京广铁路路基岩溶塌陷成因分析

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1、京广铁路K1241路基岩溶塌陷成因分析6丁新红郭建湖(铁道第四勘察设计院武汉430063)摘要武汉市江夏区乌龙泉附近京沪铁路K1240+800~K1241+500段,碳酸盐岩受淮阳“山”字型构造的影响,岩层破碎,发育垂直状宽张节理,岩溶发育。由于受铁路附近八口水井的强抽水的影响,产生了地表塌陷。本文针对地表岩溶塌陷,从地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件以及岩溶发育特征等综合分析,对产生地表塌陷的原因进行了分析评价,提出了整治工程措施。关键词铁路路基岩溶塌陷成因处理措施一、概述6武汉市江夏区乌龙泉京沪铁路K1241+070路基附近于2001

2、年5月30日凌晨地面发生岩溶塌陷,武汉市政府对此高度重视,市政府及武汉铁路分局分别成立现场指挥部,对塌陷区实行24小时监测。根据调查及有关资料记载该区曾发生多次塌陷:2001年5月30日凌晨4点发生的1#塌陷位于京沪铁路K1241+077左20m(以左线中心为基准,下同);5月31日下午3时发生的2#塌陷位于K1241+040右19.9m。塌陷坑形态:1#塌陷坑先为圆形后发展成椭圆形,长轴5.5m,短轴5m,深3m;2#陷坑直径1.6m,深1.1m,两个塌陷坑均位于土沟中。二、工程地质条件(一)地形地貌塌陷点位于乌龙泉矿区东侧的京沪铁路两侧,属低

3、山丘陵谷地,岩溶剥蚀地貌,相对高差约80m。地势西高东低,北陡南缓,西北部由于多年开采白云岩矿而呈不同标高的平台,基岩裸露,其他地段山坡植被较好。东部低洼地带有常年性沼泽积水。发生塌陷地带,地势地洼,较平缓,地面标高在40m左右。京广铁路K1240+800~K1241+280段路基填高约1.5m,K1241+280往南由半填半挖逐渐进入路堑。(二)场地岩土结构特征塌陷区北西侧山头及东北侧山坡,均出露有二迭系下统(P1)和石炭系中统(C2)碳酸盐岩。场地地层自上而下依次为:1、第四系冲积及残坡积层上部为人工填土,下部为第四系更新统冲积及残坡层。总厚

4、7~10m。⑴人工填土及淤泥质粉质黏土人工填土成份以黏土夹碎石为主,褐黄色、灰褐色、褐红色等杂色,结构松散,强度不均,厚4~5.6m,铁路附近地表弃有道碴,厚0.4~2.4m,本层分布于塌陷区K1240+800~K1241+350段;淤泥质粉质黏土,灰黑色、流~软塑,厚7.66~9.7m,本层分布于塌陷区K1240+850~K1241+000段。⑵第四系更新统冲积及残坡积层上部为黏土,褐黄色、棕红色,硬塑,低洼地带褐灰色、灰黑色,可塑。含铁锰结核,点状分布,厚1.9~12.7m。下部为黏土夹碎砾石,棕黄色、褐黄色,可塑,碎砾石粒径大多为2~20m

5、m,含量一般为10%。局部碎砾石于土层底部富集,呈松散状,含量达50%,厚1~10.9m,松散状,饱和。本层总厚1.9~12.7m,局部达12.7m。分布于整个塌陷区。2、二迭系下统栖霞组(P1q)主要为深灰色石灰岩,局部夹薄层炭质页岩,隐晶质结构,中厚层状,节理裂隙发育,方解石脉局部呈网纹状密集出现。岩面标高多在32~35m之间,溶沟、溶槽地段岩面标高小于30m,该层在塌陷区厚25.6~71.72m。在勘探孔深范围内,岩芯均较破碎,节理裂隙发育,裂隙宽一般0.5~5cm,局部达7cm。岩溶及溶蚀现象较发育,呈串珠状溶窝、溶蚀裂隙及溶蚀凹面且多有

6、黏土充填痕迹,溶洞大小0.4~1.6m(钻孔垂直高度),洞内有少量黏土充填物,个别为空洞。钻孔钻进时漏水严重。3、石炭系中上统(C2+3)主要分为上下两层,上层为浅灰色灰岩,微细粒结构,层状构造,层理清晰,垂直节理,裂隙发育,缝宽1~5cm,多有铁质及泥质物充填,具溶蚀凹面、蜂窝状溶蚀小孔及串珠状小溶洞;下层为灰岩与白云岩互层,灰色,浅黄色,层状构造,岩芯较完整,底部为白云岩、角砾状白云岩,浅黄色、青灰色,细粒结构,厚层状,常见网纹状节理,溶蚀现象随深度加大而逐渐加剧,深部发育大型溶洞及溶洞群,底部受志留系或泥盆系地层阻隔。本工点K1240+80

7、0~K1241+500路基基底工程地质情况详见图一:66(三)地质构造塌陷区位于淮阳“山”字型构造前弧的两侧,属地质构造发育较强烈地区,主要构造为压性断层呈NW向,伴生有NNE向张扭性断裂,塌陷区褶皱近东西向,为背斜构造。塌陷区K1240+200~K1242+200段位于由志留系、泥盆系、石炭系、二迭系地层组成的背斜构造南翼,岩层呈走向近东西,倾向南,产状N75~80°W/SW60°,节理密度10条/米,陡倾角,裂隙宽一般为2~25mm,最大达7cm。区内发育二条北西向压性断裂,伴随NNE向的张性断层或张裂隙。受断裂影响,塌陷区内岩层切割破碎,发

8、育垂直状宽张节理。(四)岩溶发育特征山坡出露的P-C灰岩垂直向宽张节理裂隙发育,均见不同程度的岩溶发育,大部分发育蜂窝状溶蚀小孔及小沟槽

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