鐵路工程地質(zhì)勘測(cè)的主要方法

毛 杰

(山西省地勘局二一四地質(zhì)隊(duì)，山西 運(yùn)城 044000)

鐵路工程地質(zhì)勘測(cè)的主要方法

毛 杰

(山西省地勘局二一四地質(zhì)隊(duì)，山西 運(yùn)城 044000)

介紹了鐵路工程地質(zhì)的主要類型，詳細(xì)闡述了鐵路地質(zhì)勘測(cè)中常用的技術(shù)方法，并列舉了巖漿巖、深變質(zhì)巖、沉積巖、淺變質(zhì)巖、松散沉積層等地區(qū)的地質(zhì)勘探方法，以提高工程地質(zhì)勘探的效益和質(zhì)量。

鐵路，地質(zhì)，勘測(cè)，地區(qū)

0 引言

由于我國地質(zhì)類型的多樣性，所以在此條件下，我國的鐵路地質(zhì)勘查的方法有很多種。傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查方法有地質(zhì)測(cè)繪加鉆探，這是最直觀可靠的方法。但是隨著我國鉆探技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了遙感、觸探、物探等一些技術(shù)，結(jié)合利用先進(jìn)和數(shù)字化儀器實(shí)行對(duì)我國鐵路工程的地質(zhì)勘查，提高了地質(zhì)勘查工作的質(zhì)量和效益。

1 我國鐵路工程地質(zhì)的主要問題

我國鐵路的地質(zhì)情況直接影響了我國的鐵路建設(shè)，因此在進(jìn)行地質(zhì)勘查時(shí)，應(yīng)首先了解我國的主要地質(zhì)情況，為使用何種地質(zhì)勘查技術(shù)提供條件。1)高山峽谷區(qū)地質(zhì)問題。我國高山峽谷區(qū)的地質(zhì)問題主要是斜坡物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，主要包括滑坡、泥石流、坍塌等情況；2)特殊巖土的破壞以及變形問題；3)越分水嶺在深埋隧道時(shí)，山體的能量釋放或者物質(zhì)移動(dòng)問題，其中主要包括軟巖塑變、涌水、突水、圍巖坍塌等情況；4)地殼運(yùn)動(dòng)地質(zhì)問題。其中主要包括地震災(zāi)害、斜坡運(yùn)動(dòng)、地面變形以及位移破壞對(duì)鐵路工程施工的影響。

2 我國鐵路工程地質(zhì)勘測(cè)的主要方法

2.1 傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪方法

在鐵路進(jìn)行地質(zhì)綜合勘查時(shí)，此傳統(tǒng)方法是最基本的勘探方法，其主導(dǎo)了各個(gè)勘探階段的地質(zhì)勘查工作，為勘探點(diǎn)的布置和各種不同技術(shù)方法的選擇提供了依據(jù)。傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪方法貫穿了地質(zhì)勘測(cè)工作的全過程。

2.2 遙感技術(shù)方法

遙感技術(shù)在對(duì)我國鐵路工程進(jìn)行勘察時(shí)，是利用遙感圖像判釋技術(shù)，對(duì)鐵路工作的地質(zhì)進(jìn)行調(diào)繪。此方法是通過遙感圖像獲取信息迅速全面、視域?qū)掗煹奶攸c(diǎn)，在宏觀上，對(duì)鐵路工程所處地的地質(zhì)情況進(jìn)行初步的查明，避免重大不良地質(zhì)對(duì)我國鐵路工程施工的影響。遙感技術(shù)改變了常規(guī)的調(diào)查方法，使其調(diào)查方法由點(diǎn)到線到面的模式變成了由面到線到點(diǎn)的模式，使用判釋成果來對(duì)地面調(diào)繪進(jìn)行指導(dǎo)。

遙感技術(shù)的基本方法是指以遙感圖像的綜合對(duì)比分析和判釋方法，從宏觀上調(diào)查鐵路工程所處地的工程地質(zhì)、水溫地質(zhì)以及區(qū)域地質(zhì)等情況，為鐵路工程通過地的地質(zhì)條件評(píng)判提供依據(jù)。在一些特殊的地質(zhì)段以及資料缺乏的鐵路施工地區(qū)，比如出現(xiàn)施工地區(qū)地形和地質(zhì)復(fù)雜、有越嶺隧道工程的鐵路項(xiàng)目等情況時(shí)，其作用非常明顯。

2.3 物探技術(shù)方法

物探技術(shù)方法具有勘探深度相對(duì)隨意、方法多的特點(diǎn)，在大面積勘測(cè)時(shí)，使用點(diǎn)、線、面相結(jié)合甚至是三維勘探，是我國鐵路工程地質(zhì)勘查的重要手段。有效合理的應(yīng)用物探技術(shù)，可以提升地質(zhì)勘查的宏觀控制水平，有效降低鉆孔布置的盲目性，提高其利用率。另外，物探技術(shù)可以勘測(cè)地層的磁化率、電阻率、彈性波速度、放射性、地溫等，為鐵路工程施工方案的設(shè)計(jì)提供多種參數(shù)。物探技術(shù)方法在使用時(shí)的原則是：

1)物探是鉆探前的先行工作，通過利用其信息量大和測(cè)點(diǎn)密集的優(yōu)點(diǎn)，可以使用剖面性、全面性或者是透濕性探測(cè)技術(shù)，分析地下異常點(diǎn)，依據(jù)物探的異常、物性分區(qū)分段及界面合理經(jīng)濟(jì)的布置來設(shè)置鉆孔點(diǎn)。

2)使用此方法時(shí)，應(yīng)注意將物探出的異常點(diǎn)與實(shí)測(cè)資料、地質(zhì)鉆孔資料和地質(zhì)調(diào)繪資料相結(jié)合進(jìn)行分析。依據(jù)物探方法取得勘查對(duì)象的物性參數(shù)，提升物探技術(shù)的解釋精度。

3)在遇到使用一種物探方法無法完全解決在勘探時(shí)遇到的問題時(shí)，應(yīng)與其他物探方法相結(jié)合使用，進(jìn)行綜合性的地質(zhì)物探。并且應(yīng)考慮工程所處地的地形、地貌等干擾因素，進(jìn)行合理的組合應(yīng)用，確保地質(zhì)勘查準(zhǔn)確性。

4)在選擇合理的綜合物探方法時(shí)，不僅要考慮勘查的效果性，也要考察方法的經(jīng)濟(jì)性。

2.4 鉆探技術(shù)方法

鉆探技術(shù)為鐵路工程設(shè)計(jì)施工提供了科學(xué)的依據(jù)。可勘查工程所處地的基礎(chǔ)地質(zhì)條件，對(duì)所處地的水文地質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)并獲取土工試樣，且對(duì)其他勘探技術(shù)的推斷和解釋及地質(zhì)調(diào)繪進(jìn)行驗(yàn)證。在鐵路工程地質(zhì)進(jìn)行綜合勘探時(shí)，應(yīng)注意其勘探原則。第一，關(guān)于重點(diǎn)工程較深程度的鉆孔，都應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的孔內(nèi)測(cè)試或者物探測(cè)井。第二，在孔位進(jìn)行布置前，要求對(duì)地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)描繪和物探工作。

2.5 土工試驗(yàn)方法

土工試驗(yàn)方法指在地質(zhì)勘查時(shí)，對(duì)所處地的地質(zhì)進(jìn)行野外采樣，在室內(nèi)對(duì)樣品進(jìn)行相應(yīng)的物理力學(xué)和化學(xué)等指標(biāo)的測(cè)試，獲得按工程設(shè)計(jì)與施工時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)指標(biāo)。為鉆探、物探、原位測(cè)試進(jìn)行土名鑒別及獲取試驗(yàn)指標(biāo)提供依據(jù)。

2.6 原位測(cè)試方法

原位測(cè)試方法指對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地基土進(jìn)行多種參數(shù)的測(cè)定獲得施工需要的土樣指標(biāo)，是鐵路工程地質(zhì)勘測(cè)中經(jīng)常使用的手段。其主要方法包括載荷試驗(yàn)、靜力觸探、十字板剪切試驗(yàn)以及預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)。

2.7 綜合勘探技術(shù)方法

綜合勘探技術(shù)方法指對(duì)鐵路工程的地質(zhì)實(shí)施勘探時(shí)，在利用遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪的條件下，充分合理的與物探、原位測(cè)試方法、鉆探等各種勘探方法相結(jié)合來勘測(cè)地質(zhì)。各種方法通過取長(zhǎng)補(bǔ)短來獲得多性狀的地質(zhì)信息，提高鐵路地質(zhì)勘探的效益和質(zhì)量。此方法尤其適合于大型的地質(zhì)復(fù)雜型工程以及前期鐵路選線的地質(zhì)勘查。

3 幾種不同地質(zhì)條件下的地質(zhì)勘探方法

3.1 關(guān)于巖漿巖及深變質(zhì)巖地區(qū)的地質(zhì)勘探方法

1)在基巖覆蓋地區(qū)的勘探方法。在基巖覆蓋地區(qū)施行地質(zhì)勘探時(shí)，探測(cè)較大范圍的覆蓋層厚度以及貫穿覆蓋層對(duì)地區(qū)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘探，可以采取電剖面法和地震折射波法，這些方法精密度比較高而且效果比較好。另外，也可以采用電測(cè)探法，此方法在探測(cè)覆蓋層與風(fēng)化層厚度上的效果相對(duì)較好。若在探測(cè)時(shí)覆蓋層下面出現(xiàn)明顯的磁性差異情況時(shí)，應(yīng)利用磁法對(duì)其進(jìn)行勘探，確定隱伏的斷層位置和基巖的巖性。

2)在小于500 m埋深的基巖裸露地區(qū)勘探方法。對(duì)此地質(zhì)進(jìn)行勘探時(shí)，因不明顯的地層對(duì)比標(biāo)志，所以使用地質(zhì)調(diào)繪方法難度系數(shù)較大，應(yīng)使用綜合物探方法。其中物探方法的選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)問題和條件來確定，在實(shí)施中，可采用彈性波速度法等方法來實(shí)施勘探。

3)在偏大埋深(200 m～2 000 m)基巖覆蓋或者裸露地區(qū)的勘探方法。在對(duì)較大深埋基巖覆蓋或者裸露地區(qū)采用電法和地震勘探效果不佳時(shí)，可以使用大地可控源音頻大地電磁法和高頻大地電磁法對(duì)此地區(qū)進(jìn)行勘探。

3.2 沉積巖及淺變質(zhì)巖地區(qū)的地質(zhì)勘探方法

1)在平緩褶曲結(jié)構(gòu)區(qū)的勘探方法。在此地質(zhì)中，其地質(zhì)構(gòu)造多是以交互的砂頁巖地層、含煤地層、軟硬相間地層以及石膏等級(jí)軟地層等一些地層組成的。在平緩產(chǎn)狀的巖層呈現(xiàn)格曲或者單斜狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該使用電測(cè)探技術(shù)方法和地震反射波技術(shù)方法來獲取三維或者二維地層發(fā)射圖，并與控制性鉆孔相互配合，對(duì)此地區(qū)地質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的勘探。

2)在單斜巖層結(jié)構(gòu)區(qū)勘探方法。在進(jìn)行該地區(qū)的地質(zhì)勘探時(shí)，如果調(diào)查測(cè)繪方法獲得的資料可以通過地表各層巖性推判地下設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，此時(shí)應(yīng)采取地震折射波技術(shù)方法勘探淺部完整基巖的界面速度。依據(jù)地質(zhì)調(diào)繪和航片判釋方法獲取巖層的產(chǎn)狀，從而通過地層波速推測(cè)設(shè)計(jì)標(biāo)高，且在鉆孔時(shí)使用聲波測(cè)試對(duì)此地區(qū)的各地層巖性進(jìn)行勘察，并比較鉆孔和地表兩種方法的縱波速度。

如果基巖地區(qū)被土層大面積覆蓋，此時(shí)除覆蓋地段以外的地區(qū)，可以使用衛(wèi)片判釋和航判釋方法，在覆蓋地區(qū)運(yùn)用綜合物探技術(shù)和地質(zhì)調(diào)繪相配合方法，為鉆探布孔做指導(dǎo)。

3)在強(qiáng)磁性地層區(qū)的勘探方法。在覆蓋層厚的地區(qū)，因覆蓋層下基巖有不一樣的巖層，因此會(huì)出現(xiàn)磁性差異現(xiàn)象?？刹捎么欧碧郊夹g(shù)對(duì)隱伏的斷層的位置及基巖的巖性進(jìn)行勘探，并和電法及彈性波探測(cè)法相結(jié)合對(duì)該區(qū)地質(zhì)進(jìn)行勘察。

3.3 在松散沉積層地區(qū)的勘探方法

1)地質(zhì)為細(xì)顆粒土?xí)r。在此地質(zhì)上，應(yīng)該在地質(zhì)調(diào)繪的前提下，應(yīng)用靜力觸探技術(shù)或者動(dòng)力觸探技術(shù)與鉆探方法、物探方法及土工試驗(yàn)方法相配合，依據(jù)不同鐵路工程類型和勘探階段的要求，選擇適合的勘探方法。

2)在土石界面層時(shí)。在地表是第四系松散地層覆蓋且下伏基巖時(shí)，一般在地質(zhì)調(diào)繪的前提下，運(yùn)用綜合物探方法與動(dòng)探、靜探鉆探技術(shù)相結(jié)合的模式，依據(jù)彈性波速度和電性的差異性，顯示電剖面法、電測(cè)探法和地質(zhì)折射波法的作用，對(duì)此地質(zhì)進(jìn)行勘探。

4 結(jié)語

通過上文可以看出，我國的地質(zhì)勘探技術(shù)有多種方法，應(yīng)該根據(jù)鐵路工程所處地的地質(zhì)來確定使用何種勘探技術(shù)。地質(zhì)的不同決定了勘探方法的不同。提倡對(duì)鐵路的地質(zhì)進(jìn)行勘探時(shí)，應(yīng)使用綜合勘探技術(shù)對(duì)鐵路地質(zhì)進(jìn)行勘探，各勘探方法之間揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高地質(zhì)勘探的效益和質(zhì)量，確保我國鐵路施工的正常進(jìn)行，避免地質(zhì)事故的發(fā)生。

[1] 譚衢霖,魏慶朝,楊松林，等.鐵路工程地質(zhì)遙感雷達(dá)圖像應(yīng)用分析[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2009(1)：25-27.

[2] FJBaynes,PGFookes.綜合工程地質(zhì)法[J].四川建材,2012,38(6)：33-35.

[3] 周 云.對(duì)地觀測(cè)技術(shù)在鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2012(2)：69-71.

On main methods for railway engineering geological survey

MAO Jie

(No.214GeologicalBrigade,ShanxiBureauofGeologyandMineralResources,Yuncheng044000,China)

The paper introduces the main types of railway engineering geology, mainly illustrates the common technical methods for the railway geological survey, and lists the geological survey approaches for magmatic rock, grade metamorphic rock, sedimentary rock, epimetamorphic rock, and unconsolidated sediments, so as to improve the benefits and quality of the engineering geological survey.

railway, geology, survey, area

1009-6825(2014)34-0098-02

2014-09-27

毛 杰(1985- )，男，助理工程師

TU412

A