巖石勘察中的部分難點(diǎn)及分析

呂富威

摘 要：巖土工程施工的基礎(chǔ)性工作就是巖土工程勘察，對(duì)于整個(gè)建設(shè)工程來說，也起到了至關(guān)重要的作用。巖石在成因上具有多樣性的特點(diǎn)，在構(gòu)造上具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，這都給巖土工程勘察增加了難度。在實(shí)際巖土工程勘察工作中，經(jīng)常會(huì)遇到一些難點(diǎn)，本文主要是針對(duì)這些難點(diǎn)來進(jìn)行分析的，希望能對(duì)巖石勘察工作的發(fā)展起到一定的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：巖石勘察；地質(zhì)構(gòu)造；難點(diǎn)；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.084

0 引言

在巖土工程中，巖土工程勘察是最基礎(chǔ)的工作，在進(jìn)行巖土工程勘察工作的過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生相鄰鉆孔巖石特性發(fā)生突變的情況，由于巖層表面通常有較厚的第四系覆蓋層，這就給巖層異常的原因分析和鉆孔間漸變點(diǎn)的推測(cè)帶來了更高的難度，這就需要在充分考慮鉆孔中巖芯的各種性質(zhì)和地表出露巖石的特性等的基礎(chǔ)上，再來進(jìn)行綜合性的分析。

1 巖土工程勘察的重要意義

巖土勘察活動(dòng)開展的主要任務(wù)是針對(duì)建筑工程的場(chǎng)地及其周圍的地質(zhì)、水文地質(zhì)開展勘察活動(dòng)，為建筑工程提供重要的依據(jù)資料，幫助其在位置選擇，布置、地基的設(shè)計(jì)方面與施工方面做出正確的抉擇。巖土勘察活動(dòng)是建筑工程開始的必要前提條件，對(duì)建筑工程具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

巖土工程屬于是一門獨(dú)立應(yīng)用的綜合性學(xué)科，其理論基礎(chǔ)是土力學(xué)、地基基礎(chǔ)工程學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、巖體力學(xué)；工作內(nèi)容主要是在土木工程中對(duì)于巖土的利用、改造和整治，與建筑、水利等各種工程都有聯(lián)系。通過巖土勘察工作幫助建筑工程單位對(duì)建筑工程場(chǎng)地的地質(zhì)、水位、地層結(jié)構(gòu)、巖土性質(zhì)等狀況進(jìn)行了解與全面掌握。

2 巖土工程勘察中各個(gè)階段的工作內(nèi)容

我們將巖土勘察工作分為下面三個(gè)階段。

（1）可行性研究勘察階段。可行性研究勘察階段的工作重點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)有資料進(jìn)行搜集和分析，緊抓重點(diǎn)，為現(xiàn)場(chǎng)勘探工作做準(zhǔn)備。其工作內(nèi)容主要包括以下幾點(diǎn)：①對(duì)工程所在場(chǎng)地的地質(zhì)、地貌、礦產(chǎn)、水質(zhì)等有關(guān)的資料進(jìn)行搜集，同時(shí)也要搜集當(dāng)?shù)匾延薪ㄖ慕?jīng)驗(yàn)；②對(duì)現(xiàn)有資料進(jìn)行搜集與分析的基礎(chǔ)上，對(duì)工程所在場(chǎng)地的巖性、地下水、地層、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象等進(jìn)行深入了解；③如果現(xiàn)有資料不能將工程所在場(chǎng)地的復(fù)雜地質(zhì)條件說明清楚的話，要開展工程地質(zhì)測(cè)繪以及工程物探、鉆探等必要的勘探工作。

（2）初步勘察階段。初步勘察階段工作內(nèi)容主要包括以下幾點(diǎn)：①按照選址方案的范圍，安排適當(dāng)?shù)臏y(cè)試與勘探工作；②搜集與擬建工程有關(guān)的文件、資料、圖紙；③對(duì)于場(chǎng)地內(nèi)存在的不良地質(zhì)要查明其位置、成因及其對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性的影響程度；④地質(zhì)構(gòu)造、對(duì)地層結(jié)構(gòu)、地下水埋藏條件、巖土工程特性進(jìn)行初步勘察；⑤對(duì)構(gòu)造斷裂地質(zhì)與場(chǎng)地穩(wěn)定性的聯(lián)系進(jìn)行探測(cè)；⑥如果工程所在場(chǎng)地屬于季節(jié)性凍土地區(qū)，要對(duì)其凍結(jié)深度進(jìn)行調(diào)查；⑦對(duì)高層建筑進(jìn)行初步勘察時(shí)，要初步分析評(píng)價(jià)工程降水方案、地基基礎(chǔ)類型等；⑧對(duì)當(dāng)?shù)匾延械慕ㄖ?jīng)驗(yàn)及勘察資料進(jìn)行搜集整理。

（3）詳細(xì)勘察階段。詳細(xì)勘察階段工作內(nèi)容主要包括以下幾點(diǎn)：①明確建筑工程的范圍，對(duì)其范圍內(nèi)的各層巖土的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)進(jìn)行查明工作；②獲取工程建筑總平面布置圖，對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)特點(diǎn)、建筑物的地面整平標(biāo)高，地基設(shè)計(jì)的要求等有一個(gè)明確的了解；③提供地基變形計(jì)算參數(shù)，對(duì)建筑物的差異沉降以及整體斜度進(jìn)行預(yù)測(cè)；④對(duì)與不良地質(zhì)作用有關(guān)的資料開展細(xì)致的調(diào)查，提出整治方案；⑤對(duì)地下水埋藏條件開展細(xì)致的調(diào)查；⑥根據(jù)抗震設(shè)防烈度的不同，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行具體的分類與勘測(cè)；⑦對(duì)水、土與建筑材料所產(chǎn)生的腐蝕性進(jìn)行判定；⑧對(duì)需要深基坑開挖的場(chǎng)地提供支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)；⑨對(duì)地下水和地基與工程之間的影響進(jìn)行判斷，并給出合理的防治方案；⑩對(duì)樁基設(shè)計(jì)需要的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行提供。

3 在巖土工程勘察中巖石勘察的難點(diǎn)

在地殼中由于多種不同地質(zhì)的作用，形成了具有化學(xué)性質(zhì)及物理性質(zhì)的單質(zhì)或者化合物，這種單質(zhì)或化合物就是礦石，它具有一定的化學(xué)成分，同時(shí)也具有一定的結(jié)構(gòu)特征。多種天然固態(tài)礦物集合在一起就形成了巖石。巖石的礦物組成多樣化，巖石的構(gòu)造以及巖石的形成年代都具有很大的差異性，在對(duì)巖石勘探的過程中，巖石的特點(diǎn)與粉土、粉質(zhì)黏土等土類那樣具有明顯的特點(diǎn)，這些都使巖石勘探工作的難度進(jìn)一步加大了。

4 巖石勘察中的部分難點(diǎn)及分析

（1）中等風(fēng)化石英巖到微風(fēng)化石英巖和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖到全風(fēng)化花崗巖互層。我們先來簡(jiǎn)單地介紹一下花崗巖與石英巖，花崗巖是地殼上分布最廣的一種巖石，它屬于火成巖的一種，是地殼深處的巖漿逐漸冷卻凝結(jié)之后而形成的結(jié)晶巖體，主要是由石英、長(zhǎng)石和云母組成的。石英巖屬于變質(zhì)巖，其主要成分是石英，石英的含量可超過85%，石英巖的形成是由于石英砂巖及硅質(zhì)巖發(fā)生變質(zhì)的結(jié)果。通常石英巖的形成是在石英砂巖或者其他硅質(zhì)巖石先發(fā)生區(qū)域變質(zhì)，然后重新結(jié)晶而來的。巖漿附近的硅質(zhì)巖石因受熱而發(fā)生變質(zhì)作用，也會(huì)形成石英巖。

花崗巖的形成主要是由于火山噴發(fā)而形成的，所以，花崗巖屬于火成巖，主要是由石英、長(zhǎng)石和云母組成的，通常情況下，其結(jié)構(gòu)屬于厚層至巨厚層結(jié)構(gòu)，在火山噴發(fā)的過程中，受到物理作用的影響，花崗巖通常會(huì)以侵入巖的形式形成大面積的花崗巖區(qū)。所以，在花崗巖的下部通常情況下是不會(huì)有其他類別的巖石出現(xiàn)的。然而，在一次巖石勘探工作中，我們發(fā)現(xiàn)了如圖1所示的中等風(fēng)化石英巖到微風(fēng)化石英巖和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖到全風(fēng)化花崗巖互層。

從圖1的地質(zhì)剖面示意圖中，我們可以清楚地看到，石英巖出現(xiàn)在了花崗巖區(qū)，并且和花崗巖形成了互層形式而交替出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。在對(duì)巖石地質(zhì)進(jìn)行勘察的過程中，我們發(fā)現(xiàn)在地質(zhì)剖面示意圖的左側(cè)出現(xiàn)了中等風(fēng)化的泥質(zhì)砂巖和同樣是中等風(fēng)化的礫巖形成了互層形式而交替出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，這說明該處地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜程度是很高的，在歷史發(fā)展的長(zhǎng)河中發(fā)生過非常復(fù)雜的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)巖石地質(zhì)進(jìn)行勘察而得到的結(jié)果顯示，地質(zhì)剖面示意圖右側(cè)出現(xiàn)的中等風(fēng)化到微風(fēng)化的石英巖和強(qiáng)風(fēng)化到全風(fēng)化的花崗巖的交互地層結(jié)構(gòu)。在發(fā)生火山噴發(fā)的時(shí)候，該地存在多處裂隙石英巖，火山噴發(fā)出來的巖漿侵入到石英巖裂隙中，石英巖具有硬度大、耐高溫的特點(diǎn)，巖漿只能向裂隙中侵入，很難大面積的侵入，這就形成了位于石英巖裂隙中花崗巖，石英巖與花崗巖形成了互層形式而交替出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。石英巖具有較強(qiáng)的抗風(fēng)化作用，在歷史發(fā)展的過程中，巖石被不斷風(fēng)化，花崗巖被風(fēng)化為強(qiáng)風(fēng)化到全風(fēng)化的一種狀態(tài)，而石英巖被風(fēng)化為微風(fēng)化到中等風(fēng)化的一種狀態(tài)。位于地質(zhì)剖面示意圖左側(cè)的中等風(fēng)化的泥質(zhì)砂巖和同樣是中等風(fēng)化的礫巖形成的互層結(jié)構(gòu)地層，礫巖與泥質(zhì)砂巖都屬于沉積巖，此處地層結(jié)構(gòu)就是在歷史發(fā)展過程中，沉積成巖出現(xiàn)分層而形成的。不管是地質(zhì)剖面示意圖的左側(cè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)還是右側(cè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，都存在地層突變構(gòu)造，所以我們推測(cè)，在突變勘探孔之間存在斷裂帶。endprint

（2）在中等風(fēng)化的粉砂巖中有中等風(fēng)化的石灰?guī)r出現(xiàn)并形成夾層。我們先來簡(jiǎn)單地介紹一下粉砂巖與石灰?guī)r。粉砂巖屬于沉積巖，其組成成分主要是粉砂碎屑，這些碎屑主要是石英組成的，也含有少量的長(zhǎng)石和巖屑，有的時(shí)候白云母的含量會(huì)多一些，總之其成分組成還是相對(duì)簡(jiǎn)單的。粉砂巖除了包含粉砂之外，還包含砂、黏土或者化學(xué)沉淀物等。石灰?guī)r屬于沉積巖，它是碳酸鹽巖的一種，主要是由方解石粉粒構(gòu)成的。通常包含黏土礦物、白云石、碎屑礦物，顏色通常為灰白色、灰黑色。石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要包含兩種，一種是碎屑結(jié)構(gòu)，另一種是晶粒結(jié)構(gòu)。碎屑結(jié)構(gòu)的組成成分主要是泥晶基質(zhì)、顆粒、亮晶膠結(jié)物。

湖泊、河漫灘、三角洲、海洋的較深水部位容易生成粉砂巖，因?yàn)檫@些地方的水流較為緩慢或者是具備沉積的地域環(huán)境。而石灰?guī)r的沉積屬于淺海相沉積，通過研究碎屑結(jié)構(gòu)我們可以發(fā)現(xiàn)，石灰?guī)r的形成主要經(jīng)過流水的搬運(yùn)、沉積作用而形成的，晶粒結(jié)構(gòu)的石灰?guī)r主要是在生物化學(xué)作用的基礎(chǔ)上緩慢沉積而形成的。

粉砂巖與石灰?guī)r雖然都屬于沉積巖，但是他們的沉積環(huán)境卻有著很大的差異性。所以，通常情況下，粉砂巖與石灰?guī)r是不會(huì)同時(shí)存在的，但是在巖石勘探工作中，我們發(fā)現(xiàn)了如圖2所示的在巨厚層結(jié)構(gòu)粉砂巖中有石灰?guī)r夾層的出現(xiàn)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察以及實(shí)驗(yàn)分析來推測(cè)其成因，在本次巖土工程勘察的過程中，我們勘探出的石灰?guī)r與一般的石灰?guī)r相比，其特點(diǎn)是碎屑結(jié)構(gòu)的含量較多，屬于碎屑結(jié)構(gòu)灰?guī)r，并且含有少量的長(zhǎng)石。所以我們分析，該地區(qū)原來主要是沉積環(huán)境，同時(shí)也是遠(yuǎn)古陸海交界地帶。該地域在沉積成巖的過程中，粉砂巖與石灰?guī)r處于毗鄰狀態(tài)，逐漸沉積形成了這種特殊的巖石。在歷史的長(zhǎng)河中，經(jīng)過地殼運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了地質(zhì)構(gòu)造的改變，使粉砂巖與石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)方向由橫向轉(zhuǎn)變成了縱向，所以在巖石勘探過程中，我們發(fā)現(xiàn)了在中等風(fēng)化的粉砂巖中有中等風(fēng)化的石灰?guī)r出現(xiàn)并形成夾層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

（3）三個(gè)相鄰的鉆孔，巖芯分別為泥巖、石灰?guī)r、粉砂巖。我們先來簡(jiǎn)單地介紹一下泥巖。泥巖的形成是由于泥巴與黏土固化沉積而成的。泥巖與頁巖在成分與構(gòu)造上基本上是相似的，但相對(duì)堅(jiān)硬不易碎。弱固結(jié)的黏土通過中等程度的擠壓、脫水、重結(jié)晶、膠結(jié)等后生作用就可以形成強(qiáng)固結(jié)的泥巖。泥巖屬于己固結(jié)成巖，但是在層理上并不明顯，或以塊狀形式出現(xiàn)，局部失去塑性，與水相遇不會(huì)立即發(fā)生膨脹的一種沉積型巖石。關(guān)于石灰?guī)r的成因、構(gòu)造以及粉砂巖成因、構(gòu)造的描述已經(jīng)在前文中提到，在此不再贅述。泥巖、石灰?guī)r、粉砂巖都屬于是沉積巖，從三者的構(gòu)造成因來分析，他們都會(huì)在其橫向結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)大面積的區(qū)域，但我們?cè)趲r土勘探工作中卻發(fā)現(xiàn)了如圖3所示的三個(gè)相鄰的鉆孔，巖芯分別為泥巖、石灰?guī)r、粉砂巖的情況。

我們對(duì)與工程相關(guān)的資料進(jìn)行了分析研究，這次巖土工程在勘察過程中，灰?guī)r位于泥巖的南側(cè)，而礫巖位于泥巖的北側(cè)，并且呈現(xiàn)出嚴(yán)重的風(fēng)化狀態(tài)，屬于是半生巖狀態(tài)，我們將工程資料與實(shí)際的勘察情況進(jìn)行綜合分析研究后，對(duì)該地域的構(gòu)造成因進(jìn)行了推測(cè)。對(duì)于粉砂巖與石灰?guī)r的構(gòu)造形成在前文已經(jīng)提到，我們推測(cè)其是因?yàn)樘幱诓煌沫h(huán)境臨界區(qū)域而沉積形成的。粉砂巖與石灰?guī)r相鄰，石灰?guī)r的另一側(cè)是泥巖，而泥巖的另一側(cè)是半生礫巖，泥巖屬于半生巖。所以我們推測(cè)在構(gòu)造形成過程中，半生礫巖與泥巖最初是以縱向結(jié)構(gòu)存在的，并且泥巖上層是礫巖，隨著地殼運(yùn)動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方向由縱向轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向，在泥巖與石灰?guī)r的毗鄰處發(fā)生巖性突變，我們推測(cè)在歷史發(fā)展過程中，此處曾經(jīng)發(fā)生過斷裂帶而形成了這樣的地質(zhì)構(gòu)造，讓世人為之驚嘆。

5 結(jié)束語

在開展巖土工程勘察工作的過程中，要對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行精心的分析與勘察，為施工方提供正確的數(shù)據(jù)資料，以便于后期設(shè)計(jì)、監(jiān)管、施工工作的開展。對(duì)于巖土勘察工作中所遇到的問題，要進(jìn)行認(rèn)真的分析與探究，這對(duì)建筑工程的質(zhì)量具有決定性的意義。在未來的巖石勘察工作中，還會(huì)遇到本文中沒有提到的更多的特殊地質(zhì)構(gòu)造，相信隨著科學(xué)的進(jìn)步，巖石勘察工作的不斷發(fā)展，對(duì)巖石構(gòu)造的成因會(huì)有一個(gè)更清晰、明確的認(rèn)識(shí)與分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉春紅.巖土工程勘察技術(shù)的應(yīng)用與技術(shù)管理[J].門窗，2015（01）.

[2]張誠(chéng).勘察技術(shù)在巖土工程施工中的應(yīng)用研究[J].低碳世界，2014（15）.endprint