昆明新機場巖溶塌陷成因機理及其防治對策研究.pdf

1、昆明國際機場擬建于昆明東北方向官渡區(qū)境內，距昆明市約24km。場區(qū)勘察面積約18507237.3m2，本期規(guī)劃建設東、西兩條平行跑道，建設規(guī)模按波音B747和空客.A340型機種的要求，機場等級為4F。昆明新機場為大型樞紐機場，是中國實施面向東南亞國際大通道的重要項目，對推進中國一東盟自由貿易區(qū)建設以及大湄公河流域區(qū)域經(jīng)濟合作，起到重要作用。與此同時新機場的建設為云南經(jīng)濟更好的發(fā)展提供了更加便捷的航空運輸。 昆明新機場總體以巖溶

2、地貌為主，其次為構造剝蝕丘陵地貌和沖洪積堆積地貌；場區(qū)出露主要為古生界寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系等地層，區(qū)內80％左右為碳酸鹽巖，巖性主要為白云巖及灰?guī)r等；研究區(qū)處于多組構造的復合部位，主要發(fā)育有轉山背斜、石泉寺向斜及渾水塘向斜等褶皺構造以及羊桃箐～蘇家墳斷裂(F10)、白漢場～西沖斷裂(F12)、荷包地～烏撒莊南斷裂(F181)及花箐～李白沖斷裂(F183)等斷裂構造，場區(qū)斷裂構造晚更新世以來不具活動性，場區(qū)穩(wěn)定。巖體節(jié)理裂隙發(fā)育

3、，巖溶中等～強烈發(fā)育，地表發(fā)育巖溶主要表現(xiàn)為巖溶洼地、漏斗等，地下發(fā)育巖溶主要表現(xiàn)為石芽、溶洞、土洞等；巖溶塌陷較發(fā)育，地表塌陷分為基巖及土層塌陷，且以土層塌陷為主。 通過資料收集及對現(xiàn)場調研的基礎上可以得出：研究區(qū)發(fā)育復雜的巖溶及巖溶塌陷等將對擬建機場的跑道、航站樓、停機坪等重點區(qū)的工程巖土體穩(wěn)定性產(chǎn)生控制性作用，對機場的其它建設區(qū)產(chǎn)生較大的影響?；诖?，論文在系統(tǒng)的分析了昆明新機場的區(qū)域及場區(qū)工程地質環(huán)境條件下，特別對場區(qū)巖

4、溶發(fā)育規(guī)律及塌陷發(fā)育規(guī)律進行了深入分析研究，對形成土層塌陷的地質條件概化模式進行了歸納總結，并對巖溶塌陷成因機理等進行了深入探討，對研究區(qū)塌陷穩(wěn)定性的宏觀特征進行了總結，對揭露地下溶洞等潛在塌陷體進行了半定量穩(wěn)定性分析。綜合各種影響因素對機場巖溶塌陷穩(wěn)定性進行了危險性分區(qū)，并針對巖溶塌陷不穩(wěn)定區(qū)進行了防治對策研究，為機場巖溶塌陷的工程防治提供科學依據(jù)。通過以上的分析研究，本文得出了以下主要結論和認識： (1)研究區(qū)巖溶及巖溶塌陷

5、主要發(fā)育在巖溶地貌及沖洪積堆積地貌上，構造剝蝕丘陵地貌上不發(fā)育。 (2)研究區(qū)地表巖溶及地下巖溶具有發(fā)育時間上的階段性和空間上差異性。研究區(qū)地表發(fā)育漏斗、洼地等巖溶多呈不規(guī)則橢圓形、近圓形、狹長形等形狀，洼地、漏斗大小、深淺不均一，呈現(xiàn)串珠狀發(fā)育特征；鉆探揭露及物探解譯研究區(qū)地下溶洞以單層溶洞發(fā)育為主，少數(shù)為雙層或多層溶洞，溶洞高度多在1～3m，多為全充填及半充填。分析研究表明場區(qū)溶洞總體上無明顯的控制性高程，但各工程地質區(qū)內具

6、有一定的規(guī)律：I區(qū)溶洞頂板發(fā)育高程主要為2070～2080m，II區(qū)溶洞項板發(fā)育高程主要為2050～2070m及2090～2199.4m，Ⅲ區(qū)溶洞頂板發(fā)育高程主要為2070～2090m，Ⅳ區(qū)溶洞頂板發(fā)育高程主要為2050～2080m，V區(qū)溶洞頂板發(fā)育高程主要為2070～2080m及2090～2137m，Ⅵ區(qū)溶洞頂板發(fā)育高程主要為2050～2070m，Ⅶ區(qū)溶洞頂板發(fā)育高程主要為2050～2074m。不同高程的溶蝕平臺是早期巖溶發(fā)育形成的，

7、鉆孔揭示地下有發(fā)育的巖溶管道網(wǎng)絡及充填其中的砂礫層，連接著溶蝕平臺上的漏斗及排泄區(qū)，從砂礫層的成分及結構分析，早期的巖溶相當發(fā)育。 (3)研究區(qū)發(fā)育巖溶塌陷根據(jù)其誘發(fā)因素可分為自然塌陷和人為塌陷。塌陷的平面特征表現(xiàn)為圓形、橢圓形、長條狀、不規(guī)則形狀及復合形狀等幾種平面形態(tài)；剖面特征主要有壇狀、井狀、漏斗狀、碟狀等幾種形態(tài)。 (4)研究區(qū)的巖溶發(fā)育規(guī)律主要有：順優(yōu)勢裂隙方向發(fā)育，主要為近EW向、N55。w、N15。w等方向發(fā)育；順

8、構造線方向發(fā)育，主要為順渾水塘向斜、石泉寺向斜、F10、F102、F181斷層等發(fā)育。張家坡山前洪積扇(本次工作發(fā)現(xiàn))前緣也是巖溶發(fā)育密集區(qū)。 (5)研究區(qū)塌陷發(fā)育隨機性較大，但同時存在巖溶塌陷發(fā)育受場區(qū)斷層、褶皺及裂隙發(fā)育的控制和影響，與覆蓋層厚度、地表地下水活動存在一定關系，且多發(fā)生在6～lO月份雨水季節(jié)，以及1～2月雨雪季節(jié)等。 (6)研究區(qū)形成土層塌陷的地質條件概化模式有6種，其中以紅粘土或次生紅粘土+碳酸鹽巖+

9、溶洞型巖溶塌陷模式為主。 (7)研究區(qū)基巖塌陷致塌機理主要為地震誘發(fā)或重力致塌；土層塌陷致塌機理主要存在地表水入滲產(chǎn)生滲壓效應致塌、地下水位下降引起負壓吸蝕、失托增荷等作用以及動荷載作用下土層誘發(fā)塌陷。 (8)通過對場區(qū)危險性分區(qū)研究，研究區(qū)基本穩(wěn)定區(qū)均在90％左右，極不穩(wěn)定～局部不穩(wěn)定區(qū)所占比例較少，場地總體穩(wěn)定性較好。 (9)研究區(qū)巖溶塌陷采取“早期預測、預防為主，重點治理為輔，防治結合”的防治思路；對不穩(wěn)定