高速公路岩溶及下伏洞穴路基安全评价与处治关键技术研究

第1章绪论

1.1研究背景、目的和意义

  岩溶，又称喀斯特（karst)。地表的岩溶地貌主要以溶沟、石芽、漏4娶并、落水洞、溶蚀洼地、干谷、盲谷、孤峰等形式存在，而地下岩溶地貌主要为溶洞和暗河。根据可溶岩分布统计，地球表面岩溶面积约占地球陆地总面积的15%左右，全球陆地上岩溶分布的总面积约有5000万km。在许多国家如美国、澳大利亚、南非、英国、伊拉克、墨西哥等都有岩溶分布区域，可见岩溶在地球表面分布范围之广和面积之大。美国岩溶面积占本国陆地面积的15%，亚洲以我国、日本、越南、马来西亚、土耳其和黎巴嫩等国的岩溶地貌最具代表性。

  我国是一个岩溶分布广且面积大的国家。我国的岩溶主要分布在碳酸盐岩裸露地区，面积约91万~130万km2，约占国土面积的1/8。其中以广西、贵州、云南、四川和青海（云贵高原）东部的岩溶区域所占的面积最大，是世界上最大的岩溶区之一，西藏和北方一些地区也有岩溶分布。

江西位于我国东南部，兼有山地、丘陵和平原地貌，可溶岩出露面积约9928km2，隐伏面积约4000km2，约占全省总面积的8.75%。其中岩溶发育较强烈的面积大于5000km2。根据岩溶分布状况，江西全境可划分为“三带”“三块”发育区。“三带”为瑞昌一彭泽发育带、萍乡一乐平发育带、崇义一宁都发育带，“三块”为上饶发育块、吉安发育块、龙南发育块。凡涉及上述地段的工程规划选址，助查设计、施工与养护必须重视岩溶的影响。

  江西处北回归线附近，全省气候温暖，为亚热带湿润气候，这也是导致可溶岩溶蚀严重的重要原因。赖东北、赣西北山区与都阳湖平原，年均温为16.3~17.5℃，赖南盆地则为19.0~19.5℃。夏季较长，7月均温以溶蚀作用为主。

（4）从岩质来看，灰岩溶解度不高，似乎不容易产生岩溶塌陷。但事实并非如此，现存的岩溶现象大都与灰岩有关，而非白云岩。这是因为，溶解度高的白云石、石膏在漫长的地质年代变化中最早溶蚀塌陷稳定，而灰岩中的方解石由于未能溶蚀完全，形成各种岩溶现象。这些岩溶现象在自然条件下一般以保持稳定，但在工程活动作用下，则有可能迅速失稳，最终影响工程安全。

  根据以上地形地貌、气候以及工程地质资料推测，昌栗高速公路岩溶发育强度不可小觑，岩溶路基处治势在必行，理应得到重视。我国可溶岩地区工程活动的发展历史，也是岩溶塌陷发生频率、强度以及危害性越发增长的历史。这些塌陷的产生，无一不与工程活动破坏了岩溶地区原有的平衡状态有关。因此，岩溶塌陷已经成为当前岩溶地区路基建设所面临的极为普遍但又难以解决的工程地质问题。

1.2国内外研究现状

1.2.1历史沿革

  岩溶塌陷的危害性和广泛性，早已引起国际社会的关注。自20世纪70年代以来，国际上多次召开与岩溶塌陷有关的会议，共同研讨这一问题。

岩溶塌陷的研究大体可分为以下几个阶段。

  （1）20世纪50年代以前，岩溶塌陷被认为是岩溶地表形态和岩溶地貌发育、演化的一种地质作用，纳人岩溶学的研究范畴。这一时期的研究偏重于地貌水文方面。

  （2）从20世纪50年代到70年代中期，随着各国经济建设的飞速发展，岩溶塌陷的出现越来越频繁。这一时期的研究注重岩溶塌陷形成的地质和地球化学条件、塌陷机理、塌陷区的划分和地下洞穴的探测、工程处理措施等。

  （3）自20世纪70年代后期以来，岩溶塌陷的发展更为严重，不仅矿区塌陷日益增多，在岩溶区的城镇、公路、铁路沿线、水库区也广泛出现。这一阶段研究者把岩溶塌陷视为一种工程地质灾害……