘阶段完成的1787个钻孔，分析和总结本标段岩溶发育特征及分布规律。

1、地质环境特征

线路经过地段总体地势较为平坦，地貌类型为广花冲洪积平原。沿线揭露由新到老地层有第四系、古近系莘庄村组、二叠系栖霞组、石炭系壶天组、石炭系曲江组、石炭系测水组、石炭系石磴子组。沿线位于广花复式向斜内，断裂以北东向为主，大部分断裂被第四系覆盖，线路自南向北先后相交的断层总共有2条：分别为白坭塘断裂、凤马区间揭露雅吉岭断裂组分支断裂。

2、岩溶平面发育特征

通过分析1787个钻孔资料，得出：①质纯、刚性强的灰岩岩溶发育；②靠近褶皱轴部地段岩溶发育；③断裂带附近岩溶发育；④可溶岩与非可溶岩交界面岩溶发育

2.1质纯、刚性强的灰岩岩溶发育

沿线可溶岩主要发育于石磴子组（C1s）、壶天群（C2ht）、栖霞组（P2q），各时代揭露灰岩详见图1，岩溶主要发育于石磴子组（C1s）、壶天群（C2ht）地质时代范围。从灰岩化学成分分析，石磴子组灰岩呈中厚层状构造，微晶结构，方解石脉发育，杂质少，仅2.62%，CaO/Mg0比值高，达71.3%。壶天群灰岩呈巨厚层状，隐晶-微晶结构或细粒结构，杂质含量低，CaO成分高，质纯。棲霞组灰岩呈厚层状构造，细粒结构，CaO/Mg0为35.96%，酸不溶物占6.45%。从灰岩结构分析，石磴子组灰岩刚性强，节理裂隙发育，透水性好，有利于岩溶发育；壶天群灰岩刚性强，节理裂隙稀疏，但裂隙开阔，长而深，透水性好，有利于岩溶发育；栖霞组灰岩刚性弱，节理裂隙密集，但裂隙紧闭，含泥炭，裂隙多为泥炭质堵塞，透水性较差，不利于岩溶的发育。

结合钻孔资料，场地石磴子组（C1s）范围共施工钻孔268个，揭露可溶岩钻孔数265个，揭露溶、土洞302个，揭露溶、土洞钻孔数量165个，见洞率62.26%，溶土洞规模0.30～29.20m；壶天群（C2ht）范围共施工钻孔888个，揭露可溶岩钻孔数875个，揭露溶、土洞数量895个，揭露溶、土洞钻孔数量522个，见洞率59.66%，溶土洞规模0.20～42.40m；栖霞组（P2q）范围共施工钻孔数224个，揭露可溶岩钻孔数206个，揭露溶、土洞数量100个，揭露溶、土洞钻孔数量59个，见洞率28.64%，溶土洞规模0.50～8.20m。

分析表明：岩石成分越纯有利于岩溶发育；岩石刚性强，裂隙开阔有利于岩溶发育，岩石刚性弱，裂隙密集紧闭，不利于岩溶发育。

图1各地质时代岩芯照片

2.2靠近褶皱轴部地段岩溶发育

本标段位于广花复式向斜内，地应力集中，向斜核部附近岩石节理裂隙密集、开阔，透水性强，有利于碳酸盐岩的溶蚀和岩溶发育。据应湖线路所及前后区间栖霞组、壶天群地质时代范围392个钻孔，靠近广花复式向斜轴部附近岩溶强发育，溶洞规模大，最大洞高达42.40m，栖霞组及两侧壶天群见洞率分别44.85%、61.45%、54.88%，分析表明靠近褶皱轴部地段岩溶发育。

2.3断裂带附近岩溶发育

断裂带是岩溶显著发育地段，常分布有漏斗、竖井、落水洞及溶洞、暗河等，本标段在凤马区间揭露断裂破碎带，为雅吉岭断裂组一分支断裂带，走向为北东向，倾向为东南向，在断裂破碎带两侧揭露岩溶强发育，且规模高大，最大洞高32.20m，详见图2，据该断裂南北两侧壶天群范围432个钻孔，见洞率为55.48%，分析表明断裂带附近岩溶发育。

图2 凤马区间断裂两侧岩溶发育情况图

2.4可溶岩与非可溶岩交界面岩溶发育

可溶岩与非可溶岩的交界面上地下水活动强烈，易溶蚀形成溶洞、溶蚀沟槽等。据钻探资料方应区间钻孔MRNZ3-FY-475与MRNZ3-FY-470分别揭露石灰岩、碎屑岩，MRNZ3-FY-475岩溶发育且规模较大，在深度34.80～37.20m、38.00

～38.30m、40.00～40.20m、40.80～41.20m、41.70～59.70m、61.00～73.40m揭露溶洞；应凤区间钻孔MRNZ3-YF-032与MRNZ3-YF-030分别揭露石灰岩、炭质灰岩，MRNZ3-YF-032岩溶发育且规模较大，在深度17.10～29.80m、30.80～35.40m揭露岩溶；凤凰南路站钻孔MRNZ3-FHN-010与MRNZ3-FHN-012分别揭露石灰岩、碎屑岩和炭质灰岩，MRNZ3-FHN-010岩溶发育且规模较大，在深度29.30～44.60m、48.20～49.50m揭露溶洞；凤马区间钻孔MRNZ3-FM-032与MRNZ3-FM-029分别揭露石灰岩、碎屑岩和炭质灰岩，MRNZ3-FM-032岩溶发育且规模较大，在深度28.80～47.00m、48.00～49.40m、51.00～51.30m、53.00～53.50m揭露溶洞。

另外，在莘庄村组、曲江组范围揭露可溶岩钻孔较少，且多呈薄层状发育于非可溶岩内，其相应范围内岩溶强发育。据钻探资料莘庄村组共实施钻孔61个，揭露可溶岩钻孔数39个，揭露溶、土洞29个，揭露溶、土洞钻孔数量22个，见洞率56.41%，溶土洞规模0.50～8.20m；曲江组共实施钻孔73个，揭露可溶岩钻孔数38个，揭露溶、土洞48个，揭露溶、土洞钻孔数量18个，见洞率47.31%，溶土洞规模0.20～18.00m。

分析表明：可溶岩与非可溶岩的交界面上地下水活动强烈，相应部位岩溶发育。

3、岩溶垂向发育特征

本标段共实施初详勘钻孔1787个，揭露溶、土洞1455个，通过对1455个溶土洞洞高、深度、充填情况统计分析，得出岩溶主要发育于地下水强循环带，洞高大的溶洞充填率高，洞高小的溶洞充填率低。

3.1岩溶垂向分布规律

岩溶主要发育于地下水强循环带，标高-36m以内，该深度范围地下水活动以垂向为主，岩溶水与第四系孔隙水联系强，岩溶发育。据钻孔资料标高-36m范围以内溶土洞数量为1408个，占比96.43%，标高-36m以下的仅占比3.57%，详见图3。

图3 岩溶垂向分布规律

3.2岩溶规模及充填特征

岩溶规模与可溶岩岩性、构造、地下水活动紧密联系，本标段揭露岩溶高低不一，最大洞高达42.40m，小于5m居多，占比80.13%，详见图4。

岩溶形成后，在地下水作用下，有的被砂填，有的崩塌被上覆土层堆填。结合现场充填情况，可将充填特征分为三种无充填、半充填、全充填，其中共395个无充填，占比27.15%，203个半充填，占比13.95%，857个全充填，占比58.90%，详见图4及表1。洞高小于0.5m的岩溶，无充填、半充填、全充填溶洞占比分别为49.61%、3.10%、47.29%；洞高0.5～2.0m的溶洞，无充填、半充填、全充填溶洞占比分别为31.21%、12.23%、56.56%；洞高2.0～5.0m的溶洞，无充填、半充填、全充填溶洞占比分别为23.69%、15.09%、61.22%；洞高5.0～10.0m的溶洞，无充填、半充填、全充填溶洞占比分别为16.20%、19.45%、64.35%；洞高10.0～20.0m的溶洞，无充填、半充填、全充填溶洞占比分别为10.71%、23.21%、66.07%；洞高大于20.0m的溶洞，无充填、半充填、全充填溶洞占比分别为7.69%、23.08%、69.23%。经分析洞高大的溶洞充填率高，洞高小的溶洞充填率低。

图4 岩溶发育规模及充填情况图

表1 岩溶规模及充填特征统计表

序号	岩溶洞高范围	揭露岩溶数量（个）	空洞数量（个）	半充填数量（个）	全充填数量（个）
1	＜0.5m	129	64	4	61
		占比（%）	49.61	3.10	47.29
2	0.5～2.0m	564	176	69	319
		占比（%）	31.21	12.23	56.56
3	2.0～5.0m	477	113	72	292
		占比（%）	23.69	15.09	61.22
4	5.0～10.0m	216	35	42	139
		占比（%）	16.20	19.45	64.35
5	10.0～20.0m	56	6	13	37
		占比（%）	10.71	23.21	66.07
6	＞20.0m	13	1	3	9
		占比（%）	7.69	23.08	69.23

4、结论

粤港澳大湾区城际线路广州东至花都天贵工程方石站（不含）至马鞍山公园站（不含）标段岩溶平面发育特征主要有：①质纯、刚性强的灰岩岩溶发育；②靠近褶皱轴部地段岩溶发育；③断裂带附近岩溶发育；④可溶岩与非可溶岩交界面岩溶发育。岩溶垂向发育特征主要有：岩溶发育于地下水强循环带，洞高大的溶洞充填率高，洞高小的溶洞充填率低。

参考文献

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[3]张永定,张澄博

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