復(fù)雜地形地質(zhì)條件巖土工程勘察及實(shí)踐研究

陳友佳 王建斌 鄭曉亨

摘要：隨著我國(guó)現(xiàn)代化城市進(jìn)程的快速發(fā)展，我國(guó)的工程建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，而由于不同工程類型所對(duì)應(yīng)的地質(zhì)條件及環(huán)境，也存在著不同的差異及問(wèn)題，本文將結(jié)合宜昌市秭歸縣橫溪至香溪公路工程及恩施利川峽口塘水電站交通復(fù)建工程的巖土工程勘察實(shí)際情況，在獨(dú)特的自然與地理環(huán)境等條件下，勘察實(shí)踐過(guò)程進(jìn)行了深入分析，望能夠?yàn)橛嘘P(guān)同等的項(xiàng)目工程提供一些參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地形;地質(zhì)條件;巖土工程;勘察實(shí)踐

1巖土工程勘察工作的價(jià)值及意義

在項(xiàng)目進(jìn)行選線時(shí)，就應(yīng)該展開對(duì)項(xiàng)目區(qū)及其附近的地質(zhì)調(diào)繪，對(duì)工程建設(shè)有重要的疑義，特別是地質(zhì)條件復(fù)雜的工程。調(diào)繪的工程包括了水文地質(zhì)條件、區(qū)域地質(zhì)條件、以及不良地質(zhì)作用現(xiàn)象以及特殊性巖土的發(fā)育情況。調(diào)繪可以通過(guò)走訪、調(diào)閱當(dāng)?shù)厝罩尽F(xiàn)場(chǎng)踏勘等多種方式相結(jié)合。

1.1了解施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)狀況

在項(xiàng)目施工之前，調(diào)查研究場(chǎng)地周邊區(qū)域的水文地質(zhì)條件，這樣可以為項(xiàng)目建設(shè)可行性的參考和依據(jù)。例如：以宜昌市秭歸縣橫溪至香溪公路工程及恩施利川峽口塘水電站交通復(fù)建工程為例：

①宜昌市秭歸縣橫溪至香溪公路工程：白沱1#隧道段巖性主要為砂巖、頁(yè)巖、灰?guī)r、白云巖，地下水主要為基巖裂隙水及巖溶水。隧道進(jìn)口段仰坡及左側(cè)邊坡整體穩(wěn)定性較好，局部易發(fā)生楔形體掉塊、碎落，右側(cè)邊坡整體穩(wěn)定性較差，局部可能發(fā)生坍塌破壞。隧道出口段仰坡整體穩(wěn)定性較差，本隧道開挖產(chǎn)生巖爆的可能性?。核淼来┰胶旱貙涌赡芎型咚沟扔泻怏w，施工過(guò)程中存在由此而引起燃燒、爆炸等多種風(fēng)險(xiǎn)。白沱2#隧道隧址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕、侵蝕低山地貌，出口段仰坡屬順向坡，整體穩(wěn)定性較差，開挖開挖處置不當(dāng)易發(fā)生順層滑動(dòng)破壞，左側(cè)、右側(cè)邊坡整體穩(wěn)定性較好，但局部易發(fā)生楔形體掉塊、碎落，（K20+880～K21+120、K2 1+530～K22+130）可能發(fā)生中等巖爆;隧道埋深大于630m段（K21+120～K21+530）可能發(fā)生強(qiáng)烈?guī)r爆。

②恩施利川峽口塘水電站交通復(fù)建工程：線路區(qū)地下水類型按含水介質(zhì)和賦存形式的不同可分為孔隙水、巖溶裂隙水兩種類型。其中，巖溶裂隙水補(bǔ)給主要依靠大氣降水通過(guò)巖石裂隙、風(fēng)化節(jié)理、巖石層面垂直入滲;孔隙水除大氣降水補(bǔ)給外，在山前地帶巖溶裂隙水對(duì)其也有補(bǔ)給作用。區(qū)內(nèi)地下水徑流總趨勢(shì)是由高往低，排泄于區(qū)內(nèi)河流中。

1.2工程及附近的不良地質(zhì)作用現(xiàn)象及特殊性巖土

工程項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的不良地質(zhì)現(xiàn)象以及特殊性巖土是項(xiàng)目選址所面臨的主要問(wèn)題之一。它直接影響著整個(gè)工程的選址的可行性，對(duì)工程建設(shè)場(chǎng)地的穩(wěn)定性及項(xiàng)目建設(shè)的適宜性、設(shè)計(jì)及施工方案的選定也會(huì)有著直接的影響，甚至還會(huì)影響到項(xiàng)目投資等方面的問(wèn)題。例如：

①宜昌市秭歸縣橫溪至香溪公路工程該項(xiàng)目中，該區(qū)域發(fā)生的不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育程度，直接影響到該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工及投資問(wèn)題。特別是該條線路位于三峽庫(kù)區(qū)的岸坡之上，滑坡居多，設(shè)計(jì)及施工時(shí)既要考慮到對(duì)三峽庫(kù)區(qū)的環(huán)境保護(hù)，又要考慮滑坡對(duì)周邊的影響，是否會(huì)發(fā)生二次滑動(dòng)以及新的滑坡生成。該項(xiàng)目的起點(diǎn)橫溪，分布有花崗巖殘積土，其分布范圍，直接影響著設(shè)計(jì)、施工的制定。

②恩施利川峽口塘水電站交通復(fù)建工程中，根據(jù)線路地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，線路及線路以外 250m 范圍內(nèi)，不良地質(zhì)類型主要有不穩(wěn)定斜坡和巖溶兩種。

2、雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察的常用技術(shù)

2.1地質(zhì)調(diào)繪技術(shù)

巖土地質(zhì)調(diào)繪的目的主要是評(píng)估、了解地形特征、地貌特征以及地層組成、地質(zhì)構(gòu)造等情況，通過(guò)地質(zhì)調(diào)繪作業(yè)可以了解區(qū)域內(nèi)的巖土的成分、性質(zhì)、形成年代等等，也能鑒定巖土層的風(fēng)化情況。

2.2巖層鉆探技術(shù)

利用從鉆孔中取得的巖樣與水樣，開展有關(guān)試驗(yàn)，常見(jiàn)的有水文地質(zhì)與灌漿試驗(yàn)、工程地質(zhì)試驗(yàn)、長(zhǎng)期觀測(cè)工作與地應(yīng)力測(cè)量等。與物探技術(shù)相比，鉆探勘探的精度更好，勘探效果更直觀。對(duì)于砂土層要求巖芯采取率高于75%，對(duì)于黏性土要求巖芯采取率高于90%，對(duì)于一般巖石不低于80%，對(duì)于軟巖、破碎巖石應(yīng)不低于65%。同時(shí)，要全面仔細(xì)描述不同地層的宏觀特征，全面記錄下不同地層的水平與垂直方向存在的變化，這樣才能為進(jìn)一步研究地層結(jié)構(gòu)分布規(guī)律奠定基礎(chǔ)，在采樣不同深度土層的樣本后需仔細(xì)研究，并明確復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土的有關(guān)參數(shù)。

2.3物探試驗(yàn)

地質(zhì)條件復(fù)雜，巖溶發(fā)育地段，采用物探查明項(xiàng)目區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育程度、軟弱夾層、斷層等不良地質(zhì)現(xiàn)象，有利于了解不良地質(zhì)，巖溶發(fā)育影響復(fù)雜的工程地質(zhì)問(wèn)題。從而有效的指導(dǎo)勘探點(diǎn)布置，物探配合驗(yàn)證確定物性異常界面，并推測(cè)分析原因。

2.4原位測(cè)試試驗(yàn)

選用標(biāo)準(zhǔn)落錘開展標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，在試驗(yàn)前需仔細(xì)清孔，確保錘擊速率維持在20次/min。此外，地基勘察工作中涉及的動(dòng)力觸探實(shí)質(zhì)上也是一種原位測(cè)試方法，通過(guò)動(dòng)力觸探試驗(yàn)可以了解砂土、碎石類土、風(fēng)化基巖的相關(guān)物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。

2.5室內(nèi)試驗(yàn)

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)來(lái)明確巖土有關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)，物理性指標(biāo)試驗(yàn)通常包括下列幾種：測(cè)定土層的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn);顆粒分析試驗(yàn)以明確砂土的具體名稱;水質(zhì)分析試驗(yàn)用于對(duì)地下水化學(xué)類型進(jìn)行判斷等。

實(shí)例分析

3.1工程概況

為了在復(fù)雜地形地質(zhì)條件的巖土工程開展更高層次的勘察工作，新技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用是至關(guān)重要的，波速檢測(cè)技術(shù)就是其中的代表。為此，本文就以宜昌市秭歸縣橫溪至香溪公路工程及恩施利川峽口塘水電站交通復(fù)建工程的巖土工程勘察實(shí)際情況為研究對(duì)象，圍繞地質(zhì)勘探項(xiàng)目中波速檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了深入的探討。該兩個(gè)工程現(xiàn)場(chǎng)地層主要為砂巖、頁(yè)巖、不穩(wěn)定邊坡及巖溶等，地下水主要為基巖裂隙水;巖性主要為灰?guī)r、白云巖等可溶巖，地下水類型主要為巖溶水等屬于典型的復(fù)雜地形地質(zhì)條件，所以工程采用物探技術(shù)進(jìn)行巖士工程勘察，最終獲得了一系列的參數(shù)，滿足了工程建設(shè)的需要，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

3.2巖土工程勘察實(shí)踐

鑒于該兩個(gè)工程的特殊性，地質(zhì)人員在勘察土體時(shí)，首先進(jìn)行鉆孔施工，結(jié)合鉆孔施工，本次物探主要針對(duì)隧道布置，采用 EH4、高密度電法進(jìn)行。EH4 測(cè)線沿隧道縱軸線布置，高密度電法沿隧道洞口橫向布置。主要目的為查明隧道洞身范圍內(nèi)巖溶、巖性軟弱帶、斷層、含煤地層等異常帶。

①宜昌市秭歸縣橫溪至香溪公路工程：本線路區(qū)內(nèi)巖溶主要分布于新灘至終點(diǎn)段的可溶巖區(qū)域。地表巖溶形態(tài)不甚發(fā)育，僅局部 見(jiàn)少量塌陷、洼地、溶洞等巖溶形態(tài)發(fā)育。 根據(jù)本次勘察鉆探揭露，本段布置鉆孔8個(gè)鉆孔，僅1個(gè)鉆孔揭露溶洞，見(jiàn)洞率12.5%，巖溶線發(fā)育率1.4%。屬巖溶弱發(fā)育區(qū)。據(jù)調(diào)查，沿線地表基本未見(jiàn)對(duì)道路修建有影響的巖溶現(xiàn)象，結(jié)合物探及鉆探資料分析，隧道洞身段可能存在隱伏巖溶，建議適當(dāng)降低圍巖等級(jí)，采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?/p>

②恩施利川峽口塘水電站交通復(fù)建工程：本現(xiàn)場(chǎng)共布高密度電法物探剖面3條，采用溫納裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。高密度電法物探剖面測(cè)線總延米長(zhǎng)為435m?，F(xiàn)場(chǎng)共布瞬變電磁物探測(cè)線5條，瞬變電磁物探剖面測(cè)線總延米長(zhǎng)為1020m。中風(fēng)化灰?guī)r夾頁(yè)巖：灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造;礦物成分以方解石為主，局部方解石脈沿層面發(fā)育，長(zhǎng)約0.3-1.2m; 節(jié)理裂隙較發(fā)育，間夾頁(yè)巖0.2-0.3m，局部1m; 錘擊聲較脆，回彈震手，頁(yè)巖較易擊碎。局部裂隙面見(jiàn)鈣質(zhì)、泥質(zhì)充填，膠結(jié)較好。

結(jié)語(yǔ)

在工程地質(zhì)勘察工作中地質(zhì)勘察屬于重中之重，建議利用先進(jìn)技術(shù)開展地質(zhì)調(diào)查，充分掌握地形地貌、地質(zhì)情況，并制作專門的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，方便后續(xù)地質(zhì)勘察工作的開展。同時(shí)，抓好對(duì)勘察從業(yè)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，不斷提高工程地質(zhì)勘察質(zhì)量與效率，方能確保工程建設(shè)的有序展開。

參考文獻(xiàn)

[1] 余超，楊家貴，張朝豐.試論復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察的應(yīng)用與實(shí)踐[J] .地球，2015， 35 （6）： 222.

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