探討巖土勘察在巖土工程技術(shù)中的應(yīng)用

陳爍標(biāo)

摘要：本文簡要分析了巖土勘察的應(yīng)用價(jià)值，從工程地質(zhì)測繪、勘探方式、原位測試、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場檢驗(yàn)等方面對(duì)技術(shù)應(yīng)用流程加以說明，以具體工程為例，詳細(xì)分析了勘察技術(shù)的具體運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：巖土工程；巖土勘察

1.引言

巖土勘察屬于巖土工程建設(shè)過程重要技術(shù)之一，對(duì)工程設(shè)計(jì)和施工均有影響，對(duì)技術(shù)運(yùn)用要求較高。從業(yè)人員需要掌握勘察技術(shù)的應(yīng)用流程，為獲得精準(zhǔn)的勘測數(shù)據(jù)提供支持。

2.巖土勘察的價(jià)值

第一，與巖土和勘察和巖土工程相關(guān)的技術(shù)不但種類多，而且技術(shù)復(fù)雜，影響技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的因素眾多，各種技術(shù)都存在難以替代價(jià)值。其中巖土勘察處于核心地位，屬于所有工程技術(shù)運(yùn)用過程的基礎(chǔ)，其他技術(shù)的運(yùn)用需要以勘查技術(shù)為準(zhǔn)才能順利進(jìn)行。

第二，巖土勘察和巖土工程二者聯(lián)系緊密，勘察的目的為獲取工程區(qū)域地下的水文信息和土質(zhì)結(jié)構(gòu)信息等，運(yùn)用勘查技術(shù)，可獲得精準(zhǔn)的勘測數(shù)據(jù)。相關(guān)人員以其數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)展開其他工作，指導(dǎo)巖土工程順利進(jìn)行?？辈爝^程按照勘察場地巖土特點(diǎn)，可劃分為三個(gè)等級(jí)。具體如表1所示：

3.巖土工程技術(shù)中巖土勘察的應(yīng)用

3.1工程的地質(zhì)測繪

地質(zhì)測繪通常發(fā)生在初步勘察以及可行性研究等階段，之后在詳細(xì)勘察環(huán)節(jié)就具體問題加以補(bǔ)充，探測過程需要利用遙感影像相關(guān)資料。初步勘察使用1∶2000～1∶10000的測繪比例尺，可行性研究階段選擇1∶5000～1∶50000的測繪比例尺。同時(shí)，針對(duì)巖土工程可能產(chǎn)生巨大影響的地質(zhì)條件，比如斷層、洞穴或者軟弱夾層等，可適當(dāng)擴(kuò)大比例尺。在觀測點(diǎn)的選擇方面要具有代表性，并在地層分界處、標(biāo)準(zhǔn)層、地質(zhì)構(gòu)造線、地下水露頭以及地層分界線位置均需設(shè)置觀測點(diǎn)。最大限度利用天然露頭或者人工露頭，若數(shù)量不多，可適當(dāng)設(shè)置探坑以及探槽等。定位觀測點(diǎn)階段，可利用目測法或者儀器法，在巖性分界線、不良地質(zhì)、巖性分界、地下水露頭等特殊觀測點(diǎn)必須用儀器定位[1]。

3.2勘探方式

（1）鉆探方式。利用鉆探方式，要充分結(jié)合巖土項(xiàng)目勘察要求，常選擇回轉(zhuǎn)巖芯這一鉆探方式?？讖酱笮　⑷有枨笠约俺樗畬?shí)驗(yàn)各項(xiàng)需求高度相符，鉆孔深度應(yīng)深入目的層下方距離3m～5m，測量過程精度不超過±5cm。在巖樣采樣率方面，需要保證巖體相對(duì)完整，粉土和粘性土含量高于80%，各類破碎巖體、石土和砂土高于65%，針對(duì)軟弱夾層以及滑動(dòng)帶等特殊位置，可利用雙層巖心管實(shí)現(xiàn)連續(xù)取芯。使用雙層巖心管，巖心管口徑為75mm。鉆探過程嚴(yán)格按照要求，對(duì)所取巖樣、土樣和水樣原位測試。針對(duì)受力層的取樣，需要和原位測試之間間距1m～2m。單點(diǎn)巖土取樣，測試數(shù)據(jù)應(yīng)大于等于6組。由專業(yè)人員對(duì)巖芯數(shù)據(jù)及時(shí)編錄。

（2）井探和槽探。巖土勘探過程，如果使用鉆探方式難以查明地下隧道、斷層和滑坡等情況，可利用井探或者槽探等方式完成勘探。需注意，探井深度的設(shè)置須按照工程要求，如地下水位或者豎井長度等綜合確定。

（3）物探方式。利用物探方式展開巖土勘測時(shí)，需要按照勘測巖土的規(guī)模、埋深和周圍介質(zhì)存在的物性差異，結(jié)合勘察規(guī)范，選擇綜合探測方法，判斷巖土性質(zhì)，并進(jìn)行鉆孔驗(yàn)證。巖土工程的勘察環(huán)節(jié)，物探技術(shù)屬于勘探手段之一，同時(shí)也是原位測試的方法之一，能夠?qū)r土彈性模量、電阻率、腐蝕性、波速和放射參數(shù)進(jìn)行測定。

第一，多道瞬態(tài)面波技術(shù)的應(yīng)用，利用這種技術(shù)能提升采集信息的水平。面波主要在介質(zhì)的表面?zhèn)鞑?，不同的介質(zhì)條件下，傳播速度存在一定的差異，所以利用這種技術(shù)能提升勘察的效率。如果地面受到一定的沖擊，那么能利用多道瞬態(tài)面波進(jìn)行檢測，而后結(jié)合傳感器收集必要的信息，這樣能獲得關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。根據(jù)相關(guān)的條件分析信息，明確巖土土質(zhì)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的關(guān)系，分析曲線的變化，了解巖土的具體情況，明確地質(zhì)條件。第二，高密度電阻率技術(shù)的應(yīng)用。在勘察過程中，高密度電阻率技術(shù)能發(fā)揮良好的作用。利用這種技術(shù)的過程中，首先針對(duì)勘察地點(diǎn)施加電場，而后檢測傳導(dǎo)電流的實(shí)際分布情況，結(jié)合數(shù)據(jù)分析巖土的性質(zhì)。地下部分的電流分布情況各不相同，受到了高密度電阻率技術(shù)的影響，在野外收集數(shù)據(jù)的過程中，應(yīng)準(zhǔn)確測量地表電阻率。第三，橫波反射技術(shù)的應(yīng)用。利用橫波反射技術(shù)檢查勘察的效果。不同地質(zhì)的區(qū)域，震波的傳播特點(diǎn)各不相同，進(jìn)而能判斷巖土的性質(zhì)。在應(yīng)用這個(gè)技術(shù)的過程中，地震波的傳播速度存在差異，進(jìn)而出現(xiàn)明顯的反射。同時(shí)，通過計(jì)算反射波的速度、相位和振幅等數(shù)據(jù)，了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)，利用相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。利用橫波反射技術(shù)能顯著提升巖土勘察的精度。

3.3原位測試

原位測試環(huán)節(jié)，需要結(jié)合工程巖土條件以及設(shè)計(jì)要求，選擇合適的測試方法。按照測試類型區(qū)分，可劃分為荷載、旁壓、靜力觸探、十字板剪切、圓錐觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、現(xiàn)場剪切、波速測試等類型測試方法。當(dāng)前，標(biāo)準(zhǔn)貫入屬于應(yīng)用范圍較廣的測試方法，利用此方法可對(duì)巖石風(fēng)化度、粉土和黏性土發(fā)生液化可能性加以判斷，最終對(duì)巖土變形參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)地基承載力。標(biāo)準(zhǔn)貫入這一方法是利用落錘能量，在巖土當(dāng)中打入特定尺寸貫入器，并按照貫入擊數(shù)，確定巖土性質(zhì)，判斷黏土密度和狀態(tài)，對(duì)砂土承載力以及單樁承載力進(jìn)行確認(rèn)，還可對(duì)巖土變形參數(shù)以及砂土和粉土液化情況全方面判斷，可應(yīng)用在粘性土、沙土以及粉土勘察當(dāng)中。

3.4室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)巖土物理性質(zhì)展開試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)土固結(jié)、抗剪強(qiáng)度、動(dòng)力性質(zhì)、水質(zhì)和巖石等展開分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判斷巖石的力學(xué)指標(biāo)。力學(xué)指標(biāo)應(yīng)用如表2所示：

3.5現(xiàn)場的檢驗(yàn)和監(jiān)測

巖土工程的現(xiàn)場檢驗(yàn)伴隨施工過程進(jìn)行，重點(diǎn)內(nèi)容如下：第一，機(jī)槽檢驗(yàn)；第二，地基檢驗(yàn)，主要是利用超聲波、荷載等實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行檢驗(yàn)；第三，地基處理質(zhì)量檢驗(yàn)，主要利用波速測試、觸探以及旁壓實(shí)驗(yàn)完成；第四，監(jiān)測地基變形以及建筑沉降；第五，監(jiān)測不良地質(zhì)以及地質(zhì)災(zāi)害；第六，監(jiān)測地下水動(dòng)態(tài)需注意監(jiān)測時(shí)間應(yīng)大于1個(gè)水文年[2]。

4.巖土勘察技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用

4.1項(xiàng)目概況

某巖土工程的建筑面積4670m2，項(xiàng)目所在區(qū)域水文地質(zhì)條件復(fù)雜，為確保建筑施工環(huán)節(jié)安全，需要勘查人員在施工之前對(duì)該區(qū)域水文和地質(zhì)信息展開勘察，測繪地質(zhì)信息，制訂取樣勘測方案，以獲取高度精準(zhǔn)的地質(zhì)學(xué)數(shù)據(jù)參數(shù)，為工程施工質(zhì)量和安全奠定基礎(chǔ)。

4.2勘察技術(shù)應(yīng)用

（1）測繪地質(zhì)。地質(zhì)測繪屬于巖土勘察首要環(huán)節(jié)，也是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對(duì)于項(xiàng)目設(shè)計(jì)與可行性研究等工作影響較大。該項(xiàng)目結(jié)合建筑建設(shè)需求，利用地質(zhì)觀察，并融合地質(zhì)分析相關(guān)理論，對(duì)于不同地質(zhì)信息逐一觀測，并展開描述和分析，保證取樣勘測環(huán)節(jié)順利進(jìn)行。

（2）勘察取樣。探測過程取樣勘察屬于常用技術(shù)之一，主要利用鉆探坑探系列方式，定量分析工程所處巖土環(huán)境、巖土分布和性質(zhì)等，保證勘測結(jié)果準(zhǔn)確度。應(yīng)用鉆探、坑探相關(guān)技術(shù)之前，可先利用物探技術(shù)，了解巖土內(nèi)部土層變化、土層分布和地下水類型、埋深等信息，為鉆探提供依據(jù)。之后編制鉆探方案。因?yàn)樵擁?xiàng)目水文情況復(fù)雜，需要對(duì)探井單獨(dú)挖設(shè)，并且探槽的外設(shè)難度也相對(duì)較高。結(jié)合具體情況，該項(xiàng)目選擇鉆孔取土器，取樣過程從鉆口中心完成?？紤]到項(xiàng)目施工對(duì)于土樣等級(jí)的要求相對(duì)較高，故此，選擇標(biāo)準(zhǔn)敞口并帶自由活塞直徑108mm的薄壁取土器。按照地下水位分布，選取不同的鉆進(jìn)方式。在水位上方區(qū)域，以干鉆法鉆入，防止取土器當(dāng)中進(jìn)入水分。對(duì)于水位以下位置，可利用活塞式薄壁取土器，并在其中安裝通氣螺旋鉆頭，還可使用巖芯鉆頭。

取樣結(jié)束之后，使用斷續(xù)壓入方法，開設(shè)孔徑，尺寸需要比取土器的外徑稍大一等級(jí)。利用斷續(xù)壓入方法，在取土器深入土層過程，展開超過2次以上的間隙壓入。應(yīng)特別注意，項(xiàng)目地質(zhì)復(fù)雜，如果遇到粉土、粘性土、砂土等，則需使用泥漿護(hù)臂。先鉆入，之后跟進(jìn)套管。確保套管下方和取樣區(qū)距離大于3倍管徑。持續(xù)壓入期間，需避免上提鉆桿，也不能進(jìn)入沖洗液，隨取土器下放，對(duì)其進(jìn)行清理，控制浮土的殘留厚度小于5.0cm，以保障土樣獲取完整性。

取樣目的為利用不同實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于巖土特性展開檢驗(yàn)。通常巖土項(xiàng)目的取樣，如果存在卵石擾動(dòng)，需要對(duì)土樣質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行設(shè)定。該項(xiàng)目的土樣等級(jí)屬于輕微擾動(dòng)，因此需要對(duì)原土取樣20cm，并對(duì)土類定名，對(duì)其密度與含水量進(jìn)行試驗(yàn)。針對(duì)特殊情況，可先取2份土樣，確保原狀土的穩(wěn)定性。

4.3檢測檢驗(yàn)

該項(xiàng)目的土樣檢測期間，由地質(zhì)勘查員深入巖土項(xiàng)目現(xiàn)場，觀察土樣完整性，明確其殘缺情況。確認(rèn)取樣管、襯管等是否存在彎曲、折斷或者壓扁等問題。回收率計(jì)算過程，需要按照取樣毛長、取樣器伸入孔底深度二者之比作為依據(jù)，保證回收率98%。利用上述方式計(jì)算，該項(xiàng)目巖土勘察的回收率98.6%，回收率達(dá)標(biāo)，并為理想狀態(tài)[3]。

按照實(shí)驗(yàn)室操作，使用x射線對(duì)土樣進(jìn)行檢測，依照土樣存在的曲線特點(diǎn)以及應(yīng)變關(guān)系，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該項(xiàng)目利用上述方法，分析巖土現(xiàn)場的土質(zhì)類型主要是瘀泥土、素填土和風(fēng)化麻巖。其中淤泥土穩(wěn)定差、強(qiáng)度低；素填土具有較大的壓縮性，穩(wěn)定性不足；風(fēng)化麻巖的壓縮性大，強(qiáng)度高。

除此之外，工作人員還使用了橫波反射這一探測技術(shù)，分析不同介質(zhì)之下地震波存在的差異，對(duì)反射波相位、速度和振幅等因素考慮其中，并結(jié)合地質(zhì)巖性特點(diǎn)，判斷巖土特性，保障探測結(jié)果的精準(zhǔn)性。

5.結(jié)語

總之，巖土工程中，巖土勘探的應(yīng)用是工程順利建設(shè)的基礎(chǔ)。因此，施工企業(yè)以及從業(yè)人員應(yīng)對(duì)此技術(shù)的運(yùn)用高度重視，嚴(yán)格按照規(guī)范要求展開技術(shù)操作，保證勘測數(shù)據(jù)真實(shí)、精準(zhǔn)，為工程建設(shè)提供有力支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]王寧.淺析巖土勘察在巖土工程技術(shù)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）， 2018，（1）：107.

[2]楊文.芻議巖土勘察在巖土工程技術(shù)之中的處理方法[J].西部資源， 2018，（2）：91-92.

[3]白永德，楊旸，高振平.巖土勘察在巖土工程技術(shù)中的應(yīng)用分析[J].建筑建材裝飾， 2019，（2）：61，80.