復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察技術(shù)的運(yùn)用

董鵬飛

廣東省地質(zhì)局第十地質(zhì)大隊(duì) 廣東 中山 528400

1 引言

中國(guó)幅員遼闊，許多地區(qū)的地形地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多樣。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的工程項(xiàng)目越來越多，各項(xiàng)工程的穩(wěn)步發(fā)展離不開地方工程的支持。在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，由于巖石和土壤的地質(zhì)特征在空間連續(xù)性和分布上發(fā)生了很大的變化，如何選擇合適的工程方法？經(jīng)濟(jì)對(duì)當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)調(diào)查非常重要。地方工程測(cè)量技術(shù)是工程測(cè)量項(xiàng)目建設(shè)時(shí)間的重要組成部分。地方工程測(cè)量技術(shù)可為后續(xù)工程建設(shè)提供一定的指導(dǎo)。在這種情況下，地方偵查技術(shù)人員需要積極開發(fā)新的和改進(jìn)的勘探技術(shù)，以確保地方偵查技術(shù)能夠發(fā)揮更重要的作用，提供更好的服務(wù)[1]。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下的巖土工程勘察

在當(dāng)前地質(zhì)工程研究中，地方工程勘察作為一個(gè)非常重要的組成部分，發(fā)揮著不可替代的作用，為我國(guó)地質(zhì)勘探工程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體過程中，將根據(jù)項(xiàng)目要求以及明確施工方案和施工設(shè)計(jì)要點(diǎn)的相關(guān)要求進(jìn)行檢查。 總體而言，局部技術(shù)探索分為幾個(gè)階段，主要可分為區(qū)域探索、初步審查和詳細(xì)審查三個(gè)階段。只有保證各階段的順利開展，才能更好地滿足工作計(jì)劃的探索性需要[2]。

根據(jù)地質(zhì)復(fù)雜度的不同，可以分為三個(gè)層次，每個(gè)層次的地質(zhì)復(fù)雜度不同。二級(jí)復(fù)雜地質(zhì)層級(jí)、巖土類，其類型相對(duì)豐富，變化非常顯著，但在實(shí)際施工中卻很容易應(yīng)對(duì)；與前兩者相比，復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造要復(fù)雜得多，性質(zhì)易變，隨時(shí)可能引起地質(zhì)變化。主要描繪了原始和復(fù)雜地質(zhì)的巖石和土壤。在一個(gè)地質(zhì)復(fù)雜的地區(qū)建造難度很大，而且每個(gè)地區(qū)的土壤條件也不同。可以是凍土、一級(jí)膨脹巖土、褶皺巖土。遇到具體的巖土，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法，否則會(huì)給后續(xù)施工造成障礙?？傮w而言，在施工初期，需要對(duì)場(chǎng)地的環(huán)境、地形、地質(zhì)、地貌、水文等進(jìn)行詳細(xì)的研究，為當(dāng)?shù)氐墓こ探ㄔO(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，利用當(dāng)?shù)氐难芯考夹g(shù)，不僅可以讓建設(shè)和設(shè)計(jì)單位對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)條件有一個(gè)詳細(xì)而全面的感知，而且在后續(xù)的工程結(jié)構(gòu)中也起著關(guān)鍵作用。在巖土勘探過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自然地質(zhì)條件與建筑標(biāo)準(zhǔn)不符時(shí)，可以采用預(yù)定的圖案對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚瑢?shí)施施工方案設(shè)計(jì)。巖土工程勘察現(xiàn)場(chǎng)圖見圖1。

圖1 巖土工程勘察現(xiàn)場(chǎng)圖

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下的巖土工程勘察技術(shù)

3.1 技術(shù)流程

（1）了解施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)條件

正常施工前，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行水電勘察，充分評(píng)估場(chǎng)地附近的水文地質(zhì)條件是否會(huì)影響工程建設(shè)及其規(guī)模。這為該項(xiàng)目的建設(shè)提供了有效的參考，為評(píng)價(jià)該項(xiàng)目建設(shè)的可行性提供了依據(jù)。

（2）了解施工周圍的地質(zhì)構(gòu)造

工程的穩(wěn)定性和實(shí)用性在一定程度上受到施工場(chǎng)地地表和場(chǎng)地地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。巖土工程勘察可以收集場(chǎng)地周圍地質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，以評(píng)估場(chǎng)地與周圍環(huán)境之間是否存在活動(dòng)破壞和破壞區(qū)，距離施工現(xiàn)場(chǎng)的距離，是否應(yīng)避免，如果距離完全滿足要求。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，同一建筑物不能超過移動(dòng)的缺陷，否則會(huì)造成嚴(yán)重的人力和經(jīng)濟(jì)損失[3]。

（3）收集地方的地層結(jié)構(gòu)的信息

巖土工程勘察通過分析場(chǎng)地區(qū)域的土地形態(tài)，檢查不同土層的物理力學(xué)性質(zhì)，評(píng)估地基土的強(qiáng)度和變形是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，地基土是否有凝縮和塌陷，是否有是一個(gè)弱夾層，并分析碎片化程度和氣氛。在此基礎(chǔ)上，獲取施工區(qū)地質(zhì)變化信息，為土木工程建設(shè)提供有力參考。

（4）確定巖土施工是否可行

巖土工程勘察通過收集項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域的相關(guān)巖土參數(shù)，再結(jié)合其他施工要求，為評(píng)估項(xiàng)目的可行性提供有效的參考依據(jù)，有助于減少不利影響的發(fā)生。在施工前期和施工期間進(jìn)行巖土工程勘察，可以更好地了解工地附近的相關(guān)影響因素和可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害。這樣，可以在施工階段早期采用一些響應(yīng)模式，盡可能避免重大影響因素的發(fā)生，保證工程的順利施工。

3.2 復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下巖土工程勘察技術(shù)應(yīng)用

（1）巖石勘探鉆孔

在地質(zhì)勘探領(lǐng)域，有多種方法可以研究具有復(fù)雜地質(zhì)條件的巖土工程設(shè)計(jì)，其中最常見的是巖層鉆孔。采用巖層鉆孔方式時(shí)，它主要是基于固定鉆孔的方法，以高速、低壓的形式鉆孔。例如，可以使用 Ki-205 機(jī)器。 在實(shí)踐中，如果您面對(duì)沙層。它必須由凳壁，循環(huán)取芯鉆保護(hù)。砂層巖心取樣率在75%以上，土壤連貫巖心在90%以上。因此，有必要詳細(xì)跟蹤土層的特點(diǎn)，然后明確巖土工程。在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中設(shè)計(jì)研究指標(biāo)。鉆孔法的主要目的是獲取用于試驗(yàn)的土壤樣本?？傮w而言，將有一層地下水。如果超過地下水位，將使用無涂層的薄壁采樣器。如果低于地下水位，將采用雙芯壁管和活動(dòng)閥取樣器，以免影響土壤樣品，保證分析結(jié)果的真實(shí)性。

（2） 地質(zhì)研究

運(yùn)用地質(zhì)調(diào)查方法，要認(rèn)真分析研究施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，研究具體地質(zhì)構(gòu)造、異常地質(zhì)地層特征和狀況，確定巖土系統(tǒng)規(guī)律、地貌特征和具體情況。施工現(xiàn)場(chǎng)的巖土參數(shù)，并做好相應(yīng)的考核。開展地質(zhì)填圖，可以獲得巖土形成年代、地貌單元、巖土性質(zhì)、巖土分布等數(shù)據(jù)，以支持對(duì)天氣和土壤狀況程度的識(shí)別。

（3）原位檢測(cè)

原位檢測(cè)法也是在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下研究巖土設(shè)計(jì)的最廣泛使用的技術(shù)方法，即靜態(tài)錐貫入試驗(yàn)。錐形探頭以指定的速度運(yùn)輸并壓入土壤，并繪制出其穿透阻力（即標(biāo)準(zhǔn)自由落體試驗(yàn)）。結(jié)合不同的阻力來識(shí)別巖層和土壤的實(shí)際情況，保存并研究獲得的信息。除靜態(tài)穿透外，還可采用動(dòng)態(tài)穿透，有效研究巖土力學(xué)參數(shù)。

（4）室內(nèi)試驗(yàn)

根據(jù)擬建場(chǎng)地環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的巖土工程問題，相應(yīng)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室決定進(jìn)行深入分析。通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)確定相關(guān)的物理力學(xué)指標(biāo)，從而為巖土工程的進(jìn)一步評(píng)價(jià)提供堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。 物理指標(biāo)測(cè)試通常包括以下內(nèi)容： 確定土壤物理特性的測(cè)試，顆粒分析測(cè)試以識(shí)別沙子的具體名稱，壓力試驗(yàn)用于判斷土壤壓實(shí)度，水質(zhì)分析是用于判斷化學(xué)地下水類型的測(cè)試。

3.3 完善復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察工作的措施

（1）巖土工程先進(jìn)研究技術(shù)的應(yīng)用

地質(zhì)測(cè)繪以及巖層鉆探法。在復(fù)雜地質(zhì)條件下的巖土工程勘察中，需要仔細(xì)分析其地形地貌特征，進(jìn)而確定巖土大氣層的程度。在巖土研究中，可以使用ky-205鉆機(jī)，也可以采用全取芯、旋挖等方法。砂土層的巖心恢復(fù)率在75%以上，粘性土的巖心恢復(fù)率也在90%以上，因此需要準(zhǔn)確觀察其層狀特征，進(jìn)而確定土工勘察指標(biāo)。地質(zhì)條件復(fù)雜[4]。

進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。使用液壓連接探頭，執(zhí)行測(cè)試管理器功能，并將收集到的數(shù)據(jù)立即輸入計(jì)算機(jī)。同時(shí)，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)過程中，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)自由落錘法，并做好孔洞清理工作。在巖土工程實(shí)驗(yàn)室勘察試驗(yàn)中，也采用這種方法測(cè)定巖土的力學(xué)指標(biāo)。

（2） 復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程基礎(chǔ)相關(guān)處理技術(shù)

墊層法。該方法主要用于淺層地基的處理，廣泛應(yīng)用于黃土區(qū)松散粉質(zhì)細(xì)砂層。實(shí)施過程中，注意基坑開挖至設(shè)計(jì)處理深度，使樣樁在地基上放好后，在層的兩側(cè)鋪好沙子，檢查厚度為0.25m ，完成上述工作后，開始注水，使其與沙子齊平。

強(qiáng)夯法。該方法是加固軟土過程中最有效的方法。采用動(dòng)態(tài)測(cè)速法具有速度快、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了更廣泛的應(yīng)用。夯錘下落產(chǎn)生的大沖擊波沖擊地面的底土，可以快速有效地壓實(shí)，在一定程度上降低土壤水分，最終保證土壤的耐受性。產(chǎn)能并保持一定的穩(wěn)定性表現(xiàn)。

振動(dòng)法。傳遞方式有兩種方式，一種是不加填料，另一種是加填料。振沖碎石樁多用于黃土區(qū)，而振沖法一般用于中礫石地基或粗礫石地基?；谒疀_擊和振動(dòng)加固土壤的振動(dòng)浮選法在加固基礎(chǔ)的過程中也比較簡(jiǎn)單[5]。同時(shí)進(jìn)行填充，最終壓實(shí)砂層。

3.4 工程實(shí)例分析

以某儲(chǔ)罐項(xiàng)目為例，本文重點(diǎn)介紹儲(chǔ)罐巖土工程勘察的實(shí)際情況：①儲(chǔ)罐含有大量的礫石和沼澤沖積層，出現(xiàn)過特別嚴(yán)重的斷裂活動(dòng)在罐內(nèi)，因此整個(gè)罐的地質(zhì)變得特別復(fù)雜，有多層巖石和土壤，還有未知的結(jié)構(gòu)差異，這給后來的研究工作帶來了很大的困難。此外，罐內(nèi)還有少量的軟土層以及一組帶有砂土層柱的壓縮土。此外，水庫(kù)中含有大量的前導(dǎo)層砂礫石，導(dǎo)致水庫(kù)滲漏穩(wěn)定性存在嚴(yán)重問題：②由于水庫(kù)地理位置植被極度匱乏，失水嚴(yán)重和土壤，結(jié)果水庫(kù)出現(xiàn)了明顯的滲漏問題，這也導(dǎo)致了更多的問題，實(shí)施時(shí)，一罐放水必然會(huì)影響附近的土壤坡度，如塌方或滑坡。如果不解決，這種現(xiàn)象會(huì)一直存在，并且會(huì)對(duì)水庫(kù)總面積產(chǎn)生一定的影響。因此，最好的預(yù)防措施是在水庫(kù)附近種植許多植物，防止人為破壞。同樣的，要注意重新裝水的過程，不能太快，要緩慢進(jìn)行[5]。

4 復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察工作中存在的問題

4.1 實(shí)地調(diào)研遇到的問題

在實(shí)際的研究工作中，巖土工程由于對(duì)研究區(qū)的地層和建筑物的結(jié)構(gòu)缺乏了解，往往會(huì)導(dǎo)致各種問題：(1)研究工作中存在的探點(diǎn)間距和深度問題。關(guān)于測(cè)點(diǎn)的位置，相關(guān)規(guī)范明確指出，由于時(shí)間和資金的限制，無法按照原搜索方案進(jìn)行，給后續(xù)工作造成不必要的麻煩。但在實(shí)際研究工作中，相關(guān)實(shí)踐仍在按計(jì)劃進(jìn)行。一些現(xiàn)場(chǎng)編目員不能堅(jiān)持認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，工作粗心大意，張力能力不強(qiáng)。因此，相鄰的兩個(gè)勘探點(diǎn)之間存在較大的地層差異，造成較大的數(shù)據(jù)缺口；此外，在研究工作之前，該地區(qū)的巖石特征并未得到充分了解和分析，而是根據(jù)一些地平面的程度隨機(jī)啟動(dòng)工程工作。直到巖土樣品內(nèi)部分析才發(fā)現(xiàn)是褶皺土，具有一定的特殊性，最終改變了地平面的程度，導(dǎo)致勘探點(diǎn)間距失去了合理性。同時(shí)，在試驗(yàn)深度方面，一般情況下，5-6層磚混結(jié)構(gòu)的小房子，試驗(yàn)深度必須為15m。但若有軟土層，應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，而不是15m。同樣，如果在礫石區(qū)的 2-3 層樓房中仍追蹤 15m 的勘探深度，也會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)。(2)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在巖石工程研究中，原位研究也應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范，如果不遵守相關(guān)規(guī)定，則不會(huì)進(jìn)行調(diào)零，這將影響數(shù)據(jù)的收集。尤其是夏季和冬季，氣溫和地溫差異較大，導(dǎo)致接觸深度數(shù)據(jù)差異較大；在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)中，如果深度與桿長(zhǎng)規(guī)定不符，孔底仍會(huì)有殘留和縮孔，標(biāo)準(zhǔn)桿不在試驗(yàn)位置，檢查不及時(shí)，則標(biāo)準(zhǔn)的穿透基數(shù)最終將不準(zhǔn)確。巖土工程勘察工作現(xiàn)場(chǎng)圖見圖2。

圖2 巖土工程勘察工作現(xiàn)場(chǎng)圖

4.2 巖土工程問題分析與評(píng)價(jià)

在巖土工程分析評(píng)價(jià)過程中經(jīng)常遇到的問題，如：地級(jí)均勻性評(píng)價(jià)方法。在評(píng)估基礎(chǔ)均勻性的過程中，必須遵守國(guó)家有關(guān)法律法規(guī)。但是，國(guó)家對(duì)所采用的評(píng)價(jià)方法沒有明確規(guī)定，導(dǎo)致在運(yùn)營(yíng)過程中，一般建筑物的地面均勻度評(píng)價(jià)都按照高層建筑的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行，但是，這種方法有些不合理，對(duì)于大多數(shù)專家來說是不可接受的。

地震效應(yīng)。一些重要的建筑工地應(yīng)進(jìn)行地下剪切速度試驗(yàn)。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，大多數(shù)試驗(yàn)單元通常根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來判斷其過載類別和厚度，這也導(dǎo)致工程抗震成本高。同時(shí)，在巖土工程評(píng)估過程中，地級(jí)處理后土地類別的變化并沒有受到太多關(guān)注。

盡管使用搜索表來確定教授的承載能力的方法已被相應(yīng)的國(guó)家法律廢除，但這種方法仍在許多領(lǐng)域中使用。一些研究單位打算利用“區(qū)域經(jīng)驗(yàn)”來降低提升能力。同時(shí)，在方案選擇過程中，部分研究單位可能與設(shè)計(jì)單位溝通不暢、協(xié)調(diào)不力，簡(jiǎn)而言之，考慮到項(xiàng)目的成本，已經(jīng)制定了一個(gè)基本計(jì)劃。設(shè)計(jì)部門忽略了這種情況，最終對(duì)項(xiàng)目成本產(chǎn)生了重大影響[6]。

5 結(jié)束語

對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件下的巖土工程調(diào)查，采用何種地基處理技術(shù)并不重要。都必須結(jié)合實(shí)際情況認(rèn)真處理后才能使用，必須采用適當(dāng)?shù)难芯考夹g(shù)，驗(yàn)證調(diào)查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行巖土檢查時(shí)，必須及時(shí)了解存在的問題，及時(shí)處理。同時(shí)，我們需要在一定程度上提高相關(guān)人員的專業(yè)素養(yǎng)，提高創(chuàng)新能力，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范和施工制度，以更好地開展巖土工程勘察，使巖土工程勘察在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行。地質(zhì)條件，取得最佳效果，最終推動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)平穩(wěn)較快發(fā)展。