基礎(chǔ)地質(zhì)工程與地質(zhì)勘察應(yīng)用研究

摘 " "要：針對在工程設(shè)計(jì)和建設(shè)中具有重要作用的地質(zhì)勘察，對現(xiàn)場常用的坑、槽探、鉆探和物探三類方法進(jìn)行深入分析，為實(shí)際的地質(zhì)勘察中選擇正確適宜的方法提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘察;坑、槽探;鉆探;物探

中圖分類號：TU195 " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " " " " " " 文章編號：1004-7344（2019）03-0156-02

工程建設(shè)前，需要通過勘察來掌握地質(zhì)情況，形成有關(guān)地質(zhì)的第一手資料，以此為工程的設(shè)計(jì)、施工和使用都提供可靠的參考依據(jù)?，F(xiàn)在可用于勘察的方法有很多，需要結(jié)合實(shí)際情況和要求來選擇與使用正確方法。

1 "基礎(chǔ)地質(zhì)工程與地質(zhì)坑、槽探

坑、槽探是指利用人工或設(shè)備來開挖坑、槽，然后對巖土層所處天然狀態(tài)和不同地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接觀察，同時(shí)取出與實(shí)際相接近的原狀土樣。

（1）探槽：地表上深度在3～5m以內(nèi)的矩形槽，可對地表的覆土進(jìn)行剝除，直接揭露內(nèi)部基巖，對地層巖性予以劃分，并為斷層破碎帶的分析和研究提供參考依據(jù);同時(shí)，還能對殘坡積層內(nèi)部結(jié)構(gòu)、厚度及主要物質(zhì)進(jìn)行探查[1]。

（2）試坑：在地表不斷向下，呈鉛直，深度在3～5m以內(nèi)的圓形坑或方形坑，可對地表的覆土進(jìn)行局部剝離，用于滲水和載荷試驗(yàn)，并取區(qū)域內(nèi)的原狀土樣。

（3）淺井：在地表不斷向下，呈鉛直，深度在5～15m范圍內(nèi)的圓形淺井或方形淺井，可確定地表覆蓋層和風(fēng)化層等的基本巖性與厚度，并能用于載荷試驗(yàn)，選取區(qū)域內(nèi)的原狀土樣。

（4）豎井：其形狀和淺井完全相同，但井深在15m以上，在部分情況下需要進(jìn)行支護(hù)處理，可掌握覆蓋層基本性質(zhì)與厚度，可為斷層破碎帶等情況的分析提供依據(jù)，主要用于地形趨于平緩，且?guī)r層不陡的段落。

2 "基礎(chǔ)地質(zhì)工程與地質(zhì)鉆探

鉆探指的是利用地質(zhì)鉆機(jī)于地層中進(jìn)行鉆孔，然后對地表下地層進(jìn)行鑒別與劃分，同時(shí)在鉆孔深度范圍內(nèi)取樣。對于鉆探與坑探，亦可稱為勘探工程，都屬于直接勘探方法，可準(zhǔn)確的掌握地下地質(zhì)實(shí)際情況，是工程勘察重要環(huán)節(jié)與內(nèi)容。就目前而言，鉆探為地質(zhì)勘察最常用的方法，能獲得相對較深地層的地質(zhì)情況資料。

3 "基礎(chǔ)地質(zhì)工程與地質(zhì)地球物理勘探

所謂地球物理勘探，實(shí)際上就是物探，主要通過對不同地球物理場與其發(fā)生的變化的觀測及研究來深入探測地質(zhì)構(gòu)造與地層巖性，以掌握相應(yīng)的地質(zhì)條件。物探屬于間接勘探方法，其優(yōu)點(diǎn)為比鉆探與坑探更為快速、輕便和經(jīng)濟(jì)，可在很短的時(shí)間內(nèi)解決地質(zhì)測繪過程中無法推斷但又必須掌握的地質(zhì)問題，大多和測繪工程聯(lián)合運(yùn)用。另外，它還是一種能為鉆探及坑探提供輔助的重要手段。目前主要有以下幾種物探方式：①直流電勘探;②交流電勘探;③重力勘探;④磁法勘探;⑤地震勘探;⑥聲波勘探;⑦放射性勘探。

3.1 "工程物探

其主要目的在于借助專門的設(shè)備儀器，對不同巖土體在物理性質(zhì)上存在的差別進(jìn)行測定，包括是否具有放射性和導(dǎo)電性、密度、彈性與磁性等，并通過分析和解釋，對地表以下地質(zhì)條件予以判斷。這是一種以測繪為基礎(chǔ)不斷發(fā)展起來的間接式勘探手段。若按照工作的條件，可將這一方法分成井下與地面物探兩種;若按照待測物質(zhì)物理性質(zhì)，可將這一方法分成放射性探測、電法探測、地震探測、聲波探測、重力探測和磁法探測幾種。在工程地質(zhì)勘察工作中，地面物探最為常用的電法為視電阻率法，而在地震勘探過程中，以聲波勘探及淺層折射兩種方法最為常用;另外，對測井的方法而言，大多以綜合測井為主[2]。

物探的主要優(yōu)勢為可快速且經(jīng)濟(jì)的對較大范圍實(shí)施探測，此時(shí)不同方向上的各個(gè)剖面，都是三維資料。將這些三維資料作為基礎(chǔ)，于異常點(diǎn)及控制點(diǎn)進(jìn)行勘探布置和試驗(yàn)，不僅能有效減少盲目性，而且還能保證精度。對測井而言，它能為鉆探提供必要資料，起到提高鉆探質(zhì)量的作用。利用多種方法實(shí)施綜合物探，以綜合成果為依據(jù)開展對比和分析，能大幅提高地質(zhì)解釋成果質(zhì)量，增加物探可以解決的實(shí)際范圍，并起到一定縮短周期和降低成本的作用。因物探需要完成間接解釋，故只有在不同地質(zhì)體間存在明顯差異，才可以獲得理想的勘探效果。

3.2 "鉆探、坑探與槽探

利用鉆探設(shè)備進(jìn)行鉆進(jìn)，或直接采用礦山掘進(jìn)的方法，對建筑物及其影響范圍和深度內(nèi)所有地質(zhì)條件，以此為工程設(shè)計(jì)工作提供可靠依據(jù)，形成地質(zhì)剖面。它的主要任務(wù)為：掌握建筑物及其影響范圍和深度內(nèi)所有地質(zhì)構(gòu)造，確認(rèn)巖層是否保持完整和有破壞，以此為建筑物找尋可靠持力層，即承受建筑物大部分附加荷載的堅(jiān)實(shí)巖土層，并查明會對建筑物造成影響，使其進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)的所有巖土結(jié)構(gòu)，比如裂隙、軟弱夾層和斷層等;對區(qū)域地下水情況進(jìn)行揭露，同時(shí)對其動態(tài)予以實(shí)時(shí)觀測;為試驗(yàn)提供必要的巖土試樣;最后，還能為現(xiàn)場的各項(xiàng)測試及長時(shí)間觀測都提供適宜的坑道與鉆孔[3]。

鉆探擁有比坑探更高的工效，受探測深度、地表水和地下水等因素的影響相對較小，在現(xiàn)在有著十分廣泛的應(yīng)用。然而，較難獲取軟弱夾層的巖心以及河床卵礫石層等的試驗(yàn)樣品，并且鉆孔也無法用于規(guī)模較大的現(xiàn)場試驗(yàn)。對此，部分情況下需要使用孔徑較大的鉆探技術(shù)，也可在鉆孔過程中引入攝影技術(shù)，通過綜合物探測井來有效彌補(bǔ)它的不足。但對于關(guān)鍵部位，仍需借助能實(shí)現(xiàn)直接觀察及預(yù)期測試目標(biāo)的坑探方法，如豎井、平洞及斜井。

無論是鉆探還是坑探，其成本都很高，所以需要在地質(zhì)測繪與物探過程中，以地質(zhì)勘探過程中需要解決的問題為依據(jù)，對鉆孔、洞和坑的具體位置、深度及方向等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以此盡量減少工程量，獲取盡可能多的工程地質(zhì)資料，同時(shí)保證勘探結(jié)果的精度。

當(dāng)建筑物的規(guī)模相對較小，大型項(xiàng)目早期設(shè)計(jì)，試樣獲取難度較低時(shí)，可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。然而，用于室內(nèi)試驗(yàn)的樣品通常較小，在代表性上略顯不足，而且還難以始終保持其天然狀態(tài)。對此，為了給初步設(shè)計(jì)等提供重要參數(shù)，需要在現(xiàn)場測試代表性良好的所有試樣。而對于強(qiáng)裂隙化的巖體、呈液態(tài)的軟粘土以及呈疏松狀態(tài)的含水細(xì)砂，需要在現(xiàn)場實(shí)施原位測試。

3.3 "長期觀測

利用專門的設(shè)備儀器對項(xiàng)目地質(zhì)條件所有要素和對項(xiàng)目由影響的每個(gè)地質(zhì)作用及其伴隨時(shí)間發(fā)展發(fā)生的變化進(jìn)行長時(shí)間測量。長期觀測內(nèi)容包括：①巖土體發(fā)生位移的方向、速度及范圍;②巖土體中地下水位發(fā)生的變化;③巖土體中破壞面實(shí)際壓力大小;④爆破作用引起的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動及其速度大小;⑤峰值質(zhì)點(diǎn)對應(yīng)的加速度;⑥人工加固與支護(hù)系統(tǒng)，以及載荷發(fā)生的變化。觀測一般是在設(shè)計(jì)論證過程中進(jìn)行，貫徹施工、使用全過程。通過長期觀測獲得的相關(guān)資料，在整理與分析處理后，能在地質(zhì)評價(jià)工作中直接使用，對地質(zhì)預(yù)測結(jié)果是否準(zhǔn)確進(jìn)行校驗(yàn)，并針對現(xiàn)有的不良地質(zhì)狀況，制定有效的防治措施，以保證工程安全。但坑探工程種類很多，需要結(jié)合勘察的要求來選擇[4]。

在實(shí)際的勘探工程中，通常都需要運(yùn)用很多設(shè)備，實(shí)際耗費(fèi)的人力及物力很多，而且部分勘探工程工期很長，受許多因素的影響和限制?；诖耍谶x用該方法時(shí)必須具備經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，在勘探工程的布置過程中，應(yīng)將物探、地質(zhì)測繪等現(xiàn)有成果為依據(jù)，以此避免隨意性與盲目性。

4 "工程應(yīng)用

以鉆孔現(xiàn)場揭露為依據(jù)，并結(jié)合原位測試和相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，該項(xiàng)目城區(qū)中地層從上到下依次為：

①粉砂層：呈黃色，以云母、長石與石英為主要成分，干燥～稍濕，較松散，且中間夾有礫石層，土層無濕陷性。這一地層在場區(qū)范圍內(nèi)大片分布，其承載力的特征值取100kPa。

②-1砂質(zhì)泥巖：呈紅褐色，全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化，屬第三系沉積軟質(zhì)巖，土層無膨脹性，且處于膠結(jié)狀態(tài)，層狀較厚，但節(jié)理不發(fā)育，中間夾有礫石層，其承載力的特征值取300kPa。

②-2砂質(zhì)泥巖：呈紅褐色與棕紅色，強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化，屬第三系沉積軟質(zhì)沿，處于膠結(jié)狀態(tài)，層狀較厚，但節(jié)理不繁育，質(zhì)量等級VI級，中間夾有礫石層，其承載力的特征值取500kPa。

5 "結(jié)束語

綜上所述，坑探、槽探、鉆探、物探為基礎(chǔ)地質(zhì)工程和地質(zhì)勘察常用的幾種方法，不同方法有不同的原理、特點(diǎn)和適用條件，在實(shí)際工作中，需要根據(jù)場地內(nèi)實(shí)際情況，選擇適宜的勘察方法，以保證勘察成果的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]尹 龍，曲 源.基礎(chǔ)地質(zhì)工程與地質(zhì)勘察應(yīng)用探討[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（27）：107～108.

[2]邰 賀，趙永剛.基礎(chǔ)地質(zhì)工程與地質(zhì)勘察應(yīng)用分析[J].黑龍江科學(xué)，2017，8（18）：58～59.

[3]董文芳.基礎(chǔ)地質(zhì)工程與地質(zhì)勘察應(yīng)用探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（21）：127.

收稿日期：2018-12-1

作者簡介：潘 毅（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事地質(zhì)勘察工作。