淺議巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察方法

姚遠(yuǎn)清（湖北省地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程公司）

淺議巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察方法

姚遠(yuǎn)清（湖北省地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程公司）

由于巖溶地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境存在很大的不確定性和隱藏性，因此在巖溶地區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)勘察有很大的困難。但是為了進(jìn)行工程項(xiàng)目的施工建設(shè)，進(jìn)行具體的地質(zhì)勘察是必要的基礎(chǔ)性工作。在多年的地質(zhì)勘察工作中，筆者對(duì)巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察方法和相應(yīng)的勘察技術(shù)有了一定了解，本文便對(duì)當(dāng)前一些比較常用的地質(zhì)勘察方法進(jìn)行了介紹，并對(duì)各自不同的適應(yīng)性進(jìn)行了淺要的分析。

巖溶地區(qū)；工程地質(zhì)勘察；勘察方法

引言

巖溶地區(qū)又稱喀斯特地區(qū)是可溶性巖層由于水的影響發(fā)生溶蝕而產(chǎn)生的地質(zhì)形態(tài)。按照巖石中的成分，巖溶可以分為碳酸鹽類、鹽酸鹽類和硫酸鹽類等不同的種類，隨著在巖溶地區(qū)進(jìn)行的工程建設(shè)越來越多，勘察和施工人員逐漸認(rèn)識(shí)到對(duì)巖溶地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘察的重要性，并且對(duì)此進(jìn)行了全面的研究，主要包括巖溶的形成環(huán)境、影響因素、類別和地質(zhì)地貌特點(diǎn)等方面的內(nèi)容，并且已經(jīng)取得了比較好的成效，目前在工程地質(zhì)勘察過程中廣泛應(yīng)用。而隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察愈加普遍，在勘察過程中也遇到了遇到了很多方法和技術(shù)上的困難，對(duì)于巖溶地區(qū)進(jìn)行勘察和施工的工作人員必須對(duì)這些問題進(jìn)行全面的分析了解，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能夠不斷提高勘察水平，使得以后的勘察過程更加順利。要想在實(shí)際施工過程中掌握巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，就必須進(jìn)行實(shí)地的勘探，對(duì)該地區(qū)的巖石發(fā)育情況和生長規(guī)律進(jìn)行研究，從而根據(jù)不同的地質(zhì)情況選取不同的方法和技術(shù)，本文便對(duì)巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察方法進(jìn)行了淺要論述。

1 巖溶地區(qū)的地基類型

巖溶地區(qū)由于巖溶的發(fā)育，在可溶巖的表面往往有石芽和溶溝叢生，參差不齊，地下溶洞又會(huì)破壞巖體的整體性，水動(dòng)力條件發(fā)生變化，進(jìn)而又會(huì)對(duì)上部覆蓋土層產(chǎn)生影響，使得土層發(fā)生開裂和沉陷等現(xiàn)象。這些情況都對(duì)建筑物地基的穩(wěn)定性有著不同程度的影響。

根據(jù)碳酸鹽巖的出露情況和對(duì)地基穩(wěn)定性的影響，可以將巖溶地區(qū)的地基分為裸露型、覆蓋型和埋藏型三種，具體介紹如表1所示。

2 進(jìn)行地質(zhì)勘察的目的

對(duì)巖溶地區(qū)場(chǎng)地進(jìn)行勘察的目的主要是為了探查場(chǎng)地的安全性和地基的穩(wěn)定性，找出對(duì)安全性和穩(wěn)定有影響的巖溶發(fā)育規(guī)律，主要內(nèi)容包括巖溶形態(tài)的空間分布規(guī)律、規(guī)模、密度和洞內(nèi)的充填情況，可溶巖上覆巖層的厚度、工程性質(zhì)和空間分布規(guī)律，地表和地下水的循環(huán)交替規(guī)律等。以此為依據(jù)，結(jié)合以往的勘察經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地基的穩(wěn)定性和場(chǎng)地的適宜性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容包括：

（1）不同類巖溶的位置、大小、形狀、高程、延伸方向、底部和頂板狀況、洞內(nèi)和圍巖充填物情況、可能形成坍落的因素和時(shí)間段等。

（2）所在地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況、褶皺形式、斷裂和地層形態(tài)與巖溶的分布和發(fā)育狀況的關(guān)系。

（3）結(jié)合各層位的巖溶形態(tài)和分布數(shù)量劃分出不同的巖溶巖組，并分析出巖溶發(fā)育情況和地層厚度、巖性和結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

表1 巖溶地區(qū)的地基類型

（4）劃分出巖溶地貌類型和水平垂直向的分布帶，并分析出巖溶發(fā)育情況與所在地地貌發(fā)展過程、水文情況和相對(duì)高程的關(guān)系，對(duì)不同地貌上的巖溶發(fā)育特征和強(qiáng)度差異進(jìn)行闡明。

3 巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察方法和探測(cè)技術(shù)

對(duì)于巖溶地區(qū)，除了常規(guī)的鉆探手段，我國主要采用的勘察方法有以下幾點(diǎn)：

（1）工程地質(zhì)調(diào)查和測(cè)繪。主要包括對(duì)于巖溶地形地貌調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查和地層巖性試驗(yàn)等方面的野外調(diào)查，能夠?qū)r溶發(fā)育的分布規(guī)律和發(fā)育特點(diǎn)進(jìn)行宏觀上的把握，以此為依據(jù)進(jìn)行下一步的地質(zhì)勘察工作。此方法比較簡單方便，能夠獲得最直觀的野外工程地質(zhì)基礎(chǔ)資料。

（2）遙感技術(shù)。遙感技術(shù)具有調(diào)查面積大、重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)70年代引入我國以來，在研究巖溶地貌、層組劃分和地質(zhì)構(gòu)造等方面有廣泛的應(yīng)用，并且均取得了很好的效果。該技術(shù)在一般的工民建中運(yùn)用的不多，基本上被運(yùn)用在大型工程的選址上。

（3）地球物理勘探。此方面的勘探方法主要包括電阻率法、聲波透射法、地面地震反射波法和微重力法等，在20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的層析成像技術(shù)和探地雷達(dá)技術(shù)也得到了廣泛的運(yùn)用。此種勘探方法主要針對(duì)復(fù)雜的巖溶洞穴的探測(cè)比較適用，在對(duì)于巖溶溶洞、土洞和塌陷的形態(tài)和分布的探查方面發(fā)揮了很大的作用。在對(duì)大范圍的巖溶和分布較深的巖溶的分布規(guī)律地球物理勘探方法最為理想，只是此方法的準(zhǔn)確度使用受到場(chǎng)地和技術(shù)人員水平的影響。

（4）工程地質(zhì)原位測(cè)試技術(shù)。此技術(shù)因其施工簡單和成本較低的特點(diǎn)，在巖溶地區(qū)的勘察方面有比較成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，主要采用原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和動(dòng)力觸探試驗(yàn)等方法對(duì)溶洞和洞內(nèi)物質(zhì)的工程性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，還能夠測(cè)定出相應(yīng)地基土的承載力作為工程建設(shè)的依據(jù)。

（5）模型試驗(yàn)。此方法是使用一定尺寸規(guī)模的試驗(yàn)裝置對(duì)土層各種條件下的巖溶地基穩(wěn)定性和塌陷過程進(jìn)行模擬，主要用于針對(duì)巖溶塌陷方面的研究。

（6）示蹤試驗(yàn)。此方法是采用示蹤劑對(duì)巖溶地下水進(jìn)行連通試驗(yàn)和長期觀測(cè)方面的研究，從而查明巖溶的發(fā)育情況，以及溶洞的分布情況和連通狀況。此方法比較方便可靠，但是對(duì)于沒有地下水的溶洞不適用。

（7）插釬。此方法是使用一定長度的鋼釬按照一定的間距插入到上部的覆土層中，從而查明土層中發(fā)育的巖溶土洞的分布情況。此方法施工簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，對(duì)于土層中是否存在土洞和軟弱層效果顯著。

（8）管波探測(cè)法。此方法是在鉆孔中利用“管波”作為探測(cè)物理場(chǎng)，對(duì)鉆孔一定范圍內(nèi)的溶洞、裂隙和軟弱層等不良地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，并且以此評(píng)價(jià)地基持力層的完整性。目前在工程上，此方法能夠作為不同樁位勘察的輔助性勘察，既能保證勘察的準(zhǔn)確性，也能夠降低勘察成本、縮短勘察工期。

4 不同巖溶發(fā)育地區(qū)的勘察方法

4.1 巖溶補(bǔ)給區(qū)和徑流區(qū)的工程勘察

巖溶地下水補(bǔ)給區(qū)主要發(fā)育有石芽、溶蝕漏斗和溶蝕溝槽等類型的巖溶地貌，大多分布比較密集，發(fā)育較淺。巖溶地下水徑流區(qū)的巖溶主要以集中的地下水溶洞和暗河為主，一般與地下溶洞相連，并且有土層覆蓋區(qū)，一般不會(huì)對(duì)地面工程產(chǎn)生危害，但是對(duì)于大型地下工程還是會(huì)構(gòu)成一定的危害。

對(duì)于補(bǔ)給區(qū)和徑流區(qū)工程勘察的總體原則是：首先對(duì)于地面進(jìn)行調(diào)查，對(duì)巖溶的分布特征和發(fā)育情況進(jìn)行了解，然后結(jié)合相應(yīng)的物探方法對(duì)地下溶洞等區(qū)域的發(fā)育位置進(jìn)行判斷，然后再結(jié)合工程的具體情況，采取最適合的方法和技術(shù)手段進(jìn)行重點(diǎn)勘察。

4.2 巖溶排泄區(qū)的工程勘察

地下水排泄區(qū)的巖溶主要為盆地邊緣的溶洞、暗河和盆地覆蓋型的巖溶。裸露的暗河和溶洞的規(guī)模一般比較大，為地下水的集中排泄點(diǎn)。覆蓋型的巖溶大多為管道式的溶洞，在第四系含水層以下，并且溶洞之間互相連通，能夠形成含水量比較好的巖溶含水層。

對(duì)于巖溶排泄區(qū)來說，其工程地質(zhì)問題是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)性環(huán)境工程地質(zhì)問題，因此要采用系統(tǒng)的方法進(jìn)行工程勘察，對(duì)較難發(fā)現(xiàn)的淺層和局部的巖溶危害加以注重。對(duì)于裸露型的巖溶排泄區(qū)，秉承先調(diào)查在進(jìn)行集中勘察的原則，主要以調(diào)查為主，然后再結(jié)合必要的物探進(jìn)行勘察。對(duì)于盆地埋藏型巖溶排泄區(qū)，要進(jìn)行較大范圍的系統(tǒng)分析研究，在調(diào)查基礎(chǔ)地質(zhì)和水文資料的基礎(chǔ)上，對(duì)可能產(chǎn)生巖溶危害的地段進(jìn)行綜合性勘察研究，并對(duì)其進(jìn)行危害問題的評(píng)價(jià)，提供出處理和預(yù)防方案，以此保證工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

5 結(jié)束語

在巖溶地區(qū)進(jìn)行綜合性工程地質(zhì)勘察是切實(shí)可行的，由于巖溶地區(qū)的巖溶發(fā)育情況是比較復(fù)雜的，因此在實(shí)際工作過程中，必須針對(duì)工程的具體情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件進(jìn)行綜合考慮，采取最有效的勘察方法，對(duì)場(chǎng)地的巖溶發(fā)育規(guī)律和發(fā)育趨勢(shì)進(jìn)行清晰了解。從而對(duì)工作區(qū)做出最準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，提出最合理的施工建議和方案，并且對(duì)后期的施工過程中可能出現(xiàn)的各類情況進(jìn)行分析，與施工保持聯(lián)系，及時(shí)采取措施和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

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TU195.1

A

2095-2066（2016）36-0122-02

2016-12-3

姚遠(yuǎn)清（1963-），男，本科，主要從事地質(zhì)勘察、研討工程工作。