（环境科学专业论文）昆明新建机场岩溶发育特征及其稳定性研究——以方案三区为例.pdf

成都理工大学硕士学位论文 r e s e a r c h e so nk a r s tg r o u t hf e a t u r e sa n d s t a b i l i t yo f k u n m i n gn e w l yb u i l ta i r d r o m e t a l 硷t h ec a s eo f t h et h i r da r e af o ra ne x a m p l e a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，t h ea i r d r o m ec o n s t r u c t i o ni ss t r e n g t h e n e d t or e s o l v et h et r a n s p o r t a t i o np r o b l e m si ns o u t h w e s to fc h i n ai nr e c e n ty e a r s l o t so f p r o j e c tp r o b l e m sa p p e a rd u et ot h ev a s ta r e aa n dt h ea r d u o u st a s k t h eg r o u t ho fk a r s t h a st h em o s tp r o m i n e n ti n f l u e n c eo na i r d r o m ec o n s t r u c t i o n ，e s p e c i a l l yi ny u nn a n p r o v i n c e t h e r e f o r e ，i ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c et oc o n c l u d et h ek a r s tg r o u t hf e a t u r e s a n de v a l u a t ei t si n f l u e n c eo nt h ea i r d r o m ep r o j e c t s o nt h eb a s i so ff i e l d w o r ka n da n a l y z i n gm a t e r i a l so fk u n m i n gn e w l yb u i l t a i r d r o m e ，t h et h e s i sc h o o s e st h et h i r da r e ao ft h ea i r d r o m ee x p e f i m e n t a la r e a sa st h e r e s e a r c ht a r g e t ，a n dd i s c u s s e st h ek a r s tg r o u t hf e a t u r e sa n di t si n f l u e n c eo nt h ep r o j e c t t h et h e s i sa c c o u n t sf o rt h ee n v i r o n m e n t a lg e o l o g yb a c k g r o u n do ft h er e s e a r c h a r e ai nt e r m so fp h y s i c a lg e o g r a p h y , s t r a t u ml i t h o l o g y , a n dg e o l o g i c a ls t r u c t u r e ，a n d c o n c l u d e st h eh y d r o l o g i cc o n d i t i o no ft h er e s e a r c ha r e ab ym e a n so f a n a l y z i n ga q u i f e r f e a t u r e sa n dg r o u n dw a t e rd y n a m i cs t a t ec o n d i t i o n s e c o n d l y ，t h et h e s i sd i s c u s s e st h e k a r s tg r o u t hf e a t u r e s ，t h ev e r t i c a la n dh o r i z o n t a lg r o u t hr u l e so r ；t h eb a s i so f a n a l y z i n g t h ek a r s tg r o u t hc o n d i t i o n ，m e c h a n i s ma n di n f l u e n c ef a c t o r se t c t h et h e s i se v a l u a t e s t h ek a r s ts t a b i l i t yo ft h et a r g e ta r e at h r o u g hc o m p a r i s o na n d c a l c u l a t i o n l a s t l y , s u g g e s t i o n sa n dp r o t e c tm e a s u r e sa r ep u tf o r w a r da c c o r d i n gt ot h ek a r s tg r o u t h i n f l u e n c eo nt h ea i r d r o m ep r o je c t k e yw o r d s ：k a r s t ，g r o u t hf e a t u r e ，s t a b i l i t y , f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u m i o n i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛壑理王太堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：勿、鲫略 2 矾 年荔只21 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盛都理王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛型理王太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：勿、矽殇 2 即、| 年参其 27 日 l 刖高 第1 章前言 1 1 选题依据及研究意义 全世界岩溶分布面积约为2 2 0 0 万k m 2 ，约占全球陆地面积的1 5 ，居住着约 1 0 亿人口。从地表以下到海拔5 0 0 0 m 的青藏高原，都有岩溶发育。 在我国，岩溶分布广泛，岩溶区面积3 4 4 3 万k f f ，占国土面积的3 5 9 3 。 其中裸露岩溶石山区约9 0 7 万k m 2 ，浅覆盖岩溶区约1 1 5 3 万k m 2 ，埋藏岩溶面 积1 3 8 3 万k m 2 。根据自然条件和地理特征，我国岩溶区可分为南部、北部、西 部和东南部几大区域，以西南部地区岩溶面积最大，主要分布在以贵州为中心的 滇黔桂湘鄂川渝地区，面积约5 5 万k 群，占全国岩溶面积的1 5 9 7 。 我国岩溶地区发育了许多奇特的地表景观和奇异的地下洞穴系统，由此构成 的奇峰异洞早已闻名于世。而岩溶又与人民日常生活及经济建设有着密切的关 系。一方面，它带来了有利的资源性条件；另一方面，又具有不利的灾害性因素。 所以，针对岩溶发育规律及有关地质一生态环境特征，合理地防灾兴利，才能使 岩溶地区得到持续发展”1 。 随着经济的发展，地面交通不便的西南地区，机场建设如火如荼，而由于其 建设投资大、工程量大，场地所需面积大、分布广，跨越的水文和工程地质单元 多，所遇到的水文和工程地质问题也多，包括如边坡稳定性、软土、膨胀土、岩 溶、季节性冻土、地下水等问题“”。其中，岩溶的发育对机场建设的影响尤为突 出。特别是在云南，国土面积3 9 4 万k m ：，其中岩溶面积1 1 0 9 万k m 2 ，占云南 国土面积的2 8 1 4 ，岩溶的广泛分布和强烈的发育给机场工程建设带来了巨大 的影响，有时甚至成为整个机场的技术核心和投资重点。 因此，分析和总结岩溶的发育特征，进而评价岩溶地基稳定性，分析其对机 场工程的影响，这对机场建设有着重要的意义。 鉴于此，作者在导师的指导下选取昆明新建机场岩溶发育特征及稳定性研 究以方案三区为例作为题目进行硕士论文撰写，以现场调查的基本地质资 料为基础，以分析研究区场地内岩溶发育状况为核心，对岩溶发育特征及其影响 因素进行较为全面的研究，初步判断岩溶地基的稳定状况，提出施工建议，以期 对工程的建设有一定的指导作用。 成都理1 = 大学硕十学位论文 1 2 国内外研究现状 1 2 1 岩溶问题的研究现状 岩溶，主要是指水对可溶性岩石碳酸盐岩( 石灰岩、白云岩等) 、硫酸 盐岩( 石膏、硬石膏等) 和卤化物岩( 岩盐) 等的溶蚀作用，及其所形成的地表 及地下的各种景观与现象0 3 。岩溶又称为喀斯特( k a r s t ) ，由前南斯拉夫与意大 利交界处的喀斯特高原得名。而岩溶作为一种特殊的地质条件下形成的现象，己 越来越引起人们的重视。 国内外岩溶分布广泛，相关研究前苏联开展最早。1 9 3 3 年，前苏联舍维亚 科夫院士发起召开的第一届全苏k a r s t 会议，标志着岩溶问题相关研究的开端。 1 9 7 3 年在德国汉诺威首次举行“岩溶塌陷与沉陷与可溶岩有关的工程地质 问题”国际讨论会。1 9 8 4 年、1 9 8 7 年、1 9 8 9 年曾经三次在佛罗里达州的奥兰多 举行岩溶与岩溶塌陷对工程与环境的影响国际学术讨论会，主要讨论了下列问题： ( 1 ) 岩溶地区的工程地质与水文地质评价；( 2 ) 岩溶地区的地下水污染与水力学； ( 3 ) 岩溶塌陷的形成与发展；( 4 ) 岩溶地区的地球物理勘探；( 5 ) 岩溶地区工程实 例研究；( 6 ) 岩溶地区的规划与控制等。随着环境岩土工程和地质灾害研究的迅 速发展，岩溶问题研究在上个世纪末也得到了长足发展。 在我国，由于岩溶区面积占国土面积的3 0 以上，岩溶问题自然成为我国主 要地质灾害问题之一，成为我国岩溶区可持续发展的一大障碍。在岩溶问题研究 方面，我国科技工作者从岩溶发育的条件、成因、机制、类型、影响因素、岩溶 地形地貌、岩溶塌陷等多个方面进行了研究，并已取得了大量成果，积累了丰富 的经验。 从2 0 世纪7 0 年代开始，以中国地质科学院岩溶地质研究所为代表的国内有 关专家学者，通过中国典型岩溶区一桂林岩溶区的系统研究，对桂林岩溶发育规 律和分布、岩溶洞穴和地貌、岩溶旅游资源、岩溶环境水文地质与水资源保护、 岩溶工程地质等有了系统和全面的认识，该研究成果为国内的其它地区的岩溶研 究提供了参考和基础。后来，岩溶基础理论的发展进一步深化，经历了从岩溶形 态组合到岩溶环境学、岩溶动力系统理论的形成过程”1 。在应用岩溶学方面，对 全国不同类型岩溶地区的环境地质问题，尤其是早涝、石漠化、岩溶水资源、岩 溶生态环境等问题的治理和改造进行了研究，取得了显著的成效。 岩溶水文地质工程地质问题是当前岩溶研究的热点与难点之一。尽管也取得 了许多有价值的成果，但目前还有许多基础性和应用性问题都亟待进一步的研 究，尤其是在岩溶地区从事工程建设中遇到的复杂工程地质问题、地基基础问题、 地下水对工程建设的影响、岩溶探测新技术等问题。 2 前言 1 2 2 岩溶稳定性评价的研究现状 近年来，对岩溶地区溶洞稳定性的研究不断增多。但就目前来说，对自然条 件作用下的岩溶塌陷失稳研究的较多。在失稳分析预测方面，陈国亮( 1 9 9 4 ) 较为 详细地分析了岩溶地面塌陷失稳的成因机制与防治“”；廖如松( 1 9 8 7 ) 采用逐步判 别法对桂林岩溶区的塌陷失稳进行了预测“”；在溶洞稳定性分析评价上，王建秀 ( 2 0 0 0 ) 提出“盖层土体薄顶板无充填溶洞力学系统”来分析评价无充填溶洞 薄顶板的稳定性“：另外，有的学者提出了视溶洞顶板为梁板( 悬臂梁、简支梁、 两端固定梁) 、塌落拱、压力拱等的溶洞顶板稳定厚度计算方法；有的根据弹性 体内存在孔洞，在双向均匀应力场的作用下孔洞边界上的应力集中现象，按椭圆 形水平坑道的计算公式求解溶洞周边的切向应力，以此来判断溶洞顶板的稳定 性；有的学者用平面问题的有限单元法对溶洞进行应力分析；有的采用有限元一 无界元藕合分析的方法，对岩溶l 临空面稳定性进行了研究。 这些评价岩溶地基稳定性和岩溶地基处理的方法多是定性的、经验性的。岩 溶地基稳定性评价多是采用岩土工程勘察规范( g b 5 0 0 2 1 2 0 0 1 ) 和建筑地 基基础设计规范( g b 5 0 0 0 7 2 0 0 2 ) 中的有关定性评价，即使是定量评价也大多参 考工程地质手册( 第三版) 中所推荐的计算方法。工程地质分析方法通过分析 洞穴顶板稳定性影响因素：包括洞穴顶板的厚度、跨度及形态、岩石的性质、岩 层产状、节理、裂隙状况以及岩石的物理力学性质指标、洞内水流搬运的机械破 坏作用等，参照同类工程，定性地确定洞穴的稳定性1 。半定量分析方法则是对 上述影响因素加以概化，采用近似的方法加以估算。传统的经验半定量分析法的 基本内容是对洞穴顶板安全厚度及溶洞距地基安全距离的估算。洞穴顶板安全厚 度的计算主要根据顶板岩层工程地质条件的不同采用如下方法“：( 1 ) 荷载传递 线交汇法；( 2 ) 厚跨比法；( 3 ) 剪切概念估算法；( 4 ) 梁板受力估算法；( 5 ) 洞穴顶 板坍塌堵塞估算法；( 6 ) 破裂拱概念估算法。 上述的各种方法虽然使用简便，但由上述各种评价方法得出的计算结果往往 离散性较大，不易如实反映影响因素的全部，因而计算结果的可靠性受到限制， 难以在工程中有效的应用。 总的来说，由于岩溶溶洞埋深于地下，因此其形态和分布勘探起来比较困难， 而且又没有什么明显的规律可循，所以岩溶溶洞的稳定性评价是一项复杂的系统 工程问题，由于各影响因素具有一定的关联性，影响程度的描述也具有模糊性等， 很难通过确定性的方法分析评价岩溶溶洞的稳定性。因此，如何从理论上寻求更 合理的分析方法及有效的应用，值得深入探讨。 成都理工大学硕十学位论文 1 3 研究区概况 昆明新建机场场址位于昆明市官渡区小哨乡与大板桥镇之间李白冲、浑水塘 一带，距昆明市约2 2 公里。机场场区规划用地为南西北东向长1 2 k m ，南东 北西向宽5 k m 的多边形，占地面积4 6 2 6 k m 2 。为确保以后机场大面积工程的施工 质量，故应先进行试验段施工，并在试验段施工时开展各类试验研究，以确定对 各种不良地质条件处理的最优方法，指导今后大面积工程开工，所以机场工程选 择了四个方案区进行试验段的研究工作( 图卜1 ) 。 图1 - 1 机场场区试验段方案区位置图 本文选择方案三区作为研究对象，其位于机场场区的中部，面积约0 6 4 k m 2 ， 区内分椎大面积的可溶岩地层，溶蚀作用强烈，有断层、向斜发育，裂隙发育， 碳酸盐岩和碎屑岩相间分布，有利于岩溶的发育。区内发育了大量的岩溶地貌现 象，主要表现为岩溶洼地、漏斗、溶洞等。区内主要的不良地质问题即是岩溶强 发育，侵蚀基准面埋藏较浅，可能在浅层存在岩溶管道网络，局部存在工程施工 作用下塌陷的可能。故区内的岩溶发育有典型性，具有研究的意义。 1 4 研究内容及技术路线 ( 1 ) 研究内容 本文主要研究内容包括以下几个方面： 研究区环境地质背景情况。论文阐明了研究区环境地质背景情况，包括自 然地理( 气象、水文、地形地貌) 概况、地层岩性、地质构造等几方面； 研究区水文地质条件特征。通过对研究区内含水岩组的划分，以及含水岩 组埋藏特征的分析，进一步对水文地质单元进行了划分，并概括了地下水补径排 4 前言 关系 研究区岩溶发育特征与分布规律。通过对研究区岩溶的发育条件、特征、 影响因素与分布规律的概况和统计，对岩溶发育程度及规律进行了分析； 研究区岩溶稳定性评价。分析了影响岩溶地基稳定性的因素，进一步利用 模糊综合评判法建立了评判模型，对研究区岩溶稳定性进行了评价； 总结研究区内岩溶发育对工程建设的影响，提出对工程施工的建议及治理 措施，客观评价了昆明新建机场工程建设场地的适宜性。 ( 2 ) 技术路线 本文研究工作的技术路线如图卜2 。 岩溶发育特征及其稳定性研究 研究区环境地质背景 然地理ii 地 水文地质条件分析 含水岩组划分fl 含水岩组特征i题= f 岩溶发育特征 构 岩溶发育条件l l 岩溶发育形态ll 岩溶发育规 岩溶稳定性评价 影响冈素分析j 评判模型建立ll 实例计算评价 岩溶发育对工程的影响分析 结论与建议 图卜2 技术路线图 成都理工大学硕士学位论文 第2 章研究区环境地质背景 2 1 自然地理 2 1 1 气象 昆明新建机场场区属北亚热带季风温凉气候区，具有冬暖夏凉、干湿分明的 特点。据相关气象信息中心资料( 表2 1 ) ，区内年平均气压8 1 0 5 k p a ：历年平 均气温1 4 0 ，历年平均湿度7 4 ：历年最高气温3 4 0 ，最高气温平均2 2 7 ；历年最低气温平均8 2 ，最低气温- 1 5 8 。c ；最大积雪厚度1 7 c m ；年平均 日照时数2 4 0 0 小时；历年平均大风( 1 7 m s ) 日数2 l 天，其中9 0 以上的大 风集中在l 4 月，尤以2 、3 月出现的大风日数最多；历年平均风速2 7 m s ， 主导风向为s w 、w s w ；春、冬干旱，夏、秋多雨，年平均降水量1 0 0 6 6 m m ，降雨 集中在6 1 0 月( 约占全年降水量8 0 ) ；场区附近年平均雷暴日为5 7 天，属中 雷区，雷暴天气主要集中在6 8 月，占全年平均日数的6 2 6 。 表2 - 1 机场场区气象特征表 气象要素特征值 历年平均气温( ) 1 4 0 历年最高气温( ) 3 4 0 历年最低气温( ) 一1 5 8 历年平均湿度( ) 7 4 历年平均大风日数( 天) 2 l 历年平均风速( m s ) 2 7 年平均日照时数( h ) 2 4 0 0 年平均降水量( m m ) 1 0 0 6 6 年平均雷暴日数( 天) 5 7 2 1 2 水文 研究区域属金沙江水系，邻区内无大的河流分布，较有影响的河流为宝象河 和牛栏江。机场场区位于宝象河与牛栏江的分水岭处。 宝象河位于机场场区的南面( 图2 一1 ) ，其水系面积约5 5 k m 2 ，宝象河全长 约4 1 4 k m ，流域面积约2 9 2 k m 2 ，发源于石灰窑村孙家坟山，在宝丰村附近汇入 滇池。主要的支流为马料河，发源于双龙镇西波山，河槽宽度一般为1 6 m ，堤 高1 5 2 m ，总体流向为s w 方向，于大板桥镇米明音寺汇入宝象河，与机场场 6 第3 章研究区环境地质背景 区的最近距离约2 k m 。 牛栏江水系面积约8 k m 2 ，其 支流花庄河发源于官渡区老巴 山，全长2 4 k i n ，流域面积 1 7 0 8 1 k i n 2 ，由西向东流经杨官 庄水库、花庄水库、八村水库， 转南与对龙河交汇后入嵩明县 境。花庄河离机场场区最近的支 流为葛藤沟，河槽宽度1 0 2 0 m ，水面宽度约1 6 m ，总体 流向为由南向北，最终汇入杨官 庄水库，与机场场区的最近距离 约1 5 k m 。 2 1 3 地形地貌 昆明新建机场场区位于云 南高原中部，处于云南省境内自 西北向东南递降地势的第二大 回高程点及高程 i 习机场场区 图2 - 1区域水系分布图 阶梯上。区域内海拔在1 5 0 0 2 8 0 0 m 之间。自更新世以来，由于印度板块与欧亚 大陆碰撞效应的加剧，区域在经历了漫流水系侵蚀作用之后，整体抬升，转而构 成了金沙江、南盘江及元江3 大水系分水岭的一部分，河流侵蚀作用减弱，使高 原面得以较好保存。高原面大部地形呈波状起伏，平均海拔2 0 0 0 m 左右，平均自 然坡度5 。8 。，表现为丘陵、略有起伏溶蚀平原和冲洪积平原。区域主要出 露古生代的碳酸盐岩和碎屑岩。受气候、岩性、构造等因素影响，地貌类型复杂 多样，主要类型为：岩溶地貌、构造剥蚀丘陵地貌和冲洪积平原地貌。 研究区位于机场场区中部，海拔一般在2 0 7 5 2 1 3 7m ，地面起伏变化不大， 坡度一般3 1 0 。，主要表现为溶蚀、剥蚀丘陵地貌( 图2 - 2 ) 。区内北部边缘为 溶蚀剥蚀深丘，海拔2 1 1 4 2 1 6 4m ；中北部为呈北东向的条带状构造剥蚀深丘， 海拔2 1 1 0 2 1 4 0 ；中部为剥蚀溶蚀深丘，海拔2 0 9 0 2 1 3 0m ；中南部至南部为剥 蚀溶蚀浅丘，海拔2 0 7 2 2 1 2 3m 。 7 成都理工大学硕士学位论文 图2 - 2 研究区地形地貌示意图 2 2 地层岩性 2 2 1 区域地层 昆明新建机场场区地处华南地层大区、扬子地层区、康滇地层分区、昆明地 层小区，东邻上扬子地层分区曲靖小区。区内分布地层主要为古生界和新生界第 四系( 见表2 2 ) 。 表2 - 2 机场场区地层表 界系统组 段代号 新生界第四系q ，? ，、7 v “、，、 一、，、7 v ，、 研1 新组 上段 pj y 2 二叠系下统r 卜段 p l y l 倒石头组 p 。d 上统威宁组c 2 w 上古生界石炭系 卜统大塘组上段c , d 2 上统宰格组 d 3 z 泥盆系 上段1 ) 2 h 2 中统海口组 下段 m h l 双龙潭组e o s 中统 陡坡寺组c 2 d 下古生界 寒武系 龙王庙组e - 1 下统 沧浪铺组e l c 第3 章研究区环境地质背景 现按沉积的顺序，由老至新将基岩地层的岩性特征、第四系堆积层特征及其 在区内的空间分布特征叙述如下： ( 1 ) 寒武系 下寒武统龙王庙组( c 1 s ) 灰色一深灰色中一厚层状灰岩、泥质灰岩，夹少量含生物化石的薄层砂、页 岩，夹白云质灰岩及白云岩，还夹少量含生物化石的页岩，以灰岩出现为本组的 底界，厚度约为l o l m 。分布在场区中部西北部，地表没有出露，被第四系堆积 物所覆盖。 中寒武统陡坡寺组( e ：d ) 上部由紫灰、灰色薄层石英粉砂岩、含长石石英砂岩夹薄层泥岩和灰、黄灰 色泥质白云岩组成，厚度4 8 m 左右；下部主要为黄黄灰灰色页岩、砂质页岩、 粉砂质泥岩、钙质粉砂岩组成，厚度约8 3 m 。该组地层地表风化残坡积较厚，南 北向平行冲沟发育，植被总体十分发育。底部以龙王庙组白云岩消失，本组粉砂 岩、粉砂质页岩出现为界，顶部以本组砂岩、页岩消失，双龙潭组泥质白云岩开 始出现为界，均呈整合关系。 中寒武统双龙潭组( e ：s ) 浅灰、灰黄、灰紫色薄层一中厚层粉一泥晶白云岩、泥质白云岩，夹少量钙 质砂岩及页岩，白云岩中含石盐假晶，厚约2 0 0 m 左右。顶部为不同时代地层所 覆，底以陡坡寺组的灰、黄、黄绿色砂岩、页岩结束，灰色灰岩、白云岩出现为 界，呈整合关系。该组是区内岩溶洼地、漏斗发育的地层之一，且洼地、漏斗发 育规模相对较大。 ( 2 ) 泥盆系 中泥贫统海口组( d 2 h ) 下段( d ：h 1 ) ：由黄灰色中层状中粒细粒石英砂岩、岩屑石英砂岩、粉砂岩 互层组成，层厚3 5 m 左右。产状1 2 6 。1 3 0 。么3 0 。3 6 。，地貌上为斜坡， 岩溶不发育。 上段( d 2 h 2 ) ：由深灰色、灰黄色中厚层状微晶粉晶灰岩、亮晶砂屑灰岩、 砾屑灰岩夹沥青质灰岩组成。底部与海口组下段( d 。h 1 ) 整合接触，顶与宰格组 ( d 3 z ) 底部黄灰色砾屑灰质白云岩整合过渡，层厚1 5 3 m 左右。产状1 2 6 。 1 3 0 。么3 0 。3 6 。分布于区内中北部，是岩溶发育的主要构成地层。 该组地层与上覆地层宰格组( d 3 z ) 整合接触，下伏地层双龙潭组( c ：s ) 平 9 成都理工大学硕士学位论文 行不整合接触。 上泥盆统宰格组( d 3 z ) 顶部灰、棕灰、肉红色砂屑白云岩、砾屑白云质灰岩、泥质白云岩、粉一细 晶白云岩及角砾状砾屑白云岩；中部浅灰、砖红、褐黄、紫灰色中厚层一厚层细 晶、粉细晶白云岩夹泥质灰岩及黄灰色薄层白云质泥岩、砾屑白云质灰岩、角砾 状灰岩；底部为黄灰、灰紫色厚层角砾状灰质白云岩，厚度大于1 2 3 m 。分布于 场区中部及南部，其分布地带溶蚀洼地、漏斗、溶沟、溶脊、石芽十分发育，是 区内岩溶地貌发育的主要地层层位。 ( 3 ) 石炭系 下石炭统大塘组( c d ) 由灰白、灰黄色薄中层状细粒石英砂岩、局部夹炭质页岩、劣质烟煤和灰 岩组成，具有水平层理，区内地表无出露，厚度约7 8 m 左右。 中石炭统威宁组( c z w ) 浅灰、灰白色厚层一块状微晶灰岩、砂屑灰岩、生物碎屑灰岩，底为粗晶灰 岩，埋藏于地面3 3 1 1 6 m 以下，层厚7 2 1 l o m 。与下伏大塘组为整合接触，上 未见顶。 ( 4 ) 二叠系 下二叠统倒石头组( p ，d ) 岩性为褐黄色、黄灰色页岩、铝土质泥岩，夹灰黑色砂质泥岩、黑色铁质泥 岩、煤线及劣质煤，厚6 1 5 m 。与下伏威宁组为平行不整合接触，与上覆阳新组 灰岩整合接触。 下二叠统阳新组( p 。y ) 上段( p 。y 2 ) ：下部为灰白色厚层砂屑灰岩、生物碎屑灰岩，含硅质结核；上 部为灰白色厚层白云质灰岩( 俗称“豹斑状灰岩”) ，产状1 9 0 。1 9 5 。么1 0 。 1 2 。，厚度约3 1 2 m 。 下段( p 。y ) ：为灰、深灰色中薄层厚层砂屑灰岩、生物碎屑灰岩、鲕状灰 岩，夹有白云质灰岩，产状1 9 0 。2 0 0 。z 1 2 。1 6 。，局部岩层倾角达3 0 。， 厚约1 3 6 m 。 该组地层主要分布在场区的西部和西南部，广泛发育岩溶洼地、漏斗、溶沟、 石芽等，是区内岩溶地貌发育的主要地层层位。 第3 章研究区环境地质背景 ( 5 ) 第四系 区内第四系土层分为：人工层( q 4 - 1 、q 。”) 、冲洪积层( q ；“”) 及残坡积层 ( q 4 “圳) 。 人工层( q 4 1 q 4 ”) ：主要为耕植土，分布范围较广，厚度一般0 2 0 8 m 。 冲洪积层( 包“”) ：分为粘土和粉土。粘土：灰褐、褐红色，由泥岩、页岩、 砂岩等的风化物组成，含少量铁、钙质结核及砂岩角砾，层厚0 1 5 1 2 9 m 。粉 土：黄褐色，稍湿，由泥岩、页岩、砂岩等的风化物组成，含少量铁、锰质结核， 局部含砂岩、泥岩、页岩碎块，层厚1 3 3 6 m ，均厚2 6 m 。 残坡积层( 如“”1 ) ：以红粘土及少量次生红粘土为主，厚度变化较大。红粘 土：棕红色，干稍湿，含少量铁、锰质结核及强风化碎石，层厚可达2 0 余米， 一般5 1 5 m 。次生红粘土：呈棕红色，含少量铁、锰质结核及强风化碎石，层厚 0 7 5 1 m ，均厚2 m 。 2 2 2 研究区地层 研究区内的地层分布与特征见图2 3 和表2 - 3 。 图2 - 3 研究区地层分布图 成都理t 大学硕士学位论文 表2 - 3 研究区地层分布与特征 地层单位 代号厚度( m )特征描述 系统组 0 2 人工层：旱褐红、褐黄、黄灰等色，主要为耕植士， q 4 1 q 4 “富含植物根茎、有机杂质等，分布范围较广，区内 5 6 溶蚀洼地及缓坡地带的浅表部分均可见到。 第 0 1 冲洪积层：呈褐红色、褐黄色，松散，为泥砾混合 四 q 4 8 1 呻1 0 3 堆积，主要分布于区内北匿角山体斜坡底部及南东 系 部平缓台地分水地带。 0 3 残坡积层：一般以粘土、粉质粘土为主，含少晕次 q 4 。1 + 4 1 生红粘土，主要分布在溶蚀洼地及山体斜坡地带， 9 4 厚度变化较大。 ，一，j 、一，、，一， v ? v 上 室 以灰、灰微带红色厚层块状白云岩为主，含少量 格 d 3 z 1 2 3 灰岩，下部与海口组连续沉积。上部被大塘组整合 统 覆盖。分布于研究区中部及南部，占研究区面积的 组 6 0 左右。 泥 上段由深灰色、灰黄色中厚层状微晶粉晶灰岩、 盆 亮晶砂屑灰岩、砾屑灰岩夹沥青质灰岩组成，底部 系 d 2 h 2 1 0 5 与海口组下段( d 2 h 1 ) 整合接触，顶部与宰格组( d 。z ) 由 海 底部黄灰色砾屑灰质白云岩整合过渡，占研究区面 积的1 8 左右。 口 统 组 下段由黄灰色中层状中粒细粒石英砂岩、岩屑石 英砂岩、粉砂岩互层组成，顶部与海口组上段( d 2 h 2 ) d 2 h 1 7 4 3 整合接触，底部与下伏般龙潭组( e z s ) 平行不整合 接触。占研究区面积的5 左右。 双 为浅灰色、浅粉红色中层泥质白云岩、假鲕状砂屑、 龙 潭 e 2 s2 0 0 砾屑白云岩，粉品泥晶白云岩组成，夹薄层钙质 寒 由 组 砂岩，占研究区面积的1 2 左右。 武 统 系 陡 为紫灰、黄灰色薄层石英粉砂岩、长石砂岩夹薄层 坡 寺 e 2 d 8 0 泥岩、钙质泥岩、页岩，分布于研究区j 【f ! i 端山脊 地带，仅占研究区面积的2 左右。 组 1 2 第3 章研究区环境地质背景 2 3 地质构造 2 3 1 区域构造 机场场区所在的扬子大陆板块作为i 级构造单元，此单元在早元古代末期基 本定型。二级构造单元是以小江断裂带为界划分出的上扬子陆块与康滇地轴s n 构造带。场区外围东侧为全新世活动的小江断裂带，西侧为中更新世活动的普渡 河断裂带，场区则位于二者之间的中部断块内。根据断块内部构造样式、构造演 化等不同，还可以进一步划分出更次级构造单元，即为机场场区的构造( 图2 - 4 ) 。 区域及机场场区的构造是以断裂为边界的断块构造，断块之间的相互作用造 成了结合带及其两侧地质体发生褶皱、断裂等变形，从而产生与之相关的构造特 征及构造形态。由于机场场区处在断裂强变形带之间的弱变形断块域中，故总体 构造相对简单。 圆地层代号 ：! 地层界线圆正断层 i 雪逆断层 固背斜固向斜回研究区 图2 - 4 机场场区构造纲要图 成都理工大学硕十学位论文 ( 1 ) 褶皱 机场场区褶皱构造较简单，主要集中发育在羊桃箐苏家坟断裂北东，以开 阔平缓的短轴褶皱为主；褶皱轴线总体呈n e e 向，构成微向南突出的弧形构造。 由转山背斜和与之相邻的北部和南部次级向斜组成( 见表2 4 ) 。 表2 - 4 机场场区主要褶皱特征表 出露地层 区内规模 轴线 ( k m ) 名称主要特征 方向 轴部翼部长宽 分布于机场场区中北部，背斜东段轴线呈n e e 向展布，两跑道及以西一线阜近e w 向延伸。 背斜东段北翼代表性产状：3 3 0 。3 4 7 。么i 0 e 3 s 、d 2 h 1 、。4 2 。、南翼代表性产状：1 2 5 。1 6 7 。么 转山n e e d 2 h 2 、d 3 z 、2 5 0 3 6 。，轴面产状：3 2 9 。么8 7 。，枢 背斜 e w e 2 d 3 41 c 。d 、g w 、纽产状：5 9 。么4 。；西段北翼代表性产状： p i d 、p l y 3 3 。7 l 。么7 。2 7 。、南翼代表性产状： 1 5 0 。1 7 5 。么2 0 。2 4 。，轴面产状： 1 3 。么8 7 。，枢纽产状：1 0 2 。么1 0 。；为两 翼产状基本对称的开阔直立水平褶皱。 分布于机场场区北部，向斜轴线置近e w 向展布， 向斜北翼代表性产状：1 7 5 。2 2 0 。么1 0 。1 5 石泉 。、南翼代表性产状：3 3 0 。o 。z 1 0 4 3 0 寺向 近e wd 2 h 1d 2 h 21 50 5。，轴面产状：1 8 0 。么8 6 。，枢纽产状：2 6 8 。z 5 。，为两翼产状基本对称的开阔直立水平 斜 褶皱。以南与转山背斜相邻，规模、变形强度 平褶皱幅度等方面均逊色于转山背斜，属转山 背斜北翼上的次级构造。 分布于机场场区中部，向斜轴线呈近n e e 向展 布，向斜北翼代表性产状：1 4 5 。1 7 0 。2 0 浑水 。3 5 。、南翼代表性产状：3 4 0 。2 5 。么 塘向 n e ed 3 zd 3 z20 5 1 0 。3 0 。，西部受f t 0 2 断层影响倾角可达6 5 。，轴面产状：3 5 3 。么8 6 。，枢纽产状：8 3 斜 。- - 5 。，为两翼产状基本对称的开阔直立水 平褶皱。以北与转山背斜相邻，属转山背斜南 翼上的次级构造。 ( 2 ) 断裂 机场场区断裂较发育，但除羊桃箐苏家坟断裂( f 。) 具有一定规模，对区 内构造变形具有一定影响外，其它断裂构造规模相对较小，属于小级别断裂，且 变形微弱( 见表2 5 ) 。 1 4 第3 章研究区环境地质背景 表2 - 5 机场场区主要断层特征表 断层名称展布方向区内长两盘地层 主要特征 及编号及性质度( k mj 上盘 下盘 横贯机场场区，通过东、西跑道南西端，断裂的连 e 2 d 、e 2 s续性较好，呈舒缓波状延伸，断面主要倾向南西， 局部为北东，倾角5 0 。以上。断层变形较为强烈， p l y 、c 2 wd 2 h 、d 3 z构造带可宽达十几米数十米。沿断裂发育有坡度 羊桃箐苏 n w 6平缓的线型侵蚀沟谷或较陡峭的溶蚀宽谷谷内发家坟断裂 正断层 f 1 0 cj d 、c 2 w育串珠状的溶蚀漏斗和洼地。沿断裂未见断层三角 面等断错地貌，断裂经过之处的溶蚀漏斗形态完 整，无位错痕迹。地貌的总体形态反映出该断裂第 四纪以来无明显的活动性。 分布于机场场区西北部，与西跑道近于平行延伸。 e l l s 、c 2 d 、e 2 s断裂构造岩不甚发育，破碎带宽度一般不超过 l o m ，以碎裂岩为主，局部片理化强烈，两侧地层白汉场西 n e m 岖 3 牵引褶曲发育，软弱岩层膝折明显，显示为脆性变冲断裂 逆断层 c 2 d 、e ：sd z h f 1 2形，力学性质表现为压剪特征。断裂的新构造活动 痕迹不明显，基岩上覆的晚更新世全新世堆积物 均未见后期构造变形痕迹。 分布在机场场区北东端，穿越两跑道的北端。走向 近东匿，断面倾向北，倾角7 0 。以上，早强烈的 d 2 h 2 e 2 d 、e 2 s舒缓波状展布。断裂的破碎带较窄，构造带厚度不 荷包塘乌 近e w 3 撒庄南断裂 正断层超过2 m 。与断裂伴生的劈理、揉皱等构造形迹不 f 1 5 1 甚发育。在断裂上发育有第四纪堆积物，但未见构 造扰动痕迹。 分布在机场场区西部，断裂走向n n w ，延伸较为稳 定。断裂在地貌上有一定的显示，断裂通过之处为 花箐李白 n n w 溶蚀槽谷与侵蚀残坡的线状分界线，地貌面存在一 冲断裂 2e i l se 2 d 、e 2 s f 。， 正断层定的反差。沿断裂覆盖有全新世形成的i 级冲积和 晚更新世堆积的i i 级基座阶地，但保持着原始形 态，无变形和位错等新构造活动痕迹。 发育于东跑道南段，平行羊桃箐苏家坟断裂，呈 n w 向展布，倾向n e ，倾角较陡。断裂变形强烈， 石灰窑断裂 n w p l yp l y 由至少三条相互平行的断层构成，断层面较平整； f 1 0 1 逆断层 约0 4 主断层破碎带宽2 3 m ，带中发育构造角砾岩带和 构造透镜体带。覆盖于断裂之上的第四纪残坡积物 未见有构造扰动的痕迹，且构造岩胶结紧密，表明 断层无新构造活动。 位于机场场区中部，向西延伸交于f ，o 断裂，断层 异常带绝大多数地段展布在上泥盆统宰格组地层 近e 1 r中，断层异常带附近，在多个钻孔中揭露见有断层 f 。f2d 3 zd 3 z 逆断层构造岩，显示出较为强烈的变形，未见覆盖于其上 的第四系堆积产生构造扰动，说明断层无新构造活 动痕迹。沿断层异常带，岩溶发育强烈。 成都理工大学硕士学位论文 2 3 2 研究区构造 研究区位于机场场区的中部，主要地质构造为位于区内中部及中南部的浑水 塘向斜和f 1 0 2 断层( 图2 5 ) 。另外，区内节理裂隙办较发育。 图2 - 5 研究区地质构造图 ( 1 ) 浑水塘向斜 浑水塘向斜构造贯穿于研究区中部，延伸长度约2 k m 左右，出露宽度约0 5 k m 左右。向斜所在地层为上泥盆统宰格组( d 。z ) ，组成向斜核部和翼部的地层均为 该组地层，这表明了浑水塘向斜褶皱幅度较低，变形强度较弱。 浑水塘向斜轴线呈近n e e 向展布，北翼代表性产状：1 4 5 。1 7 0 。么2 0 。 3 5 。，南翼代表性产状：3 4 0 。2 5 。1 0 。3 0 。，轴面产状：3 5 3 。z 8 6 。， 枢纽产状：8 3 。z 5 。，为两翼产状基本对称的开阔直立水平褶皱。向斜西部与 f 。2 断裂相交，受该断层影响局部岩层倾角可达6 5 。 浑水塘向斜以北与转山背斜相邻，从褶皱规模、变形强度和褶皱幅度等方面 均逊色于转山背斜，故该向斜应属转山背斜南翼上的次级构造。 1 6 第3 章研究区环境地质背景 ( 2 ) f 。2 断层 f 。2 断层是一条根据物探异常经地表和钻孔验证而确定的断层，断层异常带 绝大多数地段展布在上泥盆统宰格组地层中，控制长度约2 k m ，东段穿切于下石 炭统大塘组地层中，总体走向近东西向。在断层东段地表露头测得产状： 2 0 3 。l 7 5 。，地表露头处上盘为下石炭统大塘组浅灰色灰岩，岩层产状 2 1 2 。l 4 5 。；下盘为上泥盆统宰格组角砾状白云岩，岩层产状1 5 5 。l 2 1 。： 显示为逆断层结构。 f ，。2 断层贯穿研究区的南部，往西延伸出研究区，与羊桃箐苏家坟断裂( f 。) 断裂相交。在研究区范围内长度约6 5 0 m ，断裂带宽3 5 m 左右。在研究区内断层 展布在上泥盆统宰格组地层中，上下盘皆为上泥盆统宰格组( d 3 z ) 的白云岩， 断距不大。沿断裂带岩溶发育强烈，且规模较大。 在研究区内断层异常带附近，经钻探揭露，在多个钻孔中见断层构造岩，且 显示出较为强烈的变形，但未见覆盖于其上的第四系堆积产生构造扰动，说明断 层无新构造活动痕迹。沿断层异常带，岩溶发育强烈，溶蚀洼地、漏斗呈极为明 显的线性排列。 ( 2 ) 裂隙( 节理) 研究区出露宰格组白云岩、海口组上段灰岩及下段砂岩、双龙潭组白云岩、 陡坡寺组砂岩及泥岩，碳酸盐岩和碎屑岩相间分布，裂隙发育，极有利于岩溶的 发育。单个洼地、漏斗的长轴方向受结构面控制，以近北东向、东西向及北西向 为主。区内断裂和向斜附近裂隙强发育，导水性增强，岩溶强烈发育。区内裂隙 发育情况如图2 - 6 ，结构面发育方向主要为n e e 、n y 向。 图2 - 6 裂隙( 节理) 发育玫瑰花图 1 7 成都理工大学硕士学位论文 2 4 新构造运动 机场区域自燕山旋回末期强大的褶皱、断裂运动而奠定了现代地貌之雏形， 经喜山运动再进一步强烈差异升降，一些古老的断裂再次复活，形成当今所见的 一系列湖泊、谷地，部分新生界沉积亦遭遇不同程度的挠褶和错断，进入第四纪 构造运动，新构造活动表现强烈，地壳强烈抬升，由于抬升幅度的不均匀性，导 致大贼山、老巴山、圆宝山等强烈拱曲、隆升，区域内较为明显的拱曲有二：其 一为圆宝山杨官庄近东西向在基底隆起上的迭加隆起构造形成的拱曲，现代 地貌上形成一系列东西向山脉；次为以一朵云断裂作边界与宝象河水库之间的北 东向地块，为区域内最高地带，成为珠江水系与长江水系的分水岭。 机场场区的邻近地区，新构造活动表现强烈，发育有小江、普渡河、白邑一 横冲、一朵云、万寿山等第四纪活动断裂和昆明、嵩明、白邑等上新世一第四纪 构造盆地，强震活动频繁。场区东邻全新世活动的小江西断裂，其地震活动频 繁，西濒中一晚更新世活动的普渡河断裂带，新构造及其发展演化主要受这两条 断裂带差异活动的影响，其它地震活动带的影响是次要的。小江地震活动断裂带 和普渡河断裂带地震活动频繁，处于较不稳定状态。受小江断裂活动的影响， 区内地貌形态呈北北东向展布。跨越小江断裂，由东向西，地貌形态由剥蚀丘 陵、盆地平原呈阶梯状过渡到中低山，东、西相对高差在2 0 0 米以上。白邑盆 地至日昨云一线，地貌形态亦呈北北东向展布，也是由剥蚀丘陵、盆地平原呈 阶梯状状过渡到中低山，东、西相对高差在2 0 0 米以上。在小江断裂与北北东 向一朵云断裂相交处以南，两断裂所夹夷平面较周围要高出3 0 0 米左右。 机场场区地处嵩明盆地与昆明盆地的过渡地带，夷平面高度在2 4 0 0 2 5 0 0 米之间，集中分布在场区的北部。南部为i 级剥蚀面，分布高程2 0 0 0 米左右， 在瓦窑一带残留有上新世早更新世河湖相和沼泽相沉积物，碳酸盐岩出露区 溶蚀洼地、溶蚀漏斗、石芽、溶沟等岩溶地貌十分发育。河谷地带，发育有两 级阶地，形成时代分别为全新世和晚更新世晚期。 1 8 第3 章研究区水文地质条件 第3 章研究区水文地质条件 3 1 水文地质岩组结构特征 3 1 1 含水岩组划分 研究区内分布的地层可根据岩性及其组合、含水介质特征、含水岩层渗透性 的差异，划分为纯碳酸盐岩、不纯碳酸盐岩和碎屑岩三个含水岩组。根据岩组的 水理性质，相应划分为裂隙溶洞水和岩溶裂隙水两种地下水类型。依据岩组的富 水性差异、孔隙与溶蚀特征，概略地划分为强含水岩层、中等含水岩层、相对隔 水岩层三种类型( 表3 - 1 ) 。 。 表3 一l 研究区含水岩组特征表 含水岩组含隔水岩地下水 对应地 主要特点 名称层名称类型 层代号 以质纯的厚层白云岩为主，岩