復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察的應(yīng)用與實(shí)踐重點(diǎn)分析

張達(dá)

摘? ? 要：復(fù)雜地質(zhì)條件的巖土體地質(zhì)特征不夠完善，空間分布變化大，如何采用經(jīng)濟(jì)、合理的手段來開展巖土工程勘察工作就顯得非常重要。文章闡述了當(dāng)前常用的巖土工程勘察技術(shù)，以地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)為例，結(jié)合工程實(shí)例探討了復(fù)雜地質(zhì)條件下的巖土工程勘測技術(shù)的應(yīng)用效果，證實(shí)這一技術(shù)具有圖像實(shí)時(shí)表現(xiàn)、分辨率高的優(yōu)勢，將這一技術(shù)結(jié)合地質(zhì)鉆探技術(shù)，可查明地下介質(zhì)的變化特征以及空間組合，能為合理評價(jià)巖土工程特征提供重要依據(jù)，提高勘察工作效率。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察技術(shù);復(fù)雜地質(zhì)條件;地質(zhì)雷達(dá)

1? 前言

我國國土面積遼闊，地形相對復(fù)雜，包括山區(qū)、平原、丘陵以及高原等地形，一些地區(qū)常見河流、巖石等，這明顯增加了施工難度，外加一些地區(qū)的自然環(huán)境相對惡劣，施工過程中稍有不慎就可能引起泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，這就要求與地形條件以及工程所在地的環(huán)境需要相結(jié)合采取相應(yīng)巖土工程勘察技術(shù)[1]。

2? 巖土工程勘察技術(shù)

2.1? 巖層鉆探技術(shù)

這一技術(shù)對巖層進(jìn)行采樣，對巖層的垂直以及水平上的變化進(jìn)行分析。巖層鉆探技術(shù)包括泥漿護(hù)壁、全部采芯以及回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等，需要結(jié)合巖石的不同性質(zhì)確定相應(yīng)巖芯采樣率，例如粘性土巖芯的取樣率要超過90%，而砂土層的巖芯取樣率要超過75%。當(dāng)建筑工程為一些大型建筑時(shí)，其鉆孔深度較大，要針對不同深度的巖石底層進(jìn)行采樣分析，記錄巖層的垂直及水平變化下的數(shù)據(jù)，進(jìn)而為后期進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析以及方便施工提供依據(jù)。

2.2? 地質(zhì)測繪技術(shù)

作為復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察的重要技術(shù)之一，地質(zhì)測繪技術(shù)通過科學(xué)的規(guī)劃細(xì)化工程勘探區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況、地形條件以及地層變化等，進(jìn)而為后期施工提供便利。地質(zhì)測繪技術(shù)在施工之前詳細(xì)調(diào)查施工地區(qū)，細(xì)致分析地區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象以及地質(zhì)地貌等，了解巖石的性質(zhì)以及形成原因等，鑒定巖石風(fēng)化程度等，保障施工得以順利進(jìn)行。

2.3? 工程勘探技術(shù)

工程探勘技術(shù)也是比較常用的技術(shù)之一，當(dāng)前人們越來越重視工程勘探，工程勘探技術(shù)的應(yīng)用可滿足現(xiàn)代化工程測量以及巖土工程勘察技術(shù)的需求。例如，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、信息遙感技術(shù)以及無人機(jī)遙感等技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于巖土工程勘察中，這些技術(shù)的應(yīng)用使得巖土工程的勘察水平得到了明顯的提高。

2.4? 原位測試技術(shù)

原位觸探測試技術(shù)具有可連續(xù)測試、無需取樣等技術(shù)特點(diǎn)，在巖土工程中應(yīng)用廣泛。城市軌道交通建設(shè)是當(dāng)前城市基礎(chǔ)建設(shè)的熱點(diǎn)，但是一些地區(qū)的巖土構(gòu)成比較復(fù)雜、地質(zhì)條件有較大變化，以往以鉆探采樣為主的勘察黨法難以確定基巖截面、既有地下建筑物以及孤石等，這對盾構(gòu)機(jī)機(jī)具以及刀盤的選擇均造成負(fù)面影響，還可能引起風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前已經(jīng)有物探技術(shù)在工程中的實(shí)踐案例，且取得了具有較高價(jià)值的應(yīng)用成果。例如二維微動(dòng)探測技術(shù)具有受到磁場干擾小、受到場地限制少的技術(shù)優(yōu)勢，在地下人防工事、孤石以及溶洞等的探測中均取得了良好的效果。有工程采用微動(dòng)探測技術(shù)對孤石進(jìn)行探測，準(zhǔn)確率超過70%[2]。

環(huán)境巖土工程勘察更強(qiáng)調(diào)的是目標(biāo)土層的物理化學(xué)形式。由于現(xiàn)場作業(yè)條件限制，當(dāng)一些環(huán)境巖土工程勘察所在地為垃圾填埋場或者污染場地時(shí)，此時(shí)工程物探技術(shù)就發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)前已經(jīng)有電磁法、探地雷達(dá)以及電阻率法等物探方法得到應(yīng)用。

3? 工程概述

某項(xiàng)目擬建一多層建筑物，其橫跨于斷裂變形帶上，斷裂帶內(nèi)有次級斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖土破碎程度較大，這造成巖體差異風(fēng)化作用強(qiáng)烈，風(fēng)化帶厚度及埋深空間分布多變。除此之外，擬建場地內(nèi)的擬建建筑物下方曾有數(shù)條地下巷道施工，其高2.2m，寬2.0m，埋深6m～10m，尚不清楚巷道的埋土范圍以及確切空間分布，巷道直接影響著建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及地基方案確定。外加后期差異風(fēng)化以及斷裂構(gòu)造變形作用，場地范圍的地基組成復(fù)雜，地形多變，地面高度落差在6m～6.5m，有現(xiàn)狀建筑物，地面為水泥路面，地質(zhì)條件差，巖土工程勘察工作難度大。

為了確保鉆探工作得以經(jīng)濟(jì)有效、有的放矢地開展，該工程先利用工程物探技術(shù)的優(yōu)勢，利用地質(zhì)雷達(dá)來綜合測試，對鉆探目標(biāo)靶區(qū)進(jìn)行確定，制造鉆探工作，將物探結(jié)果與鉆探結(jié)果相結(jié)合來進(jìn)行地質(zhì)分析，合理評價(jià)地質(zhì)條件，提出工程基礎(chǔ)方案。

4? 復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察的實(shí)踐

4.1? 地質(zhì)雷達(dá)測試

地質(zhì)雷達(dá)探測采用發(fā)射天線將高頻電磁波發(fā)射道探測介質(zhì)，采用主機(jī)與接收天線來接收、記錄反射電磁波，傳播介質(zhì)的電性差異引起反射電磁波波形特征變化，分析記錄波形，對地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及組成差異進(jìn)行推斷。該工程采用美國SIR-2型地質(zhì)雷達(dá)，天線中心頻率100MHz，剖面法綜合測試。

進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)測試的目的在于弄清場地覆蓋層的空間分布，明確巷道以及填土范圍的空間變化，對地基巖性分層情況以及宏觀變化進(jìn)行了解，同時(shí)對鉆探以及布置鉆孔提供指導(dǎo)。結(jié)合測試目的以及現(xiàn)場測試條件，將3條地質(zhì)雷達(dá)側(cè)線剖面分別布置在場地的北部、西部以及東部，側(cè)線剖面大體上可跨越建筑基礎(chǔ)位置，兼顧地下巷道以及斷裂的可能空間分布區(qū)域。

4.2? 探測結(jié)果及地質(zhì)解譯

對雷達(dá)探測數(shù)據(jù)作濾波以及圖像增強(qiáng)等處理，將地質(zhì)雷達(dá)的波形特征與現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查資料以及區(qū)域地質(zhì)資料相結(jié)合作初步解譯，對勘探工作以及鉆探點(diǎn)選取提供指導(dǎo);考慮到地質(zhì)雷達(dá)反映地下介質(zhì)的物理特性，其解譯分層情況與地質(zhì)分層有一定差異，因此綜合比對地質(zhì)雷達(dá)圖像以及鉆探資料并進(jìn)行分析，修正、完善地質(zhì)雷達(dá)解譯成果，對地質(zhì)雷達(dá)的工程解譯提供指導(dǎo)，最后提出綜合探測結(jié)果[3]。

第四紀(jì)坡殘積層及表面填土層：該層厚度1-4m，主要為碎石及粘性土組成，含水量較少。地質(zhì)雷達(dá)圖像可見反射層理，密紋系層，層面反差不大。

全-強(qiáng)風(fēng)化斷裂構(gòu)造巖及殘積土主要為構(gòu)造巖的風(fēng)化產(chǎn)物以及殘基土，這也是該場地的主要巖土層，全區(qū)發(fā)育。鉆探結(jié)果顯示該層的原巖成分主要是斷裂帶兩側(cè)的破碎巖體以及斷裂構(gòu)造巖，其成分相對復(fù)雜，抗風(fēng)化能力極差，多形成土狀結(jié)構(gòu)。雷達(dá)圖像山給表現(xiàn)為強(qiáng)反射與吸收作用，下方電磁波衰減迅速、微弱，深部界面不清晰。

強(qiáng)-中等風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r的巖體相對完整，富含隧石質(zhì)條帶，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)化能力，巖體主要是是中等風(fēng)化。該層僅為局部分布，巖土缺乏完整性。地質(zhì)雷達(dá)圖像表現(xiàn)為橫向連續(xù)性良好，紋理層序?qū)捑?，層間有較大反差。

斷裂影響區(qū)：千層地層的影響紋理層序可見明顯褶皺斷續(xù)形態(tài)，且與斷裂的距離越近就越明顯。說明歷史時(shí)期該斷裂帶發(fā)生牽引構(gòu)造變形，該斷裂是比較復(fù)雜的斷裂構(gòu)造變形帶，斷層只是一個(gè)發(fā)育的次級小斷層，盡管原巖巖體發(fā)生差異風(fēng)化作用，但是風(fēng)化巖體以及殘積土層中仍然可見構(gòu)造變形痕跡，從鉆探巖芯中清楚發(fā)現(xiàn)這些構(gòu)造變形遺跡。

地下巷道及填土：地質(zhì)雷達(dá)上發(fā)現(xiàn)剖面有弧形反射影響，應(yīng)當(dāng)解譯為巷道位置，但是由于巷道內(nèi)部中空，節(jié)點(diǎn)常數(shù)差異不夠大，反映不夠明顯。填土層由于結(jié)構(gòu)不規(guī)則，其影像與天然土層有明顯差異，填土層紋理層序也不規(guī)則。

5? 結(jié)束語

當(dāng)項(xiàng)目處于地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)時(shí)，進(jìn)行巖土工程勘察對保證項(xiàng)目安全以及工程質(zhì)量具有重要意義。這就要求建筑單位對勘察體制予以完善，重視培訓(xùn)勘察人員，緊跟時(shí)代腳步，積極引進(jìn)新型巖土工程勘察技術(shù)，加強(qiáng)對復(fù)雜地質(zhì)條件地區(qū)的勘察工作，這樣才能確?？辈熨|(zhì)量，為建筑工程質(zhì)量提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張旭波.地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件巖土工程勘察中的應(yīng)用[J].西部資源，2019（3）.

[2] 付敏.巖土工程勘察在復(fù)雜地質(zhì)條件下的技術(shù)應(yīng)用探討[J].西部探礦工程，2019（5）.

[3] 何嘉慧.復(fù)雜地質(zhì)條件下的巖土工程勘察方法[J].居舍，2019（11）.