巖溶地區(qū)工程地質(zhì)鉆探方法探討

文/李建明 遼寧省建筑設(shè)計研究院巖土工程公司 遼寧沈陽 110005

1、地質(zhì)勘察工程的基本概述

1.1 地質(zhì)勘察工程的含義

地質(zhì)勘察工程主要指，利用勘察、檢查、調(diào)查以及測繪等形式，對有關(guān)工程進行全面探究，最終得到工程有關(guān)的土質(zhì)情況、巖石分布、水體條件以及空間分布等信息，之后借助這些信息對工程平穩(wěn)度、環(huán)境演變以及工程實用性進行探索，進而得出相應(yīng)的施工方案和建議。其中，最主要的勘察方式就是鉆探技術(shù)。鉆探技術(shù)即使應(yīng)用在地質(zhì)環(huán)境比較繁瑣的場地中，也能確保勘察結(jié)果的精準性。但是，如果在應(yīng)用鉆探技術(shù)的過程中，缺少合理性的管理制度或者是操作方法等方面，必將會導(dǎo)致勘察結(jié)果的不準確，同時也無法保障底層框架探究的精準度，出現(xiàn)數(shù)據(jù)弄虛作假的現(xiàn)象，進而給整個工程的勘察質(zhì)量帶來嚴重的負面影響。

1.2 地質(zhì)勘察工程特性以及應(yīng)用條件

1.2.1 合理分布勘探工程鉆孔方式

第一，在對勘探工程鉆孔進行分布時，不但要將施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境進行綜合思考，同時還要結(jié)合工程自身特性以及種類。例如，針對民用建筑以及工業(yè)建筑來說，需要根據(jù)建筑整體框架來開展分布工作，而水壩則需要根據(jù)壩軸線來開展分布工作。

1.2.2 合理設(shè)置鉆進深度

一般情況下，只是大型水利工程以及深埋隧道工程需要設(shè)置較深的深度，其他鉆進深度不得太高，鉆進深度也就控制在10m之內(nèi)。所以，在開展鉆進施工時，通常應(yīng)用輕巧鉆機以及簡易鉆探方式。

1.2.3 鉆孔應(yīng)用途徑多樣化

鉆孔應(yīng)用途徑有很多，例如，可以借助鉆孔，對工程地質(zhì)情況、地址框架、水文狀況進行明確，同時還能實現(xiàn)長時間勘察、取樣以及檢測等工作。并且還有一部分檢測工作需要與鉆進施工一同開展，所以進尺較為緩慢。

1.2.4 具備特殊性需求

在開展鉆進方式以及鉆孔框架的編制、檢測等工作，都存在一定的特殊性需求。

2、巖溶地區(qū)工程地質(zhì)鉆探目的

工程地質(zhì)鉆探主要目的是獲得巖土工程的第一手的基礎(chǔ)資料，通過鉆機鉆進地下，形成圓柱形的鉆孔，由鉆孔不同深度提取巖芯，得到巖、土、水樣，以對巖土的性質(zhì)加以鑒別，明確地層埋藏的深度、厚度以及鉆進深度內(nèi)地下水賦存狀態(tài)。在巖溶地區(qū)開展地質(zhì)鉆探，可明確對工程場地安全、地基穩(wěn)定存在影響的巖溶發(fā)育規(guī)律，區(qū)域巖溶形態(tài)規(guī)模、密度、空間分布的規(guī)律，溶巖頂部的淺層土體厚度、性質(zhì)、空間分布以及巖溶水循環(huán)交替的規(guī)律，最終對場地適宜性、地基穩(wěn)定性進行評價。

目前，工程地質(zhì)鉆探方法較多，主要分為以下幾類：①回轉(zhuǎn)鉆探，如巖芯鉆探、無巖芯鉆探、螺旋鉆探；②沖擊鉆探，如錘擊鉆探；③振動鉆探；④沖洗鉆探。在實際工程中，需根據(jù)地層特點合理選擇鉆探方法，確保鉆進深度、巖土層的分層深度以及巖芯采取率均滿足要求。

3、巖溶地區(qū)工程地質(zhì)常見的勘察方法

3.1 作為鉆探的先行手段，在查明大范圍的區(qū)域巖溶發(fā)育和深部巖溶的分布規(guī)律方面，物探是最理想的方法之一。目前，對巖溶地區(qū)常用的物探方法有地震面波，地質(zhì)雷達，微重力法，地震折射波，地震反射波，電阻率成像，電磁法，電阻率法，地震層析成像技術(shù)等。不同的物探方法在實際使用過程中都有不同的適用范圍，應(yīng)根據(jù)探測對象的深度、規(guī)模及其與周圍介質(zhì)的物性差異，選擇有效的方法。

3.2 鉆探適用范圍極廣，幾乎不受外界因素的影響。且準確率遠遠超過物探，對于復(fù)雜巖溶，必須通過鉆探探明巖溶類型、充填物、邊界，并進行必要的水量、水壓測試。在巖溶地區(qū)使用鉆探技術(shù)進行勘察工作時，要把握好鉆孔的位置布置，合理的鉆孔布置能夠有利于取得更加準確的數(shù)據(jù)。除此之外，為了更好地了解地下巖層的實際情況，還可以采用井下電視、鉆孔攝影等與鉆探相結(jié)合的方式進而全面了解地質(zhì)情況。

3.3 工程地質(zhì)調(diào)查與測繪往往結(jié)合物探手段，是勘察工作第一步，調(diào)查內(nèi)容包括溶洞的分布、形態(tài)和發(fā)育規(guī)律，巖面起伏、形態(tài)和覆蓋層厚度，地下水賦存條件、水位變化和運動規(guī)律，巖溶發(fā)育與地貌、構(gòu)造、巖性、地下水的關(guān)系，土洞和塌陷的分布、形態(tài)和發(fā)育規(guī)律以及成因,是從宏觀上把握巖溶發(fā)育的分布和特點。

3.4 當需查明斷層、巖組分界、洞隙和土洞形態(tài)、巖溶塌陷等情況時，可布置適當?shù)奶讲刍蛱骄@些傳統(tǒng)勘探手段。

3.5 原位測試技術(shù)對測定溶洞和土洞中充填物、巖溶塌陷堆積物的工程地質(zhì)性質(zhì)和地基土承載力有很好的效果。

3.6 遙感技術(shù)在識別大型巖溶形態(tài)及地質(zhì)構(gòu)造方面具有明顯的優(yōu)勢。一般用于大型工程選址，而一般的工業(yè)與民用建筑用得不多。

3.7 在追索洞隙、地下水的聯(lián)通情況時，需進行連通試驗，如示蹤試驗。

4、工程項目應(yīng)用實例

某大型鐵路隧道工程，為典型覆蓋型地基，選定地質(zhì)素描、TSP、地質(zhì)雷達、紅外探水、鉆探共五種方法為隧道所處地進行地質(zhì)超前預(yù)報，揭露了暗河、溶洞、裂隙等的分布、形態(tài)和發(fā)育規(guī)律，確定了大型溶腔的邊界。在施工過程遭遇了大型充填或非充填溶腔上百處，地震反射波法和超前鉆探均取得較好的效果。勘察發(fā)現(xiàn)該隧道巖溶發(fā)育率與地表埋深的關(guān)系成反比，即垂向滲流帶巖溶發(fā)育程度高，深部循環(huán)帶巖溶發(fā)育程度低，但深部循環(huán)帶揭示的高壓富水溶腔，由于溶腔水壓高、水量大、充填介質(zhì)可注性差等特點，極易發(fā)生突水突泥風(fēng)險，超前預(yù)報出25處高壓突水地段，并在施工中得以驗證，TSP未發(fā)現(xiàn)明顯異常，還有9次是水平鉆孔或超長炮孔發(fā)現(xiàn)的高壓突水現(xiàn)象。根據(jù)揭示巖溶特點進行分類，對溶腔采取分類處治，基于細致全面的勘察數(shù)據(jù)及其分析報告，研究了注漿、溶腔防護加固、隧底跨越、巖溶水引排、繞避迂回等技術(shù)的適用條件和技術(shù)措施。

結(jié)語：

綜上所述，在巖溶地區(qū)進行地質(zhì)勘察時，要充分了解巖溶地區(qū)的發(fā)育規(guī)律，正確的評價工作區(qū)的工作，并加強與后期施工的聯(lián)系，分析工程勘察過程中可能會出現(xiàn)的問題，及時的總結(jié)，從而進一步提高地質(zhì)勘察技術(shù)水平和效益。

[1]周洋.淺談對巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察方法的探討[J].工程技術(shù)：引文版，2016，52（11）：00274.

[2]陳志平.淺析巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察方法 技 術(shù)[J].科 技 與 企 業(yè)，2013，23（10）：167～168.

[3]趙利利.巖溶地區(qū)的地質(zhì)常用的勘察技術(shù)探討[J].江西建材，2012，96（2）：219～220.

[4]《巖溶地區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查規(guī)程》（DZ/T0060-1993） .