西南及邻区高速铁路岩溶工程地质分区研究

杜宇本,蒋良文,胡清波,崔建宏,毛邦燕,冯 涛

(1.中铁二院劳模(专家)地质创新工作室,成都 610031； 2.中国铁路总公司工程设计鉴定中心,北京 100844)

引言

全球岩溶总面积约2 200万km2，我国岩溶面积约344万km2，占国土面积的1/3，主要分布于川渝、滇黔桂、湘鄂等西南及邻区[1，2，5，14]。西南及邻区位于我国第一、第二、第三地势阶梯及其地形急变带，地形地貌复杂多样，可溶岩广泛分布，岩溶发育程度高度不均一、形态各异，岩溶水系统复杂，给我国高速铁路建设带来了极大挑战。西南及邻区高速铁路桥隧比重大，深埋长大隧道、高墩大跨特殊结构桥梁和深挖高填路基工点多，遇到的岩溶工程地质问题及其诱发灾害复杂多样[15-20]。

目前岩溶工程分区[5-12]主要为岩溶相关研究单位就公路建设而偏重于自然-气候体系划分的，其对地形地貌、地质条件等对路基路面的影响和地质灾害、公路病害涉及较少。如何开展复杂岩溶地区高速铁路岩溶工程地质分区，目前还没有可以借鉴的标准。因此开展高速铁路岩溶工程地质分区，对西南及邻区复杂岩溶区高速铁路建设，具有重要指导意义。

1 高速铁路岩溶工程地质分区的目的

根据西南及邻区可溶岩分布情况，地形地貌、气候特征与岩溶发育特征和高速铁路建设所面临的主要岩溶工程地质问题[21-25]，开展高速铁路岩溶工程地质分区，以利于针对不同的岩溶工程分区特点，制定相应的勘察方案，采用不同的勘察方法，以期查明复杂的岩溶工程地质问题，便于采取相应工程措施，规避工程风险。

2 高速铁路岩溶工程分区的原则

根据西南及邻区地形地貌、气候条件、岩溶发育和分布规律，结合高速铁路建设所面临的主要岩溶工程地质问题，高速铁路岩溶工程地质分区原则如下。

第一级岩溶分区，按照地形地貌和气候条件，高速铁路建设面临的主要工程地质问题，进行铁路岩溶工程地质分区。

第二级岩溶分区是岩溶亚区，按照地形地貌、岩性、构造、岩溶发育和岩溶水系统特征，结合高速铁路修建遇到的主要岩溶工程地质问题等方面组合因素考虑，进一步细分为亚区。

3 高速铁路岩溶工程分区

3.1 高速铁路岩溶工程分区

根据分区原则，西南及邻区第一级铁路岩溶工程地质分区包括高原岩溶区(A)(面积2 220 213 km2，岩溶区面积3 838 787 km2)、斜坡过渡带岩溶区(B)(面积1 613 903 km2，岩溶区面积478 408 km2)、岩溶化平原区(C)(面积1 173 445 km2，岩溶区面积117 053 km2)三大区，在此基础上细分为17个亚区，各亚区特征见表1。

表1 西南及邻区高速铁路岩溶工程地质分区特征

续表1

续表1

续表1

(1)高原岩溶区(A)：包括青藏高原剥蚀亚区(A1)、滇东南溶原—峰林高原亚区(A2)、滇东溶原—丘峰高原断陷盆地亚区(A3)三个亚区。分布于青藏高原，云南中部、东部、南部，贵州西部等地方。

(2)斜坡过渡带岩溶区(B)：包括青藏高原溶蚀—剥蚀亚区(B1)，秦岭—大巴山、米仓山中山—山地亚区(B2)，川鄂溶洼—丘峰山地亚区(B3)，四川盆地亚区(B4)，鄂黔溶洼—丘峰山地亚区(B5)，川西南峡谷—山地亚区(B6)，黔西溶洼—丘峰山原亚区(B7)，滇西中山及高山山地亚区(B8)，黔中溶原—丘峰与峰林山原亚区(B9)，黔桂溶洼-峰林山地区亚区(B10)十个亚区。分布于青藏高原东南部、四川、重庆、湖北、贵州西北部、云南西部、广西北部等地。

(3)岩溶化平原区(C)：包括长江中下游溶原—丘峰与丘陵亚区(C1)，湘赣溶盆—丘峰山地与丘陵亚区(C2)，粤桂溶原—峰林平原亚区(C3)，华东南沿海丘陵盆地亚区(C4)四个亚区。分布于华东、华南地区，分布范围较广。溶原—丘峰、岩丘、低山与丘陵、平原等岩溶地貌为主，岩溶水系统以褶皱型为主，部分地方覆土厚。该区地形起伏不大，铁路工程以路基、桥梁为主，长隧道分布较少。

3.2 高速铁路岩溶工程地质分区特征

(1)四川、重庆、湖北西部、贵州等地岩溶，地形复杂，部分地段江河深切，褶皱、断裂发育，有高原岩溶区(A)与斜坡过渡带岩溶区(B)共存穿插，岩溶水系统复杂，类型较多。

(2)高原岩溶区(A)：除青藏高原剥蚀亚区(A1)岩溶水系统复杂，一般是岩溶裂隙水。其他亚区岩溶广泛分布，发育溶原面，分布众多断陷溶盆，溶洼、丘峰、峰林高原等岩溶形态发育，岩溶形态复杂。岩溶水系统类型较多，岩溶水系统主要受岩性、构造地形控制，管道水和岩溶裂隙水发育。

(3)斜坡过渡带岩溶区(B)：主要分布于怒江、澜沧江、长江、乌江、珠江流域，该区地形起伏大，山高谷深。深切河流为各岩溶水系统侵蚀基准面，往往形成受构造控制相对独立的岩溶水系统，管道流发育，同时封闭构造形成的岩溶水系统存在较高压力的承压水。

(4)岩溶化平原区(C)：溶原—丘峰、岩丘、低山与丘陵、平原等岩溶地貌为主，岩溶水系统以褶皱型为主，部分地方覆土厚。该区地形起伏不大，铁路工程以路基、桥梁为主，长隧道分布较少。

(5)三大区主要岩溶工程地质问题具有共性、重叠性，同时具有差异性。具体表现在：岩溶高原区(A)主要岩溶工程地质是隧道岩溶涌水突泥，岩溶地面塌陷，局部存在危岩落石；斜坡过渡带岩溶区(B)主要岩溶工程地质是隧道岩溶涌水突泥，大型溶洞失稳，危岩落石，岩溶水环境劣化等；岩溶化平原区(C)主要岩溶工程地质是岩溶地面塌陷、桥基础成桩困难。

4 结论

(1)根据西南及邻区可溶岩分布情况，地形地貌、气候特征与岩溶发育特征和高速铁路建设所面临的主要岩溶工程地质问题，开展高速铁路岩溶工程地质分区，以利于针对不同的岩溶工程分区特点，制定相应的勘察方案，采用不同的勘察方法，以查明复杂的岩溶工程地质问题，采取相应工程措施，规避工程风险。

根据西南及邻区地形地貌、气候条件、岩溶发育和分布规律，结合高速铁路建设所面临的主要岩溶工程地质问题，高速铁路岩溶工程地质分区原则如下。

第一级岩溶分区，按照地形地貌和气候条件，高速铁路建设面临的主要工程地质问题，进行铁路岩溶工程地质分区。

第二级岩溶分区是岩溶亚区，按照地形地貌、岩性、构造、岩溶发育和岩溶水系统特征，结合高速铁路修建遇到的主要岩溶工程地质问题等方面组合因素考虑，进一步细分为亚区。

(2)西南及邻区岩溶工程分区一级分区按照地形地貌和气候条件，高速铁路建设面临的主要工程地质问题，划分为高原岩溶区(A)、斜坡过渡带岩溶区(B)、岩溶化平原区(C)等3个岩溶工程地质分区。二级分区在一级分区基础上，按照地形地貌、岩性、构造、岩溶发育和岩溶水系统特征，结合高速铁路修建遇到的主要岩溶工程地质问题等方面组合因素考虑，进一步细分为17个亚区。

(3)三大区主要岩溶工程地质问题具有共性、重叠性，同时具有差异性。具体表现在：岩溶高原区(A)主要岩溶工程地质是隧道岩溶涌水突泥，岩溶地面塌陷，局部存在危岩落石；斜坡过渡带岩溶区(B)主要岩溶工程地质是隧道岩溶涌水突泥，大型溶洞失稳，危岩落石，岩溶水环境劣化等；岩溶化平原区(C)主要岩溶工程地质是岩溶地面塌陷、桥基础成桩困难。