探討基礎地質(zhì)在巖土工程勘察中的應用

李全軍 王浩 李猛

江蘇省巖土工程勘察設計研究院 江蘇 鎮(zhèn)江 212021

巖土工程勘察是在進行工程設計和施工之前，對工程現(xiàn)場地質(zhì)情況、巖土層工程性質(zhì)進行一定深度的了解、掌握，從而幫助設計、施工單位更好地認識到所面對的具體地質(zhì)條件，并據(jù)此實現(xiàn)對工程的合理設計，以及增強施工過程的科學性。對基礎地質(zhì)的分析、研究、應用，可以在進行巖土工程勘察的過程中，目標更明確、方法手段更有針對性，分析的更全面、更符合實際情況，從而增強勘察的效果，達到最終的提高工程項目的建設質(zhì)量、安全的目標。

1 巖土工程中的基礎地質(zhì)分析

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程的不斷推進，工程建筑得以蓬勃發(fā)展，極大地推動了巖土工程勘察技術(shù)的進步。在進行巖土工程勘察的時候，水文和氣象條件、巖土地質(zhì)條件等基礎地質(zhì)問題都是展開巖土工程勘察的重點，通過歷年的水文資料的分析判斷，能夠為實際的工程開展提供相應的地下水作用、地下水水位、地下水流量、流向等基本信息，從而指導對工程進行相關設計和具體建設方法的規(guī)劃；而歷史自然氣候條件則能夠反映地形地貌的形成及演化，同時也提供當前工程進行過程中，大概率的天氣條件、溫度和濕度、降水等信息；巖土地質(zhì)條件則主要是提供建設區(qū)域內(nèi)的巖層厚度、性質(zhì)、狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造等信息，由此可以看出，基礎地質(zhì)是巖土工程的根本，是內(nèi)因，相關單位通過相應階段的勘察，充分的地掌握巖土工程區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)信息，合理的使用，促進工程建設的安全性提升。基礎地質(zhì)數(shù)據(jù)是實現(xiàn)巖土工程建設的重要參考依據(jù)，在進行基礎地質(zhì)數(shù)據(jù)點的獲取時，可以采用野外調(diào)查法、歷史比較法、室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗及數(shù)字研究等傳統(tǒng)地質(zhì)研究方法。為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，相關單位在進行實際工作的時候，可以根據(jù)實際情況進行方法、手段的選取，其目的就是保證獲得的數(shù)據(jù)的可靠性、真實性、一致性、適用性，避免相關數(shù)據(jù)與實際的建設需求存在較大的出入?；A地質(zhì)勘察所獲得的相關信息，是當前所進行的巖土工程中較為客觀的數(shù)據(jù)，能夠準確地反映出巖土工程所在地的基本地質(zhì)情況，是設計、施工單位編制技術(shù)方案、施工組織設計的重要依據(jù)。

2 巖土工程基礎地質(zhì)研究方法

2.1 資料的收集、野外調(diào)查

在進行巖土工程勘察的時候，由于所涉及的工作內(nèi)容較多，時間較短，因此對勘察工作的全面展開有著較大的挑戰(zhàn)，為了保證巖土勘察工作的順利、有序展開，需要對工程建設場地進行實地踏勘，全面地了解當?shù)氐臍庀?、水文、地形、地貌、地層、地質(zhì)露頭、交通環(huán)境、人文地理等信息，同時收集周邊管線、埋藏物等資料。早期收集、論證相關資料，編制勘察大綱以指導勘察過程的實施，并保證勘察工作的效率?？辈旃ぷ鞯暮笃?，相關工作人員還需要與已完成的周邊場地的技術(shù)資料進行比對，以避免勘察工作之中可能存在的誤差，保證獲取資料的一致性、可靠性和有效性。資料的收集、野外調(diào)查是掌握基礎地質(zhì)情況的必要條件，是基礎地質(zhì)工作的重要內(nèi)容之一，需要相關工作人員的高度重視。通過野外調(diào)查，能夠有效地對當前巖土工程區(qū)域的地形、地貌、地層等進行直觀而清晰的了解，避免巖土勘察過程出現(xiàn)重復和盲目的現(xiàn)象。

2.2 歷史比較法

歷史比較法在巖土勘察中主要是運用“以古論今、論未來法”。根據(jù)巖土的歷史成因及其工程性質(zhì)變化的一般規(guī)律，我們來推測人類的工程活動將會產(chǎn)生的地質(zhì)問題，地質(zhì)問題又會對工程活動造成何種影響。如：在溝、谷、河塘底部，我們會根據(jù)沉積環(huán)境來推測其底部會有淤泥、淤泥質(zhì)土，進一步會推測出其孔隙比會大于1.0，含水量會大于液限，是流塑狀態(tài)等等軟土的物理力學性質(zhì)指標；山坡底腳附近，我們會根據(jù)地質(zhì)成因推測，該區(qū)域地層是坡積物堆積或者有殘積物，沉積序列一般是底部顆粒粗大，上部逐漸變細，透水性強等特征，還會推測將有滑坡等地質(zhì)災害的危險源，對坡底的建構(gòu)筑物將會產(chǎn)生影響等。該方法在巖土勘察過程中具有特別重要的作用和意義，是我們綜合利用基礎地質(zhì)知識服務巖土工程的基本方法論。

2.3 室內(nèi)試驗及現(xiàn)場測試

室內(nèi)試驗是對勘察現(xiàn)場采集的樣本所做的測試工作，通過測試，相關工作人員和單位在對巖土工程建設區(qū)域內(nèi)的基本地質(zhì)狀況進行了解的情況下，可以對巖層的物理性質(zhì)及力學性質(zhì)有所掌握，需要注意的是，在進行測試工作的時候，相關人員必須按照嚴格的規(guī)范進行操作，從而確保得到的指標參數(shù)準確，與實際相符合，從而更好的指導設計、施工。試驗測試數(shù)據(jù)準確的前提是所取的樣本要有代表性，因此在采樣工作完成之后，為了避免巖土樣本在較長的儲存運輸過程之中，發(fā)生擾動或變質(zhì)等現(xiàn)象，相關人員在完成采集后，應當及時、穩(wěn)妥地將巖土樣本送到實驗室。

基礎地質(zhì)的現(xiàn)場測試手段主要有地質(zhì)填圖、坑探、槽探、鉆探及一些相應的物理探測，其中地質(zhì)鉆探是最重要的，最終的驗證手段。在前期踏勘的基礎上，在場區(qū)或沿線地質(zhì)露頭，進行相應的地質(zhì)填圖，或依據(jù)收集到的地質(zhì)圖在相關地質(zhì)構(gòu)造帶、地層異常部位且易于施行坑探、槽探的地質(zhì)點進行剖面填圖；野外鉆探是巖土工程勘察之中相對較為復雜的部分也是基礎地質(zhì)研究方法的最終驗證手段，為了保證鉆探工作進展的順利進行，相關人員要對技術(shù)裝備、勘察計劃等進行充分的準備，從而在最大程度上保證野外鉆探過程的順利推進。野外鉆探工作是巖土工程勘察、基礎地質(zhì)研究的核心部分，相關單位應當針對項目工作性質(zhì)特點及工作項目的具體需求，嚴格按照PDCA循環(huán)實施過程控制，在情況允許的前提之下，加大技術(shù)投入，進行知識創(chuàng)新，保障野外工作的有效性、準確性、先進性。

近年來，隨著電子技術(shù)的長足進步，物探技術(shù)和物探儀器發(fā)展迅速，地質(zhì)雷達、高密度電阻率技術(shù)、波速層析成像技術(shù)等電法、波法或電磁法綜合物探技術(shù)手段也大量用于巖土勘察領域，其從不同角度提供各種信息、綜合野外勘查，相互驗證，可以獲得更為精確的勘察結(jié)果。

2.4 數(shù)字研究法

數(shù)字研究法也就是3S研究法，是三維空間主要研究方法，近年來隨著數(shù)字城市的應用普及，該研究方法也被推廣應用到巖土工程勘察領域，GPS的空間定位能夠準確的確定地質(zhì)點或勘察點位；RS遙感數(shù)據(jù)的獲得使大量勘察點組成面，區(qū)域性、全面性更強，能夠從整體上對勘察區(qū)域進行認識；電子技術(shù)的進步、移動數(shù)據(jù)的普及特別是現(xiàn)代的5G技術(shù)應用，GIS平臺更容易把我們獲得的巖土勘察數(shù)據(jù)、信息用可視化來表達，傳送、檢索?？辈煨畔⒌氖占?、基礎地質(zhì)資料的收集存儲于GIS這個空間數(shù)據(jù)平臺，通過對這些空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、分析可以更好的為巖土設計、施工提供決策依據(jù)?；?S技術(shù)的數(shù)字研究法不僅技術(shù)措施精確，而且是動態(tài)中提供決策依據(jù)，在現(xiàn)代巖土勘察中具有不可代替的優(yōu)勢。

3 巖土工程中的基礎地質(zhì)作用

3.1 地質(zhì)作用

巖土工程勘察活動，主要根據(jù)工程項目的要求來查明、分析、評價項目場地的地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件。要查明項目場地的地質(zhì)，就必須了解區(qū)域地質(zhì)作用，查明工程地質(zhì)條件，將不良地質(zhì)問題揭露出來，分析存在的地質(zhì)問題，對項目場地區(qū)域做出正確的工程地質(zhì)評價。構(gòu)造作用、風化作用、剝蝕、搬運作用、沉積作用和固結(jié)成巖作用等是巖土工程中常涉及的基礎地質(zhì)作用。我們無力改變地質(zhì)作用的規(guī)律，但可以認識和運用這些規(guī)律。正確認識其產(chǎn)生的原因機理及其發(fā)展規(guī)律，這對我們在巖土勘察中的工程地質(zhì)條件評價，有著極其重大的作用，可使之向有利于工程建設的方向發(fā)展，防患于未然。

3.2 勘察過程中的構(gòu)造作用

構(gòu)造作用是由地球的內(nèi)動力作用造成的，構(gòu)造作用可以使地殼表層發(fā)生位置移動，引起地形地貌的變化；還會出現(xiàn)斷裂、褶皺現(xiàn)象，甚至引起地裂縫。地震、巖漿活動和巖石變質(zhì)等地質(zhì)作用也是構(gòu)造作用引起的，構(gòu)造作用影響的范圍廣，是區(qū)域性的變化，巖土勘察項目場地相對構(gòu)造作用影響的范圍是局部問題，與其緊密聯(lián)系的僅僅是由其造成的斷裂帶、地裂縫或地震活動而形成的巖土層的異常，但這些異常影響是十分巨大的，稍有不慎就會造成毀滅性的后果?？辈烨捌谑占瘏^(qū)域地質(zhì)資料，對建設場地進行區(qū)域穩(wěn)定性和建設適宜性進行評價，對構(gòu)造異常帶采用多種方法手段對比驗證，查明異常給出處理措施和建議。

3.3 風化作用強弱評價

風化作用是在地表環(huán)境中，由大氣溫度的變化，水分、氧、生物的作用使礦物和巖石在原地分解，碎裂的作用。是外動力作用，風化作用不能形成特殊地形但可以改變或破壞地形是改變地表形態(tài)和沉積物產(chǎn)生的重要因素之一，是形成微地貌的最重要原因。巖土工程勘察主要查明的是淺地表的巖土層的性質(zhì)，全部涵蓋于風化作用的范圍，風化層的厚度一般不大，大多十多米，已發(fā)現(xiàn)的極端情況熱帶地區(qū)最厚達1公里。風化層形成有物理風化、化學風化和生物風化三種作用，生物風化是物理風化和化學風化的綜合。風化層一般從上至下風化程度不斷減弱，分為全風化層、強風化層、中風化層、微風化層，一般根據(jù)風化破裂程度及強度進行人為劃分。但在花崗巖分布區(qū)，由于球狀風化，強風化層中會包含中風化、微風化層。風化層序多變化，在巖土勘察鉆探過程中，要慎重認真區(qū)分、準確判斷。

3.4 剝蝕、搬運作用

剝蝕、搬運作用是地表水、地下水、風等的運動過程中對地表巖石和地表形態(tài)的破壞和改造作用，如丘陵地區(qū)，巖石經(jīng)風化剝蝕成土丘，高度不斷降低等，風化、剝蝕作用形成的物質(zhì)堆積于坡腳或更遠的地方這又是搬運作用。在江蘇地區(qū)的下蜀黃土經(jīng)過二次的搬運堆積后，為次生黃土，其工程性質(zhì)較原生下蜀土發(fā)生較大變化。力學性質(zhì)指標明顯降低，勘察過程中細加區(qū)分驗證，準確評價。

3.5 沉積作用和固結(jié)成巖作用

沉積作用，是各種被外營力搬運的物質(zhì)。因營力動能減小，或介質(zhì)的物化條件發(fā)生變化而沉淀、堆積的過程。經(jīng)過沉積作用形成的松散物質(zhì)叫沉積物。常見的陸地沉積作用有河流沉積、風力沉積如：長江中下游平原和長江三角洲，河流攜帶大量泥沙流動時，由于流速降低、泥沙逐漸沉積，在河流的中下游常常造成寬廣平坦的沖積平原和三角洲。我國的黃土高原和江蘇的下蜀黃土就是風力沉積的杰作。古氣候強勁的西北風從遙遠的蒙古高原搬來粒粒沙塵，經(jīng)過上百萬年形成深厚的黃土分布。

4 結(jié)語

巖土工程勘察在我國現(xiàn)階段已經(jīng)得到了較大的發(fā)展，隨著巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)程度的越來越成熟，準確的分析評價工程地質(zhì)狀況越來越受到重視。只有運用多種研究方法和多手段的綜合使用，才能正確反映場地的工程地質(zhì)條件及巖土體性態(tài)。為設計、施工提供依據(jù)，更好地服務于工程建設的全過程。