灰?guī)r地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)的巖土工程勘察措施

張 毅 房 明

(1.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510010;2.廣東商學(xué)院，廣東 廣州 510320)

1 概述

石灰?guī)r地區(qū)，尤其是在溶溝、溶槽［1-3］等相對(duì)封閉且地下水豐富的低洼地帶，在靠近巖面附近易形成軟塑，甚至流塑狀態(tài)的灰?guī)r殘積土;同時(shí)在巖溶發(fā)育的地帶易形成蜂窩狀、串珠狀小溶洞。這些復(fù)雜地質(zhì)條件嚴(yán)重影響了巖土工程勘察的準(zhǔn)確性。

為此，本文首先分析了灰?guī)r殘積土和溶蝕灰?guī)r的特征，在此基礎(chǔ)上提出了這兩種特殊地層對(duì)于巖土工程勘察的影響、鑒別中應(yīng)注意的問題及解決措施。

2 灰?guī)r殘積土

2.1 灰?guī)r殘積土特征

由灰?guī)r風(fēng)化殘積而成的殘積土，在形成過程中往往因堆積搬運(yùn)作用和地表水、地下水的浸泡、溶蝕作用，而產(chǎn)生上部殘積土較硬(往往呈可塑、硬塑狀態(tài))，而靠近巖面部分的殘積土，含水量較大，多呈軟塑狀態(tài)，甚至流塑狀態(tài)。尤其是在溶溝、溶槽等相對(duì)封閉且地下水豐富的低洼地帶。

同時(shí)灰?guī)r殘積土中往往含有大量的灰?guī)r碎屑和巖塊，且礫徑大小分布無規(guī)律。

因此在對(duì)靠近巖面部分殘積土進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)時(shí)得到的數(shù)值往往偏高，若該鉆孔為鑒別孔未取土樣，并且野外氣候炎熱干燥，常被誤判為可塑、硬塑、全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)。

2.2 工程實(shí)例

如圖1所示為廣州某灰?guī)r地區(qū)巖土工程勘察土芯照片，上部殘積土為可塑狀態(tài)，在靠近巖面附近7 m范圍內(nèi)，灰?guī)r殘積土多呈軟塑狀態(tài)，鉆機(jī)干鉆可鉆進(jìn)，但實(shí)際標(biāo)貫擊數(shù)7擊(含灰?guī)r碎屑和巖塊造成)，因?yàn)樵摽资氰b別孔，因此現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員根據(jù)鉆進(jìn)情況和巖芯現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)判定該層土為軟塑土，局部可塑，是正確的。

圖1 廣州某工程勘察土芯照片

2.3 對(duì)實(shí)際勘察的影響及措施

針對(duì)灰?guī)r殘積土的特點(diǎn)，在實(shí)際勘察中，地質(zhì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際勘察中鉆機(jī)鉆進(jìn)的速度、難易程度判斷土的軟硬程度，并應(yīng)結(jié)合標(biāo)貫試驗(yàn)，同時(shí)地質(zhì)人員應(yīng)第一時(shí)間對(duì)土芯和標(biāo)貫芯進(jìn)行甄別，進(jìn)一步判斷土的軟硬程度和塑性以及灰?guī)r碎屑或巖塊在整個(gè)土層中的大致含量。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)場(chǎng)勘探中可適當(dāng)增加干鉆，并取原狀土樣，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)得出最終結(jié)論。

3 溶蝕灰?guī)r

3.1 溶蝕灰?guī)r特征

灰?guī)r由于其可溶性，因此在地下水豐富的灰?guī)r區(qū)域，灰?guī)r長(zhǎng)期在地下水的作用下，其溶洞、土洞呈現(xiàn)無規(guī)律性和復(fù)雜性，并且?guī)r石溶蝕的程度亦呈現(xiàn)無規(guī)律性。

在實(shí)際勘察中，在鉆探進(jìn)入巖層后，可能會(huì)出現(xiàn)灰?guī)r因溶蝕造成的蜂窩狀小溶洞，其示意圖如圖2所示。此時(shí)用常規(guī)泥漿護(hù)壁鉆探方法鉆進(jìn)時(shí)鉆機(jī)不掉鉆，并且漏水，甚至不返水，鉆出的巖芯常呈現(xiàn)碎塊、塊狀和少量短柱狀。這一現(xiàn)象易造成將該層按常規(guī)判別方法籠統(tǒng)地判為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化巖，這是不合理的。

圖2 蜂窩狀溶洞示意圖

3.2 對(duì)實(shí)際勘察的影響及措施

針對(duì)上述情況，并根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際勘察中當(dāng)出現(xiàn)上述溶蝕灰?guī)r情況時(shí)，常表現(xiàn)為以下四個(gè)特征:

1)鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)鉆孔漏水，甚至不返水。

2)鉆機(jī)鉆進(jìn)緩慢，合金鉆頭無法鉆進(jìn)，金剛石鉆頭鉆進(jìn)時(shí)出現(xiàn)頂鉆、跳鉆和卡鉆，并且連續(xù)或間斷發(fā)出頻率較高的“嘎啦、嘎啦”聲響，高速鉆機(jī)只能用低速一擋鉆進(jìn)，油壓加壓較小。

3)鉆進(jìn)速度不均勻，偶爾出現(xiàn)1 cm～3 cm鉆進(jìn)較快，不掉鉆;整個(gè)地層常出現(xiàn)10 cm～50 cm溶洞，1 m以上溶洞較少。

4)巖芯較破碎，多呈碎塊和塊狀，少量短柱狀，溶蝕痕跡明顯，溶蝕較強(qiáng)烈，可見半邊溶洞和蜂窩狀溶蝕，取芯率較低，巖芯磨損較嚴(yán)重。例如，廣州某灰?guī)r地區(qū)巖土工程勘察巖芯照片，如圖3所示。

因此若遇到溶蝕灰?guī)r情況，地質(zhì)人員應(yīng)認(rèn)真勘察，根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)情況和巖芯做出鑒別，亦可參考本文上述四點(diǎn)特征。同時(shí)灰?guī)r可不評(píng)價(jià)其風(fēng)化程度，地質(zhì)資料中對(duì)于灰?guī)r的描述應(yīng)著重于破碎程度、溶蝕程度、溶洞發(fā)育程度、完整程度，進(jìn)而對(duì)其物理力學(xué)指標(biāo)作出評(píng)價(jià)，而不僅僅判別其風(fēng)化程度。

除此之外，在條件允許的情況下應(yīng)采用其他勘察手段進(jìn)一步查明地層情況，例如:高密度電法［4］、高密度電阻率法、地震映像法、多道瞬態(tài)瑞雷面波法等方法［5］。

圖3 廣州某工程勘察巖芯照片

4 結(jié)語

本文通過分析灰?guī)r地區(qū)兩種復(fù)雜地層，即軟塑狀態(tài)灰?guī)r殘積土和溶蝕灰?guī)r的特征，研究了以上兩種地層對(duì)實(shí)際巖土工程勘察的影響、鑒別時(shí)應(yīng)注意的問題及相應(yīng)措施，研究結(jié)果對(duì)于灰?guī)r地區(qū)的巖土工程勘察工作具有一定的指導(dǎo)作用和實(shí)際意義。

［1］常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)［M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］李愛民.灰?guī)r地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件對(duì)大型電廠樁基的影響及相應(yīng)措施［J］.施工技術(shù)，2008，37(1):34-36.

［3］冼 林.沖孔灌注樁在灰?guī)r地區(qū)高層建筑地基中的應(yīng)用［J］.西部探礦工程，2007(2):20-21，25.

［4］姚道平，張藝峰，鄭韶鵬.高密度電法在灰?guī)r地區(qū)勘察中的應(yīng)用［J］.工程地球物理學(xué)報(bào)，2008，5(4):449-452.

［5］趙衛(wèi)楚，熊章強(qiáng)，曾茂宗，等.綜合物探在廈成高速巖溶地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用［J］.勘探地球物理進(jìn)展，2008，31(2):154-157.