灰巖地區復雜地質的巖土工程勘察措施

張 毅 房 明

(1.廣東省建筑設計研究院，廣東 廣州 510010;2.廣東商學院，廣東 廣州 510320)

1 概述

石灰巖地區，尤其是在溶溝、溶槽［1-3］等相對封閉且地下水豐富的低洼地帶，在靠近巖面附近易形成軟塑，甚至流塑狀態的灰巖殘積土;同時在巖溶發育的地帶易形成蜂窩狀、串珠狀小溶洞。這些復雜地質條件嚴重影響了巖土工程勘察的準確性。

為此，本文首先分析了灰巖殘積土和溶蝕灰巖的特征，在此基礎上提出了這兩種特殊地層對于巖土工程勘察的影響、鑒別中應注意的問題及解決措施。

2 灰巖殘積土

2.1 灰巖殘積土特征

由灰巖風化殘積而成的殘積土，在形成過程中往往因堆積搬運作用和地表水、地下水的浸泡、溶蝕作用，而產生上部殘積土較硬(往往呈可塑、硬塑狀態)，而靠近巖面部分的殘積土，含水量較大，多呈軟塑狀態，甚至流塑狀態。尤其是在溶溝、溶槽等相對封閉且地下水豐富的低洼地帶。

同時灰巖殘積土中往往含有大量的灰巖碎屑和巖塊，且礫徑大小分布無規律。

因此在對靠近巖面部分殘積土進行標貫試驗時得到的數值往往偏高，若該鉆孔為鑒別孔未取土樣，并且野外氣候炎熱干燥，常被誤判為可塑、硬塑、全風化、強風化狀態。

2.2 工程實例

如圖1所示為廣州某灰巖地區巖土工程勘察土芯照片，上部殘積土為可塑狀態，在靠近巖面附近7 m范圍內，灰巖殘積土多呈軟塑狀態，鉆機干鉆可鉆進，但實際標貫擊數7擊(含灰巖碎屑和巖塊造成)，因為該孔是鑒別孔，因此現場地質人員根據鉆進情況和巖芯現場狀態判定該層土為軟塑土，局部可塑，是正確的。

圖1 廣州某工程勘察土芯照片

2.3 對實際勘察的影響及措施

針對灰巖殘積土的特點，在實際勘察中，地質人員應根據實際勘察中鉆機鉆進的速度、難易程度判斷土的軟硬程度，并應結合標貫試驗，同時地質人員應第一時間對土芯和標貫芯進行甄別，進一步判斷土的軟硬程度和塑性以及灰巖碎屑或巖塊在整個土層中的大致含量。在此基礎上，現場勘探中可適當增加干鉆，并取原狀土樣，結合室內試驗得出最終結論。

3 溶蝕灰巖

3.1 溶蝕灰巖特征

灰巖由于其可溶性，因此在地下水豐富的灰巖區域，灰巖長期在地下水的作用下，其溶洞、土洞呈現無規律性和復雜性，并且巖石溶蝕的程度亦呈現無規律性。

在實際勘察中，在鉆探進入巖層后，可能會出現灰巖因溶蝕造成的蜂窩狀小溶洞，其示意圖如圖2所示。此時用常規泥漿護壁鉆探方法鉆進時鉆機不掉鉆，并且漏水，甚至不返水，鉆出的巖芯常呈現碎塊、塊狀和少量短柱狀。這一現象易造成將該層按常規判別方法籠統地判為強風化、中風化巖，這是不合理的。

圖2 蜂窩狀溶洞示意圖

3.2 對實際勘察的影響及措施

針對上述情況，并根據以往經驗，實際勘察中當出現上述溶蝕灰巖情況時，常表現為以下四個特征:

1)鉆機鉆進時鉆孔漏水，甚至不返水。

2)鉆機鉆進緩慢，合金鉆頭無法鉆進，金剛石鉆頭鉆進時出現頂鉆、跳鉆和卡鉆，并且連續或間斷發出頻率較高的“嘎啦、嘎啦”聲響，高速鉆機只能用低速一擋鉆進，油壓加壓較小。

3)鉆進速度不均勻，偶爾出現1 cm～3 cm鉆進較快，不掉鉆;整個地層常出現10 cm～50 cm溶洞，1 m以上溶洞較少。

4)巖芯較破碎，多呈碎塊和塊狀，少量短柱狀，溶蝕痕跡明顯，溶蝕較強烈，可見半邊溶洞和蜂窩狀溶蝕，取芯率較低，巖芯磨損較嚴重。例如，廣州某灰巖地區巖土工程勘察巖芯照片，如圖3所示。

因此若遇到溶蝕灰巖情況，地質人員應認真勘察，根據鉆機鉆進情況和巖芯做出鑒別，亦可參考本文上述四點特征。同時灰巖可不評價其風化程度，地質資料中對于灰巖的描述應著重于破碎程度、溶蝕程度、溶洞發育程度、完整程度，進而對其物理力學指標作出評價，而不僅僅判別其風化程度。

除此之外，在條件允許的情況下應采用其他勘察手段進一步查明地層情況，例如:高密度電法［4］、高密度電阻率法、地震映像法、多道瞬態瑞雷面波法等方法［5］。

圖3 廣州某工程勘察巖芯照片

4 結語

本文通過分析灰巖地區兩種復雜地層，即軟塑狀態灰巖殘積土和溶蝕灰巖的特征，研究了以上兩種地層對實際巖土工程勘察的影響、鑒別時應注意的問題及相應措施，研究結果對于灰巖地區的巖土工程勘察工作具有一定的指導作用和實際意義。

［1］常士驃，張蘇民.工程地質手冊［M］.第4版.北京:中國建筑工業出版社，2007.

［2］李愛民.灰巖地區復雜地質條件對大型電廠樁基的影響及相應措施［J］.施工技術，2008，37(1):34-36.

［3］冼 林.沖孔灌注樁在灰巖地區高層建筑地基中的應用［J］.西部探礦工程，2007(2):20-21，25.

［4］姚道平，張藝峰，鄭韶鵬.高密度電法在灰巖地區勘察中的應用［J］.工程地球物理學報，2008，5(4):449-452.

［5］趙衛楚，熊章強，曾茂宗，等.綜合物探在廈成高速巖溶地質調查中的應用［J］.勘探地球物理進展，2008，31(2):154-157.