復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察技術(shù)的運(yùn)用分析

楊君平

廣東省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)中心 廣東 廣州 510030

在我國(guó)廣闊的國(guó)土上，地形地質(zhì)條件的復(fù)雜性給巖土工程帶來了巨大挑戰(zhàn)。面對(duì)多樣的地質(zhì)條件，巖土工程勘察技術(shù)的科學(xué)性與準(zhǔn)確性至關(guān)重要。在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下，勘查風(fēng)險(xiǎn)增加，可能對(duì)建筑物的安全和穩(wěn)定造成威脅。為了確保工程質(zhì)量和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，本文將介紹復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察技術(shù)的重要性和實(shí)施方法。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況指出，工程團(tuán)隊(duì)需充分考慮水文、地質(zhì)等因素，運(yùn)用科學(xué)有效的技術(shù)手段提高勘查水平，為巖土工程施工奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。期望通過對(duì)這些方法的深入研究，為工程團(tuán)隊(duì)提供有益的參考，幫助他們?cè)趯?shí)際工程項(xiàng)目中選擇適當(dāng)?shù)囊夯幚矸椒?，確保工程質(zhì)量和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 分析復(fù)雜地形地質(zhì)條件下巖土工程勘察要領(lǐng)

在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下進(jìn)行巖土工程勘察，需要對(duì)勘察要領(lǐng)有深入的理解和把握。復(fù)雜地形地質(zhì)條件下的勘察要領(lǐng)主要包括勘察點(diǎn)間距和深度的設(shè)置，以及地基承載力指標(biāo)的確定[1]。

1.1 勘察點(diǎn)間距和深度

在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下進(jìn)行巖土工程勘察，合理設(shè)置勘察點(diǎn)間距和深度至關(guān)重要，以確保勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性?？辈旃ぷ魅藛T需結(jié)合地質(zhì)條件的復(fù)雜程度、工程規(guī)模和重要性等因素，綜合考慮勘察點(diǎn)間距和深度的設(shè)置。

勘察點(diǎn)間距：復(fù)雜地質(zhì)條件往往導(dǎo)致地質(zhì)現(xiàn)象分布不均勻。因此，在設(shè)定勘察點(diǎn)間距時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程規(guī)模和地質(zhì)條件，采用較小的間距，如每100-200m一個(gè)勘察點(diǎn)，以更準(zhǔn)確的判斷地層分布。對(duì)于大型工程或地質(zhì)條件較復(fù)雜的項(xiàng)目，建議縮小勘察點(diǎn)間距至50-100m。當(dāng)勘查人員選擇勘查區(qū)域時(shí)，應(yīng)該全面了解該區(qū)域的地質(zhì)情況，以便避免由于偏重某一方面的知識(shí)而使得勘查區(qū)域無法具有代表性。

勘察深度：勘察深度的確定主要取決于工程性質(zhì)和地下工程設(shè)計(jì)深度。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，地層分布和巖土性質(zhì)可能發(fā)生較大變化，因此需要設(shè)置較大的勘察深度，如40-60m。勘察深度應(yīng)根據(jù)地下水位、地質(zhì)構(gòu)造等因素進(jìn)行調(diào)整。一般來說，勘察深度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)基礎(chǔ)底板以下的1.5倍至2倍。具體地基情況下，例如普通性質(zhì)的巖石、軟土層、碎石層等，勘察深度應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工需求進(jìn)行把控，如巖石地基控制在15m以內(nèi)，軟土層在18m以內(nèi)。

表1 勘探點(diǎn)間距深度設(shè)置

1.2 地基承載力指標(biāo)

地基承載力指標(biāo)衡量地基承受工程荷載能力，尤其在復(fù)雜地質(zhì)條件下，評(píng)估地基承載力指標(biāo)顯得尤為重要[2]?？辈烊藛T需結(jié)合實(shí)際情況與經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮以下因素以提升工程穩(wěn)定性：

（1）地層性質(zhì)：分析勘察資料，了解地層物理、力學(xué)和工程性質(zhì)，判斷地基承載力。

（2）地基類型：根據(jù)地層性質(zhì)和地下水位，確定地基類型（如淺基礎(chǔ)、深基礎(chǔ)、浮基等），以適應(yīng)不同地質(zhì)條件。

（3）地下水位：充分考慮地下水位對(duì)地基承載力的影響，避免高水位導(dǎo)致承載力降低或液化現(xiàn)象。

（4）地質(zhì)構(gòu)造：分析構(gòu)造裂隙、斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地基承載力的影響，確保地基穩(wěn)定。

（5）荷載特性：根據(jù)荷載大小、類型和作用時(shí)間，合理調(diào)整地基承載力指標(biāo)。

2 分析復(fù)雜地形地質(zhì)條件下巖石工程技術(shù)

2.1 原位測(cè)試技術(shù)

原位測(cè)試技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各種巖土工程領(lǐng)域，并且對(duì)于評(píng)估地層的工程特征，例如強(qiáng)度、密實(shí)度和滲透性，都起到了至關(guān)重要的作用。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、板載試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)等方法在鉆孔過程中獲取地層信息，以保證工程的安全與穩(wěn)定。在新時(shí)代背景下，巖體應(yīng)力測(cè)試技術(shù)、十字板測(cè)試技術(shù)等多種原位測(cè)試技術(shù)在巖石工程勘察中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[3]。

原位測(cè)試技術(shù)在我國(guó)巖土工程勘察中被廣泛應(yīng)用，包括十字板測(cè)試和靜力觸探技術(shù)。在靜力觸探技術(shù)應(yīng)用過程中，勘察人員需關(guān)注相關(guān)問題。首先，要調(diào)整探桿位置，確保整體位置的準(zhǔn)確性，并將誤差控制在2%以內(nèi)。其次，操作過程中需保證探桿垂直，避免位移，并保障連續(xù)性。此外，根據(jù)探桿深度調(diào)整探桿旋轉(zhuǎn)角度和錘擊貫入距離。當(dāng)貫入距離小于10m時(shí)，探桿旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)控制在540°，貫入距離為1m；若貫入距離大于10m，則需要將角度和貫入距離分別控制在360°和0.2m之間。最后，在錘擊過程中，若50次操作后貫入深度未超過0.15m，可停止測(cè)試。這些原位測(cè)試技術(shù)為巖石工程設(shè)計(jì)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，保證了整個(gè)工程的安全與質(zhì)量[4]。

2.2 巖層鉆探技術(shù)

巖層鉆探技術(shù)在巖土工程中是關(guān)鍵，通過鉆孔、取樣、測(cè)試獲取地下巖層信息，考慮地層類型、地下水位等因素選擇鉆孔方法，提高勘察質(zhì)量與效率。實(shí)施鉆探時(shí)使用車裝鉆機(jī)、臺(tái)式鉆機(jī)，泥漿保護(hù)巖壁，回旋時(shí)采用巖芯。取樣時(shí)描述巖層特征，粘土層巖芯采取率應(yīng)在75%，粘土土層巖芯采取率應(yīng)高于90%?？辈槿藛T記錄土層變化，進(jìn)行地層測(cè)試如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)等，評(píng)估工程性質(zhì)。充分研究土層分布結(jié)構(gòu)，提高勘查結(jié)果真實(shí)性和科學(xué)性，確保工程安全和質(zhì)量，圖1為巖土工程勘察現(xiàn)場(chǎng)。

圖1 巖土工程勘察現(xiàn)場(chǎng)

2.3 新興巖土工程勘察技術(shù)

1.無人機(jī)遙感技術(shù)無人機(jī)遙感技術(shù)通過搭載高分辨率相機(jī)、激光雷達(dá)、多光譜傳感器等設(shè)備，對(duì)復(fù)雜地形進(jìn)行高精度、高效率的地表觀測(cè)和數(shù)據(jù)采集。這一技術(shù)在地質(zhì)勘察和監(jiān)測(cè)中具有廣泛應(yīng)用，可以提高工作效率，降低人力成本，同時(shí)獲取更為詳細(xì)的地表信息。

2.數(shù)字地球模型與三維可視化數(shù)字地球模型與三維可視化技術(shù)將地質(zhì)數(shù)據(jù)整合到數(shù)字地球模型中，實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)信息的可視化。這種可視化技術(shù)有助于工程設(shè)計(jì)人員更直觀地理解地質(zhì)條件，從而提高設(shè)計(jì)的精確性和有效性。此外，三維可視化技術(shù)還能為決策者提供直觀的輔助工具，以便在評(píng)估工程方案時(shí)更容易做出正確決策。

3.人工智能在巖土工程勘察中的應(yīng)用人工智能技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，可以用于處理大量巖土工程數(shù)據(jù)。通過訓(xùn)練算法，人工智能能夠輔助地質(zhì)勘察人員分析地質(zhì)信息、預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害、優(yōu)化工程方案等。同時(shí)，人工智能在地質(zhì)勘察中的應(yīng)用也能提高數(shù)據(jù)處理速度，減輕工作人員的負(fù)擔(dān)。此外，人工智能還能輔助地質(zhì)勘察人員發(fā)現(xiàn)潛在的異常地質(zhì)現(xiàn)象，為防災(zāi)減災(zāi)提供有力支持。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，未來將在巖土工程勘察中發(fā)揮更為重要的作用[5]。

3 復(fù)雜地形地質(zhì)條件下勘察巖土工程技術(shù)的有效方案

3.1 關(guān)注勘察以及取樣

在極其復(fù)雜的地貌、地質(zhì)環(huán)境下，為了獲得更加精準(zhǔn)的勘探結(jié)果，勘探工作者應(yīng)當(dāng)積極探索并不斷改善勘探技術(shù)，以達(dá)到最佳的效果。在勘察和取樣過程中，要根據(jù)地層類型、地下水位和施工條件選擇合適的鉆孔方法和技術(shù)，確保樣品的代表性和完整性。針對(duì)不同工程所處地區(qū)的巖土層結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)形式，注意勘察深度及對(duì)應(yīng)間距標(biāo)準(zhǔn)的差異問題。例如，面對(duì)高6層的磚混型建筑時(shí)，勘察人員只需應(yīng)用15m勘測(cè)深度的勘探孔；而面對(duì)高5層的框架住宅建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，因?yàn)槠渥陨沓休d力柱荷載量相對(duì)較大且基礎(chǔ)面也比較大，在這種情況下，需要使用比15m更深的勘探孔。結(jié)合實(shí)際情況，應(yīng)用克里格法、多道瞬態(tài)面波法等具備科學(xué)性和時(shí)效性的勘查技術(shù)，以提高勘察精度。鑒于復(fù)雜的地質(zhì)地貌，勘查工作者應(yīng)該特別重視勘查點(diǎn)的位置，盡可能減少它們之間的距離，并采取加密措施，以確保勘查結(jié)果的精確度，并最大限度減少可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)[6]。

3.2 地基土液化處理

由于復(fù)雜的地貌和地質(zhì)環(huán)境，地基土壤有可能出現(xiàn)液化的情況，尤其是當(dāng)其中含有微粒狀的沙礫時(shí)。由于外力的作用，粉細(xì)砂的孔隙水會(huì)在壓力下被排出，從而導(dǎo)致地基土從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。因液化作用，整個(gè)地基的土壤結(jié)構(gòu)受到了極大的破壞，從而使得其抗堿強(qiáng)度急劇減弱。為了確保工程建筑物的安全和穩(wěn)定，需要對(duì)地基土進(jìn)行液化處理[7]。以下是幾種常用的液化處理方法：

采取多種措施來提升地基土的密實(shí)度，包括壓實(shí)、振動(dòng)和沖擊，以增強(qiáng)其耐液化性，并有效防止地基土發(fā)生變形。采用這種技術(shù)，可以顯著改善地基土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗壓能力和耐久性。

地基土加固：注入化學(xué)物質(zhì)、灌漿或混凝土等材料，使地基土顆粒連接在一起，形成更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這種方法可以顯著增強(qiáng)地基土的抗液化能力和承載力。

深層地基處理：采用攪拌樁、砂石樁、土鉆注漿樁等方法，將地基土與其他抗液化材料混合，以增強(qiáng)其承載力和抗液化能力。這些方法可以有效減少地基土的液化風(fēng)險(xiǎn)，提高整個(gè)工程的穩(wěn)定性。

排水措施：設(shè)置排水系統(tǒng)，降低地基土中的孔隙水壓力，從而減輕液化風(fēng)險(xiǎn)。包括設(shè)置排水溝、滲水管等設(shè)施，以便在地震等災(zāi)害發(fā)生時(shí)迅速排放地基土中的水分，降低液化可能性[8]。

地震隔震設(shè)計(jì)：在建筑物和地基之間設(shè)置隔震層，減少地震波在地基土中的傳播，降低地基土液化的風(fēng)險(xiǎn)。這種方法可以在一定程度上提高建筑物的抗震性能，減輕地基土的液化壓力。

夯實(shí)法：利用起吊設(shè)備和重錘進(jìn)行夯實(shí)處理。通過將重錘提升到一定高度后，放開重錘使其自由下落，實(shí)現(xiàn)對(duì)地基整體的夯實(shí)處理。這種方法能有效提升地基強(qiáng)度，提高整個(gè)地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.3 地下水勘察工作

在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下的巖土工程勘察中，地下水勘察是重要環(huán)節(jié)。工作人員在完成最后一個(gè)鉆孔操作后，必須在24小時(shí)內(nèi)完成地下水位的監(jiān)測(cè)。通過對(duì)地下水影響因素的系統(tǒng)歸納和分析，以及在水位下降時(shí)期的實(shí)地考察，可以更好地了解情況?？辈烊藛T需了解近年來現(xiàn)場(chǎng)的最高水位數(shù)據(jù)，并對(duì)每一年的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，以獲得地下水的活動(dòng)規(guī)律信息[9]。如果鉆井的深度超過兩個(gè)或更多的水層，就必須對(duì)其地下水位進(jìn)行精確的測(cè)量，并采取有效的防滲措施，如使用套管。

因?yàn)閹r土工程施工經(jīng)常會(huì)遇到滲漏問題，所以采用防滲技術(shù)變得至關(guān)重要。注漿技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用的防水方法。通過在基礎(chǔ)上鉆孔，控制孔洞深度，先將漿液注入軟土中，然后施加壓力，改變基礎(chǔ)的松散狀態(tài)，提高結(jié)構(gòu)的緊密程度，從而實(shí)現(xiàn)防滲的目的。通過注漿處理，不僅可以提高防滲性能，還能增強(qiáng)基礎(chǔ)的承載能力。當(dāng)前，灌漿技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到多種不同的形式，包括高壓噴射、接觸灌漿和帷幕灌漿等，其中，高壓噴射技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。在實(shí)踐操作之前，首先要對(duì)洞穴進(jìn)行鉆探，安裝完畢的注漿管，隨即施加壓力[10]。當(dāng)壓力施加時(shí)，漿液會(huì)迅速擴(kuò)散至地基，并最終填補(bǔ)空洞，從而實(shí)現(xiàn)防滲的目標(biāo)。

4 結(jié)束語

地基土液化處理在工程建設(shè)中至關(guān)重要，它對(duì)確保工程安全和穩(wěn)定具有重大意義。本文探討了液化處理的必要性及多種方法，如改善地基土密實(shí)度、地基土加固、深層地基處理、排水措施、地震隔震設(shè)計(jì)和夯實(shí)法。選擇適當(dāng)?shù)囊夯幚矸椒梢燥@著提高地基土的承載力和抗震性能，保障整個(gè)工程的安全和穩(wěn)定。在今后的工程實(shí)踐中，工程團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)關(guān)注地基土液化處理，根據(jù)地質(zhì)條件、地基土性質(zhì)和工程需求選用最佳方法，以確保工程質(zhì)量和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。